磁悬浮飞轮系统陀螺效应的抑制

针对磁悬浮飞轮系统的陀螺效应,采用交叉反馈控制进行抑制.分析了引入交叉反馈控制的飞轮系统稳定性,当转速超过某临界转速时,飞轮系统保持稳定,交叉反馈控制可以对陀螺效应进行完全补偿.临界转速与控制器参数以及转子的惯性矩有关,可根据实际需要通过控制器参数进行调整.实验比较了分散PID控制与交叉反馈控制下飞轮系统的性能.实验数据分析的结果表明,分散PID控制下的飞轮系统在12000r/min时由于陀螺效应而失稳,引入交叉反馈控制后,系统在转速达到25000r/min时仍平稳运行.交叉反馈控制对陀螺效应的抑制是有效的.

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合动力学特性研究

根据永磁电机结构,采用解析法分析了转子偏心时气隙磁感强度分布,推导出了储能飞轮系统充放电时受到的不平衡磁吸力和洛伦兹力表达式。构建了电机-磁轴承机电耦合动力学仿真模型,分析了电机产生的不平衡力与磁悬浮飞轮动力学性能的耦合影响。在不平衡力分析基础上,设计了磁轴承系统,抑制了机电耦合的影响。研究结果表明:当系统的电机尺寸较大且应用于高能放电领域时,转子偏心引起电机产生不平衡力较大,飞轮动力学性能变化显著,合理设计磁轴承可以抑制机电耦合。

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合非线性动力学研究

针对磁悬浮飞轮储能系统的"磁悬浮飞轮-发电机"机电耦合非线性动力学特性进行研究.通过推导磁悬浮飞轮储能系统在偏心条件下的动能、势能、发电机系统的磁场能以及系统的耗散函数,由Lagrange-Maxwell方程建立磁悬浮飞轮系统和两相四极永磁发电机系统的机电耦合动力学方程.采用数值法对0.6MW磁悬浮飞轮储能系统进行了仿真分析,研究结果表明,系统机电耦合非线性方程存在稳定的与转速同频的基频和三倍频周期运动解,且基频振动幅值比三倍频振动幅值大.对于稳定的磁悬浮储能飞轮机电耦合系统,飞轮转速增大,或磁轴承系统刚度减小或阻尼增大,或磁场能(电枢反应磁场能或永磁励磁磁场能)减小,可使系统的非线性振动幅值减小.而增大磁轴承系统的刚度,或减小磁轴承系统的阻尼,或增大系统的磁场能有可能破坏机电耦合系统的稳定性,使飞轮失稳.

基于BP神经网络的磁悬浮飞轮控制

针对磁悬浮飞轮控制对鲁棒性、低功耗及不平衡振动抑制等要求,提出BP神经网络直接控制方法。设计了两层结构BP神经网络控制器,基于磁轴承电磁力方程推导网络权值更新算法,实现了神经网络的在线训练。仿真表明,控制器权值更新算法对环境变化适应能力强,训练成功率高;BP神经网络控制器具有起浮迅速、抗干扰能力强、功耗低等性能,并具备不平衡振动抑制能力。结果表明BP神经网络控制器满足磁悬浮飞轮控制要求,具有可行性和有效性。

磁悬浮飞轮UPS的应用分析及发展研究

提出一种新型的自储能UPS(不间断电源)系统——磁悬浮飞轮UPS系统。不配置蓄电池组是其与传统UPS系统的最大差异,磁悬浮飞轮UPS系统通过本身的机械储能特性来代替传统的蓄电池化学储能,是在安全、环保、可靠、高效、节能的技术背景下诞生的新型UPS供电系统。文章介绍磁悬浮飞轮UPS的工作原理,研究其系统特点及应用优势,并就其当前市场应用现状进行相关发展分析。