飛輪脈沖電源充電控制策略的研究.pdf

1、飛輪脈沖電源是一類基于飛輪儲能系統(tǒng)進(jìn)行充放電的新型電源，可應(yīng)用于電磁飛機彈射、軌道交通電力系統(tǒng)等秒級脈沖功率場合，在國防、新能源、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。本文以一臺新型可調(diào)磁通的軸向磁場永磁電機為對象，在構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用PI控制、內(nèi)模解耦控制、滑膜變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)研究飛輪脈沖電源充電控制策略，并試制基于dSPACE的半實物仿真實驗平臺。
　　本文首先根據(jù)樣機可機械弱磁的特點，加入模擬磁通調(diào)節(jié)的角度變量，建立了其完整

2、的數(shù)學(xué)模型和基于Matlab/Simulink的電機本體仿真模塊。與Simulink軟件中自帶的PMSM模塊進(jìn)行對比仿真實驗，結(jié)果證明了數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　其次，研究矢量控制在樣機控制上的應(yīng)用，借助相量圖證明了id=0控制策略完全適用于飛輪脈沖電源充電系統(tǒng)。利用Matlab/Simulink建立了基于雙PI控制的充電系統(tǒng)仿真模型，并采用穩(wěn)態(tài)邊界法對其中的PI控制器參數(shù)進(jìn)行了整定，仿真結(jié)果驗證了控制策略的正確性。
　　然后

3、，采用基于內(nèi)模解耦的滑模電流控制和滑模速度控制取代傳統(tǒng)的PI控制，利用Matlab/Simulink搭建了基于該優(yōu)化控制策略的充電系統(tǒng)仿真模型，對比仿真實驗顯示該優(yōu)化策略可明顯減小電流和轉(zhuǎn)矩脈動。
　　最后，搭建了基于dSPACE的飛輪脈沖電源充電控制系統(tǒng)的半實物仿真實驗平臺，完成了包括逆變器驅(qū)動電路、電壓電流采樣電路、基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置信號采集電路在內(nèi)的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。通過該實驗平臺，完成了BLDC運行實驗以及矢量控制的電流