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储能飞轮磁悬浮轴承电控系统研究

【摘要】:飞轮储能技术是一种新型高效的能量转换与存储方法,利用高速旋转的飞轮存储机械能,通过换能装置实现电能与机械能的相互转换。相对其他储能方法,飞轮储能具有高效率、无污染、长寿命、易监控、维护简单、充放电迅速、可实现连续工作等显著的优点,具有广阔的应用前景。国内对储能飞轮研究尚处于起步阶段。 为提高储能飞轮系统的使用效率、降低损耗,需要研究低损耗轴承支承技术。飞轮储能研究的日益发展,在很大程度上也是得益于轴承技术的不断改进。磁悬浮轴承由于具有高转速、无磨损、无需润滑、动态特性可调等突出优点,特别适合飞轮这种高速旋转系统,为飞轮储能装置的研究开发提供了条件。 针对储能飞轮系统的具体特点,在系统动力学分析的基础上,使用MATLAB工具设计一套PID控制系统。根据控制系统的性能要求,研究制作了一套以DSP控制器为核心,采用PID控制算法的数字式主动磁悬浮轴承控制系统,包括软件与硬件系统。同时研究了磁轴承开关功率放大器的相关原理,开发新型的PWM功率放大器。实验表明开关功放线性度较好,控制器工作稳定良好,基本达到了预期目标。

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