电动汽车磁悬浮飞轮电池储能系统设计 被引量：13

1

作者 高辉 李怀良 +1 位作者 翟长国 陈良亮 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期186-190,共5页

为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例—积分—微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由... 为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例—积分—微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30 000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用寿命。 展开更多

关键词 电动汽车 磁悬浮飞轮电池 储能系统 比例—积分—微分(PID)控制算法 频谱特性曲线

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电动汽车用飞轮电池关键技术和技术瓶颈分析 被引量：17

2

作者 张维煜 杨恒坤 朱熀秋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期5568-5581,共14页

飞轮电池具有储能容量大、工作效率高、无环境污染、无噪声、环境适应性能好、维护简单及可连续工作等优点,为解决目前日益关注的新能源汽车动力电池问题提供新途径。该文详细阐述电动汽车用飞轮电池的三大关键技术（包括磁悬浮轴承技... 飞轮电池具有储能容量大、工作效率高、无环境污染、无噪声、环境适应性能好、维护简单及可连续工作等优点,为解决目前日益关注的新能源汽车动力电池问题提供新途径。该文详细阐述电动汽车用飞轮电池的三大关键技术（包括磁悬浮轴承技术、飞轮电池电机、飞轮转子稳定控制技术）的研究现状。针对车载飞轮电池系统存在的技术瓶颈进行分析,针对电动汽车用飞轮电池系统散热差、待机损耗大、陀螺效应、车载工况导致飞轮转子不稳定及车载条件下飞轮电池体积和质量受限等技术难题,指出相应的解决措施,为电动汽车用飞轮电池系统的关键技术及亟需解决的技术瓶颈指明未来发展方向。 展开更多

关键词 飞轮电池 关键技术 技术瓶颈 发展现状

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车载飞轮电池转子的动力学建模与分析 被引量：10

3

作者 付雄新 谢小鹏 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期70-74,共5页

针对车辆姿态变化会引起飞轮电池安装基础运动的问题,利用子结构分析法,分别建立了7自由度车辆的动力学模型和5自由度飞轮电池转子的动力学模型,提出了将安装基础运动转化为对转子激励的动力学求解的方法,并分析了飞轮电池转子在路面输... 针对车辆姿态变化会引起飞轮电池安装基础运动的问题,利用子结构分析法,分别建立了7自由度车辆的动力学模型和5自由度飞轮电池转子的动力学模型,提出了将安装基础运动转化为对转子激励的动力学求解的方法,并分析了飞轮电池转子在路面输入引起安装基础振动变化情况下的振幅变化.结果表明,路面输入引起的安装基础振动改变了飞轮电池转子的受力,激励了飞轮电池转子在5个自由度上的振动. 展开更多

关键词 飞轮电池 电动汽车 车辆动力学 转子动力学 子结构分析法

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飞轮电池放电系统的设计及其Simulink仿真 被引量：3

4

作者 王君峰 赵升吨 +1 位作者 赵承伟 林文捷 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1695-1697,共3页

介绍了飞轮电池的基本结构及工作原理;分析了飞轮电池放电的特点并构建了放电系统的拓扑结构;论述了Cuk升降压电路的基本原理,并基于该电路设计出了一种飞轮电池放电系统;利用Matlab的Simulink仿真功能,建立了所设计系统的仿真模型,通... 介绍了飞轮电池的基本结构及工作原理;分析了飞轮电池放电的特点并构建了放电系统的拓扑结构;论述了Cuk升降压电路的基本原理,并基于该电路设计出了一种飞轮电池放电系统;利用Matlab的Simulink仿真功能,建立了所设计系统的仿真模型,通过仿真表明所设计的放电系统具有很好的动态和稳态性能,并可以实现较宽范围内的无级调压。 展开更多

关键词 飞轮电池 放电系统 仿真

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飞轮电池磁悬浮控制系统的仿真和实验研究 被引量：9

5

作者 褚海英 范瑜 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第23期5473-5476,5486,共5页

提出了一种用于飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承设计方案,其轴向位移由电磁铁主动控制,其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束,同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。对电磁力和永磁力进行了有限元计算和线性化,建立了磁悬浮控制系... 提出了一种用于飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承设计方案,其轴向位移由电磁铁主动控制,其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束,同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。对电磁力和永磁力进行了有限元计算和线性化,建立了磁悬浮控制系统的模型。对系统在不同的PID控制器参数下。受到阶跃扰动力的位移响应进行了仿真。采用上述磁悬浮方案和PID控制器,完成了一个单自由度磁悬浮实验,测试了飞轮转子轴向脉冲力位移响应。实验结果证实上述磁悬浮方案和控制器能够实现飞轮转子的稳定悬浮。 展开更多

关键词 飞轮电池 磁悬浮轴承 主动控制 PID控制器 偏置磁场

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混合动力车用飞轮电池可行性分析及性能仿真 被引量：3

6

作者 郭晋晟 王家明 +1 位作者 马兹林 杨林 《汽车技术》 北大核心 2008年第11期12-16,共5页

通过对飞轮电池能量特性的研究计算并综合考虑其使用成本,分析了其在混合动力汽车上应用的可行性。基于MATLAB/Simulink建立飞轮电池模型并仿真,根据飞轮电池的能量特性将飞轮转速限制在低能量损耗区间内。仿真结果表明,飞轮电池的能量... 通过对飞轮电池能量特性的研究计算并综合考虑其使用成本,分析了其在混合动力汽车上应用的可行性。基于MATLAB/Simulink建立飞轮电池模型并仿真,根据飞轮电池的能量特性将飞轮转速限制在低能量损耗区间内。仿真结果表明,飞轮电池的能量特性适用于混合动力汽车,相关储能状态参数的引入使飞轮电池的能量储存状态可以通过对飞轮瞬时转速的测量进行精确计算,从而更加有利于混合动力系统的综合控制。 展开更多

关键词 混合动力汽车 飞轮电池 能量特性

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飞轮电池磁轴承系统结构及控制 被引量：2

7

作者 杨志轶 赵韩 +1 位作者 王勇 何世娣 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2002年第6期1107-1111,共5页

文章提出了一种由径向永磁轴承与推力电磁轴承组成的单轴主动控制的飞轮电池磁轴承系统结构,径向永磁轴承提供径向恢复力和轴向悬浮力,推力电磁轴承提供轴向恢复力,在磁轴承系统数学模型的基础上,采用状态反馈控制的设计方法建立闭环控... 文章提出了一种由径向永磁轴承与推力电磁轴承组成的单轴主动控制的飞轮电池磁轴承系统结构,径向永磁轴承提供径向恢复力和轴向悬浮力,推力电磁轴承提供轴向恢复力,在磁轴承系统数学模型的基础上,采用状态反馈控制的设计方法建立闭环控制系统,并进行计算机仿真。仿真结果表明,闭环系统在较短时间内达到稳定,具有良好的动态特性。 展开更多

关键词 系统结构 飞轮电池 永磁轴承 电磁轴承 状态反馈控制 电动机械电池 数学模型 计算机仿真

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飞轮电池充电控制的正交试验优化设计 被引量：2

8

作者 汤双清 李志雄 +1 位作者 游敏 蒋宇 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第1期25-27,共3页

应用正交试验设计方法对飞轮电池充电控制过程进行设计以得到充电动态性能相对最优的控制方案。通过提取线性化、非线性化、滞环控制和空间矢量(SVPWM)控制四个影响力较大的因子作为自变量设计其正交化试验,并利用MATLAB建立各试验相应... 应用正交试验设计方法对飞轮电池充电控制过程进行设计以得到充电动态性能相对最优的控制方案。通过提取线性化、非线性化、滞环控制和空间矢量(SVPWM)控制四个影响力较大的因子作为自变量设计其正交化试验,并利用MATLAB建立各试验相应的仿真模型。仿真结果表明,复合模糊-PI控制的SVPWM策略能够使飞轮转子"充电"过程动态特性最优。从而由正交试验设计方法得到一种飞轮电池最优电流控制策略。 展开更多

关键词 飞轮电池 永磁电机 正交试验设计 电流控制器

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磁通开关型外转子飞轮电池设计及研究 被引量：2

9

作者 樊登柱 郝静 陈宁 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2223-2226,共4页

分析了飞轮储能技术(FEST)的国内外研究和应用现状,介绍了飞轮储能系统的基本原理和串联式飞轮电池结构,提出了外转子电机和飞轮集成结构。通过电磁学基本公式推导,给出了12-10磁通开关型外转子飞轮电池(FSFB)主要参数的一种理论计算方... 分析了飞轮储能技术(FEST)的国内外研究和应用现状,介绍了飞轮储能系统的基本原理和串联式飞轮电池结构,提出了外转子电机和飞轮集成结构。通过电磁学基本公式推导,给出了12-10磁通开关型外转子飞轮电池(FSFB)主要参数的一种理论计算方法。利用有限元方法,在Ansoft Maxwell 2D平台上对FSFB的电动/发电性能进行了仿真分析。 展开更多

关键词 电动汽车 飞轮电池 理论计算 有限元分析

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基于dsPIC30F3011的飞轮电池控制系统设计 被引量：2

10

作者 王兴贵 何翼 孙晓静 《工矿自动化》 2011年第10期8-12,共5页

根据飞轮电池充放电过程的特点,提出了一种基于dsPIC30F3011的飞轮电池控制系统的设计方案;给出了该系统的结构及控制原理,详细介绍了该系统的硬件及软件设计。调试结果表明,该系统充分利用了dsPIC30F3011的高速运算能力和丰富的片内外... 根据飞轮电池充放电过程的特点,提出了一种基于dsPIC30F3011的飞轮电池控制系统的设计方案;给出了该系统的结构及控制原理,详细介绍了该系统的硬件及软件设计。调试结果表明,该系统充分利用了dsPIC30F3011的高速运算能力和丰富的片内外设资源,使得飞轮电池储能过程不仅具有良好的稳态特性,而且具有较高的动态品质。 展开更多

关键词 不间断电源 飞轮电池 充放电 控制系统 dsPIC30F3011

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混合动力汽车用超高强度钢材质飞轮电池转子的优化 被引量：1

11

作者 王君峰 赵升吨 +2 位作者 赵承伟 林文捷 邵中魁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第5期670-674,共5页

分析了目前混合动力汽车常用的储能方式的特点及其存在的问题,指出飞轮电池在混合动力汽车中具有良好的前景。通过对比分析认为在20 000 r/min转速下,超高强度钢飞轮转子相比复合材料飞轮转子有较好的综合性优势。建立了超高强度钢飞轮... 分析了目前混合动力汽车常用的储能方式的特点及其存在的问题,指出飞轮电池在混合动力汽车中具有良好的前景。通过对比分析认为在20 000 r/min转速下,超高强度钢飞轮转子相比复合材料飞轮转子有较好的综合性优势。建立了超高强度钢飞轮优化设计的数学模型,利用该模型并借助Matlab计算了飞轮基本参数,进一步基于Abaqus有限元分析软件,优化出储能1 kW.h的飞轮转子的机械结构;优化后的结果满足混合动力汽车应用的要求。 展开更多

关键词 混合动力汽车 飞轮电池 飞轮转子 优化

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基于BP网络的飞轮电池电力转换控制研究(英文) 被引量：1

12

作者 蒋宇 汤双清 +1 位作者 李志雄 刘侃 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第2期169-174,共6页

飞轮电池储能用集成电机时变非线性特点使得传统PID控制难以得到理想的控制性能,为此基于BP神经网络研究了一种新颖的飞轮电池电力转换器。该控制器结合BP神经网络自学习能力和PID控制的全局渐近稳定性能,通过神经网络在线优化调节PID参... 飞轮电池储能用集成电机时变非线性特点使得传统PID控制难以得到理想的控制性能,为此基于BP神经网络研究了一种新颖的飞轮电池电力转换器。该控制器结合BP神经网络自学习能力和PID控制的全局渐近稳定性能,通过神经网络在线优化调节PID参数,以实现对飞轮电池的高性能控制。其中,采用变学习速率的神经网络学习算法,学习速率随收敛过程误差的大小而自适应地进行调整,同时使用遗传算法(GA)优化得到PID参数的初始值,这可加快神经网络学习训练的收敛速度并避免陷入局部最小,进一步提高控制性能;另外,PWM采用SVPWM技术以增强能量转换效率和减小转矩脉动。数字仿真表明,基于所提出的BP-PID控制的电力转换矢量控制系统能够使飞轮电池在充放电两端都具有较快动态响应,较小超调,较高稳态精度以及较强的鲁棒性,控制效果明显比传统PID好。 展开更多

关键词 飞轮电池 BP神经网络 PID 遗传算法

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飞轮电池不对称励磁卸载轴向悬浮混合磁轴承设计 被引量：1

13

作者 袁野 马益清 +1 位作者 殷生晶 孙玉坤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第15期54-62,共9页

针对飞轮电池支承与传动系统集成度低、能量损耗大等问题,该文设计了一种兼顾卸载和轴向悬浮的不对称励磁混合磁轴承,该磁轴承拓扑结构由含永磁环的上定子、下定子及转子组成。分析了不同工作模式下的运行机理;综合考虑永磁退磁、最大... 针对飞轮电池支承与传动系统集成度低、能量损耗大等问题,该文设计了一种兼顾卸载和轴向悬浮的不对称励磁混合磁轴承,该磁轴承拓扑结构由含永磁环的上定子、下定子及转子组成。分析了不同工作模式下的运行机理;综合考虑永磁退磁、最大偏心以及轴向扰动等因素对磁轴承卸载能力的影响,制定了磁轴承额定卸载力约束准则;结合永磁材料工作曲线,推导出卸载力数值模型以及退磁/最大偏心下轴向补偿力数值模型并实现了磁轴承关键结构参数设计。三维有限元分析表明,正常卸载力、退磁卸载力、偏心卸载力的有限元分析值与理论值误差分别为4%、3.7%和5.8%,验证了参数设计结果的准确性。样机试验结果表明,卸载力理论计算值与实测值的最大误差约为4%,平均误差为2%;轴向负载80 N时,转子由上定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为25μm,轴向负载120 N时,转子由下定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为35μm,所设计的磁轴承具有良好的卸载与悬浮性能。研究结果可为高集成、低损耗、高可靠性的飞轮电池系统设计提拱参考。 展开更多

关键词 轴承 设计 模型 飞轮电池 不对称励磁 有限元

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飞轮电池动态摩擦特性与控制补偿技术研究

14

作者 付雄新 谢小鹏 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期49-51,54,共4页

针对飞轮电池中非线性摩擦的特点,建立了基于Lugre动态摩擦模型的飞轮电池系统状态方程。设计了遗传算法优化的滑模控制器对飞轮电池中的动态摩擦进行补偿。仿真结果表明,该方案可以实时补偿系统中的动态摩擦,达到满意的补偿效果,获得... 针对飞轮电池中非线性摩擦的特点,建立了基于Lugre动态摩擦模型的飞轮电池系统状态方程。设计了遗传算法优化的滑模控制器对飞轮电池中的动态摩擦进行补偿。仿真结果表明,该方案可以实时补偿系统中的动态摩擦,达到满意的补偿效果,获得较高的位置跟踪、速度跟踪性能和鲁棒性能。并且由于遗传算法的优化,减小了滑模控制器的抖振。 展开更多

关键词 飞轮电池 动态摩擦 摩擦补偿 滑模控制

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飞轮电池储能控制系统设计 被引量：3

15

作者 王建国 苏建徽 +1 位作者 吴文进 张健 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1320-1328,共9页

提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控... 提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控制环对飞轮转速进行限制,防止飞轮电池过充电;在放电过程中,则由飞轮电池维持直流母线电压的稳定。分别给出电流环、电压环和转速环控制器参数设计。利用Matlab/Simulink软件建立飞轮电池储能仿真系统并在样机上进行实验验证,仿真和实验结果均已验证所提控制方法的有效性。 展开更多

关键词 飞轮电池储能系统 双闭环控制结构 转速控制环 充放电控制 控制器参数设计

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车载飞轮电池磁悬浮刚性转子的数学模型 被引量：2

16

作者 郝德清 胡业发 彭江涛 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2006年第8期23-25,共3页

研究汽车运动对车载飞轮电池的影响,以及车载飞轮电池磁悬浮转子的受力分析。结合国内外研究现状,建立了车载飞轮电池磁悬浮转子的数学模型。

关键词 飞轮电池 磁悬浮转子

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飞轮电池储能异步电机参数辨识方法研究 被引量：1

17

作者 王建国 苏建徽 +1 位作者 吴文进 程文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2243-2251,共9页

以应用于飞轮电池储能系统中的异步电机为研究对象,基于不对称T型等效电路,给出静止状态下电机参数的辨识方法。分析伏安法辨识定子电阻产生误差的原因,指出降低PWM开关频率有助于辨识误差的减小。通过注入混合激励信号,确保电机响应电... 以应用于飞轮电池储能系统中的异步电机为研究对象,基于不对称T型等效电路,给出静止状态下电机参数的辨识方法。分析伏安法辨识定子电阻产生误差的原因,指出降低PWM开关频率有助于辨识误差的减小。通过注入混合激励信号,确保电机响应电流的极性唯一,无需根据功率器件参数对死区效应进行补偿,可有效避免其对辨识结果的影响,使算法具备较高的辨识精度以及鲁棒性,同时还可兼顾电机磁链对电感参数辨识的影响。搭建一套低转速的飞轮电池储能系统实验平台,运用该方法对平台中的异步电机以及一台独立的15 k W异步电机进行参数辨识实验,实验结果验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 飞轮电池储能 异步电机 静止状态 参数辨识 混合激励信号 电机磁链

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电力调峰用同性材料飞轮电池转子设计分析 被引量：1

18

作者 张维超 杨万利 《电网与清洁能源》 2014年第8期80-84,共5页

飞轮电池是一种利用机械能进行能量储存的新型储能方式,相比抽水储能方法,飞轮电池在电力调峰中拥有很好的发展潜力。通过分析得出圆环状飞轮转子的应力分布,设计了飞轮转子的内外半径比,计算得出了有效储能为90 MJ的超强度钢飞轮转子参... 飞轮电池是一种利用机械能进行能量储存的新型储能方式,相比抽水储能方法,飞轮电池在电力调峰中拥有很好的发展潜力。通过分析得出圆环状飞轮转子的应力分布,设计了飞轮转子的内外半径比,计算得出了有效储能为90 MJ的超强度钢飞轮转子参数;通过对比指出,同性材料飞轮相比纤维材料飞轮在电力调峰中有较好的综合优势。 展开更多

关键词 电力调峰 飞轮电池 转子

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磁悬浮飞轮电池转子系统的涡动控制 被引量：2

19

作者 刘晋霞 臧丽伟 张超 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第10期40-47,共8页

磁悬浮飞轮电池是一种能量密度大、可靠性高的新能源储能设备,常因涡动使系统稳定性下降、使用寿命缩短。为研究其涡动特性,建立转子系统8自由度动力学模型,计算涡动频率及临界转速。分别采用PD,CF,VBC及VBCCF控制分析飞轮转子涡动。结... 磁悬浮飞轮电池是一种能量密度大、可靠性高的新能源储能设备,常因涡动使系统稳定性下降、使用寿命缩短。为研究其涡动特性,建立转子系统8自由度动力学模型,计算涡动频率及临界转速。分别采用PD,CF,VBC及VBCCF控制分析飞轮转子涡动。结果表明:CF控制对低速涡动有明显改善,却无法抑制高速涡动;VBC控制使局部最大位移降约80%,然而高速下仍存在涡动;VBC-CF控制大大降低振动位移,涡动也随转速升高而不断缩小,并在高速下出现2,3倍周期运动,系统稳定性显著提高。 展开更多

关键词 磁悬浮飞轮电池 转子系统 临界转速 涡动控制

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车载磁悬浮飞轮电池动力学分析及悬浮研究 被引量：4

20

作者 金光宇 陈劭 徐向波 《林业机械与木工设备》 2018年第4期23-28,共6页

采用ADAMS对虚拟样机进行运动学和动力学分析具有准确、方便的特点,而MATLAB能实现对虚拟样机的复杂控制。利用ADAMS和MATLAB软件提出了一种简便的飞轮转子等效动力学模型和控制系统模型的建模方法,推导出飞轮转子系统的振动数学模型并... 采用ADAMS对虚拟样机进行运动学和动力学分析具有准确、方便的特点,而MATLAB能实现对虚拟样机的复杂控制。利用ADAMS和MATLAB软件提出了一种简便的飞轮转子等效动力学模型和控制系统模型的建模方法,推导出飞轮转子系统的振动数学模型并进行了静态悬浮联合仿真。仿真结果表明,该飞轮转子动力学模型能够快速起浮响应并稳定悬浮,误差符合精度要求,验证了模型的有效性,可为研究车载飞轮电池转子动态特性提供理论依据和模型参考。 展开更多

关键词 车载飞轮电池 磁悬浮 动力学模型 ADAMS

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