飞轮储能系统研究综述

飞轮储能系统（FESS）又称飞轮电池或机电电池，由于它与化学电池相比所具有的巨大优势和未来市场的巨大潜力，引起了人们的密切关注。它结合了当今最新的磁悬浮技术、高速电机技术、电力电子技术和新材料技术，使得飞轮储存的能量有了质的飞跃，再加上真空技术的应用，使得各种损耗也非常小。针对该领域近年来的研究成果，对飞轮储能系统的几大关键部件进行了全面的论述。     

基于机械轴承飞轮储能系统损耗的构成分析

为研究飞轮储能系统(FESS)的性能,设计并制作了一套基于机械轴承的、采用无刷直流电机驱动的飞轮储能系统,对驱动电机及整套系统在转速小于10 000 r/min时的损耗分别进行了测量.分析了电损、风损和轴承损耗3种主要损耗,采用最小二乘法,对电损与转速的关系进行指数函数拟合,对风损、轴承损耗与转速的关系进行了多项式拟合,从而分离了3种损耗.对处于不同待机转速的飞轮储能系统的恒功率放电时间和经历了不同待机时间的能量利用系数进行了计算分析.结果表明:要提高FESS的效率必须采用磁悬浮轴承并将系统置于真空环境中;FESS恒功率放电时间与待机转速成1.8次方关系;待机转速和待机时间是能量利用系数的重要影响因素.研究结果为新能源发电系统对FESS的选择提供了理论依据.     

新型太阳能汽车的探索与思考

本文从太阳能电池的转化效率、储能器件的性能比较等方面,论述了制约太阳能汽车发展的瓶颈因素;分析研究了锂电池和飞轮电池的优缺点,提出了锂电池太阳能汽车和太阳能飞轮电池汽车的结构模型。     

车载磁悬浮飞轮状态空间分析及H∞控制研究

为了提高磁悬浮飞轮电池控制系统在电动汽车上应用时的鲁棒稳定性,并改善电动汽车原动力电池放电性能,对电动汽车车载磁悬浮飞轮电池进行状态空间分析,求解出车载磁悬浮飞轮电池的状态空间方程,并提出一种基于该状态空间方程的车载磁悬浮飞轮电池用H∞控制方法.仿真分析和试验结果表明该H∞控制方法具有很强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰、抗摄动能力,有助于车载磁悬浮飞轮转子高速稳定转动,降低电动汽车基础振动对飞轮电池影响.所研究的磁悬浮飞轮电池储能系统可辅助电动汽车原动力蓄电池工作,并可改善原动力电池的放电特性,延长该动力电池的使用寿命.     

车载飞轮电池转子的动力学建模与分析

针对车辆姿态变化会引起飞轮电池安装基础运动的问题,利用子结构分析法,分别建立了7自由度车辆的动力学模型和5自由度飞轮电池转子的动力学模型,提出了将安装基础运动转化为对转子激励的动力学求解的方法,并分析了飞轮电池转子在路面输入引起安装基础振动变化情况下的振幅变化.结果表明,路面输入引起的安装基础振动改变了飞轮电池转子的受力,激励了飞轮电池转子在5个自由度上的振动.     

车载飞轮电池转子动力学建模与分析

针对车载飞轮电池安装基础运动的特点,本文利用子结构分析的方法,建立了飞轮电池的转子-安装基础动力学模型,提出了安装基础动力学与转子动力学模型的融合方法,并分析了飞轮转子在路面输入引起基础振动变化情况下的动力学特性,从而为车载飞轮电池转子动力学设计提供了理论和计算基础。     

飞轮储能系统在抑制电力系统多模式振荡中的应用

推导了含有飞轮储能系统(FESS)的多机系统线性化模型,应用阻尼转矩分析法论证了单个FESS抑制复杂电力系统多模式振荡的可行性.在FESS独立的有功控制回路和电压控制回路上分别附加一个稳定器,以抑制系统的多模式振荡.基于现代控制理论的可观性和可控性准则,为各振荡模式选择控制回路和反馈信号,并采用改进的粒子群优化算法协调整定FESS中各附加稳定器的参数.以四机系统为例,FESS上附加的2个稳定器可将2个振荡模式的阻尼比分别从-0.013和0.052变化到0.106和0.102,说明单个FESS具有抑制复杂电力系统多模式振荡的能力.     

车用高速复合材料飞轮的研究

由于人们对空气污染和原油储量减少现状的认识,世界各国的科学家试图寻找燃油发动机的替代物。目前,以电池驱动的电动汽车已经研制成功,但是一次充电行程较短,缺乏实用性。随着材料科学、磁悬浮轴承以及电子技术的发展,人们又恢复对飞轮储能技术的兴趣,试图把飞轮系统应用在汽车动力系统中。     

基于Hamilton能量理论的飞轮储能系统比率一致性控制

基于Hamilton能量理论,提出一种飞轮储能系统比率一致性控制方法。该方法通过对飞轮储能单元转速的调节,实现系统的比率一致性控制,达到飞轮储能系统（FESS）内部功率的合理分配。（a）建立飞轮储能单元端口受控Hamilton(PCH)系统模型,利用PCH系统反馈镇定原理,获得端口受控耗散Hamilton (PCH-D) 模型;(b)研究飞轮储能系统的比率一致性控制问题,应用Hamilton能量成型的控制策略实现飞轮储能单元的转速调节,确保所有飞轮储能单元可以按照同一比率进行能量的储存和释放,实现功率的合理分配;(c)通过仿真验证该控制策略的有效性。结果表明：在比率一致性控制下,所有的飞轮储能单元可以按照同一比例进行能量的储存和释放。     

利用飞轮储能改善电力系统自动发电控制性能研究

提出了一种应用飞轮储能系统(FESS)参与电网自动发电控制(AGC)的方法,并在MATLAB/Simulink平台上,通过对两区电力系统调频模型的仿真,验证了该方法的有效性。     

飞轮脉冲电源放电过程的建模与分析

在dq旋转坐标系下推导出同步发电机的瞬态计算模型,并以三相5.5 kW同步发电机的三相短路实验为例,验证了该模型的正确性.然后,根据飞轮脉冲电源放电过程中励磁系统工作任务的不同.将飞轮脉冲电源的放电过程分为2个阶段:在第l阶段中,励磁电压保持不变,输出电压快速上升至额定值;在第2阶段中,调节励磁电压,使输出电压维持在额...     

基于飞轮储能技术的新型UPS的研究

针对目前不间断电源(UPS)中化学电池的不足,设计并实现了基于飞轮储能技术的新型UPS系统,提出了高速飞轮充、放电方式的控制策略。飞轮储能单元代替传统的化学电池,具有免维护、寿命长、无污染的特点。充电方式下,通过飞轮转动稳定性的分析,进行了充电曲线的优化设计,针对高速、大惯量负载,采用智能复合控制方法,使飞轮转速很好地跟踪设定的优化充电曲线;放电方式下,根据电机升压斩波能量回馈原理,控制直流母线电压恒定,简化了UPS负载逆变器的控制策略。实验结果表明系统具有很好的动态特性,验证了控制策略的正确性和有效性。     

飞轮储能技术研究

介绍了飞轮储能技术的基本原理和应用．飞轮储能技术作为一种新型能源储备方式，具有大储能、高功率、无污染、适用广、维护简单、可实现连续工作等优点，越来越为世界各国所重视，成为研究热点．     

可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究

为了解决可再生能源分布式发电系统的稳定性问题,在系统中加入了储能设备,使总线电压得到了平滑.介绍了可再生能源分布式发电系统的能量互补控制原理,并建立了能源分布式发电系统的数学模型.采用直接转矩控制算法对系统的能量互补控制过程进行了仿真实验,在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果表明当直流总线电压低于300V时,飞轮转速迅速下降,飞轮释放能量,系统维持稳定;当直流总线电压高于300V时,飞轮转速上升,飞轮存储能量,系统维持稳定.     

高速复合材料飞轮的关键技术

飞轮作为机械能量储存的起源和应用较早，并在第一次工业革命期间获得了较大的发展，尤其在最近10年，飞轮技术的发展是突飞猛进，复合材料飞轮在许多方面有着广泛的应用，如飞轮储能系统中的飞轮转子，高速旋转机械中的转子等。主要结合飞轮储能系统中的应用，研究它在最大化储能前提下的材料，构造，制造方法，优化和安全等方面的问题。     

基于飞轮储能技术的柴油机钻机机械调峰系统研究

采用了一种新型的储能技术—飞轮储能,它可以在柴油机处于低负载运行状态时,将多余的能量通过飞轮储能装置存储起来,此时飞轮处于加速储能的过程;当检测到系统中有较大的冲击负载时,将存储的能量释放出来,通过调峰电机与柴油机并机驱动负载,达到平抑发动机的加载率,保证发动机在负载变化时能够平稳运行的目的,该状态飞轮处于减速放电的工作模式.本文对飞轮储能的原理以及基于飞轮储能的柴油机钻机的机械调峰技术进行深入研究,给出了调峰电机处于电动和发电状态的条件,设计了一种柴油机钻机的机械调峰系统.     

电力储能技术发展概述

长期以来,电能的储存一般采用小规模电池储能和抽水储能电站,直到最近二三十年,科技工作者发明了超导储能和飞轮储能等技术。这些原理和方式各畀的储能装置还都处在研究阶段．存在着技术难点需要解决本文对各种储能方式及其发展做出概括介绍.