飛輪儲能系統(tǒng)中高速永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計與充放電控制的仿真研究.pdf

1、飛輪儲能系統(tǒng)在不間斷電源、小型孤島電網(wǎng)調(diào)峰、脈沖電源、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電能質(zhì)量治理、車輛再生制動等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，近年來一直是研究的熱點。
　　飛輪儲能儲能系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，主要包含高速電動/發(fā)電機(jī)、軸承支撐系統(tǒng)、大功率電力變換設(shè)備、復(fù)合材料轉(zhuǎn)子等難點技術(shù)。本文主要工作是飛輪儲能系統(tǒng)中80kw/30000rpm的表貼式高速永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計與系統(tǒng)的充放電控制的仿真研究。
　　高速電機(jī)具有轉(zhuǎn)速高，磁通頻

2、率高的特點，首先，介紹了高速電機(jī)在設(shè)計中材料、電磁負(fù)荷、主要尺寸、繞組等參數(shù)的選擇特點，高速電機(jī)的設(shè)計涉及機(jī)械、電磁、熱等多個學(xué)科，給出了高速電機(jī)的設(shè)計流程，強(qiáng)調(diào)需要重點分析電機(jī)損耗、轉(zhuǎn)子強(qiáng)度等問題。
　　使用2D簡化模型對電機(jī)轉(zhuǎn)子強(qiáng)度進(jìn)行分析，根據(jù)解析理論編寫了基于Matlab/GUI的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度分析程序，使用解析法研究了過盈量、保護(hù)套筒厚度對轉(zhuǎn)子強(qiáng)度的影響，并使用Ansys有限元法對轉(zhuǎn)子強(qiáng)度進(jìn)行了驗證，證明解析法的正確可靠。然后

3、分析了高速電機(jī)的主要損耗，重點對轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了研究:分析了定子槽口寬度、氣隙長度、護(hù)套厚度等參數(shù)對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，減小定子槽口寬度、增加有效氣隙長度、減小護(hù)套厚度可以降低渦流損耗。對上述三個因素進(jìn)行正交分析，得出了氣隙有效長度對減小轉(zhuǎn)子渦流損耗最為有效，而保護(hù)套厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗影響最小的結(jié)論。
　　最后對飛輪儲能系統(tǒng)的充放電控制策略進(jìn)行仿真研究。充電過程采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)是電流滯環(huán)跟蹤控制;放電電路為Bo