電磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的動力學分析與設(shè)計.pdf

1、電磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)是典型的機電一體化產(chǎn)物.它作為一種新型的能量儲存方式,具有許多優(yōu)越性能,首先,飛輪轉(zhuǎn)子和軸承之間沒有任何機械接觸,沒有磨損,勿需潤滑,飛輪具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率;其次飛輪可以達到很高的轉(zhuǎn)速,這樣飛輪的單位質(zhì)量的儲能密度大;不對環(huán)境造成污染;飛輪系統(tǒng)的關(guān)鍵部件電磁軸承,可以對飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行振動主動控制,使飛輪系統(tǒng)獲得平穩(wěn)的動態(tài)性能.電磁懸浮飛輪儲能技術(shù)是目前世界范圍內(nèi)關(guān)注的研究熱點,此項新技術(shù)可望應(yīng)用在很多領(lǐng)域,如不

2、間斷電源,電力調(diào)峰,軌道衛(wèi)星儲能和姿念控制等等.本文在分析電磁軸承工作原理的基礎(chǔ)上,詳細的介紹了軸向和徑向電磁軸承的設(shè)計方法,并編制了相應(yīng)的計算程序;對五自由度飛輪儲能系統(tǒng)模塊進行了動力學分析,推導(dǎo)出了飛輪系統(tǒng)的動力學微分方程,在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了五自由度狀態(tài)空問表達式;并且基于MATLAB工具,給出了基于線性二次型最優(yōu)控制的控制器設(shè)計方法.通過仿真分析,軸向磁軸承和徑向磁軸承的耦合性很小,其控制器的設(shè)計可以分開考慮.對徑向電磁軸承子系