基于600Wh飛輪儲能系統(tǒng)的電磁軸承性能研究.pdf

1、電磁軸承的出現(xiàn),避免了高速重載轉(zhuǎn)子的支承系統(tǒng)在使用傳統(tǒng)接觸式軸承時易磨損、壽命短、具有摩擦損耗和需要油脂潤滑的缺點,為飛輪儲能技術(shù)的實現(xiàn)提供技術(shù)支撐。但是,電磁軸承的開發(fā)應(yīng)用,尚未形成成熟的指標體系作為工業(yè)標準,支承特性指標尚在探索與形成過程,缺乏類似的工程實例作參考。
　　本文的主要工作是:以600Wh儲能飛輪試驗樣機開發(fā)為應(yīng)用對象,分析電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)對電磁軸承承載力的影響,結(jié)合樣機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型,研究電磁軸承的支承特

2、性,對電磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)開發(fā)和樣機的優(yōu)化提供設(shè)計依據(jù)。
　　首先建立電磁軸承電磁力數(shù)學模型,分析電磁軸承電磁力與結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制電流之間的函數(shù)關(guān)系,說明電磁軸承具有剛度和阻尼可調(diào)節(jié)的非線性特征的形成原因。以減小電磁力模型中非線性因素為目標,分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對電磁力的影響,找到最利于實現(xiàn)電磁力線性化控制的最優(yōu)范圍,并對結(jié)構(gòu)參數(shù)提出設(shè)計范圍使其能實現(xiàn)電磁力的線性化控制。
　　其次基于PID控制策略建立單自由度電磁軸承閉環(huán)控制

3、系統(tǒng)模型,利用勞斯判據(jù)對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求,得到控制參數(shù)的取值范圍。通過分析不同控制參數(shù)下的等效剛度和等效阻尼,尋找控制參數(shù)對電磁軸承支承性能的影響規(guī)律?；谡J識的規(guī)律,結(jié)合最優(yōu)線性控制范圍對控制參數(shù)的要求,確定電磁軸承PID控制器的控制參數(shù)。并在MATLAB/Simulink下建立差動控制模式的單自由度電磁軸承控制模型,得到電磁軸承在輸入位移偏差時的響應(yīng)特性,驗證控制參數(shù)影響支承特性規(guī)律的正確性。
　　最后結(jié)合600Wh儲能飛