车用飞轮储能系统能量回收特性

通过分析飞轮储能系统的传动特性,研究能量回收过程中储能飞轮的动态响应过程,提出了一种新型电动式飞轮混合动力系统结构.揭示了配备飞轮储能系统的车辆制动过程中动力传递路线及能量流关系,并确定了飞轮储能装置的能量回收效能评价指标.在此基础上,通过搭建的台架系统完成了能量转换特性试验.试验结果表明:采用小功率的调速电机进行齿圈调速,可降低能量回收过程中传动系统的冲击度,提高储能飞轮能量回收率,净能量回收率趋于稳定值33%,为车用飞轮储能系统的开发提供理论依据.     

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。     

飞轮储能能量回馈控制方法

为抑制飞轮储能系统驱动电机--高转速无刷直流电机能量回馈时的转矩脉动,提高系统的稳定性,提出一种适合高转速飞轮储能单元回馈制动的控制方法.转矩脉动产生的一个重要原因是传统半桥调制方式电机换相时建流相电流不可控.通过调整换相时脉宽调制的开关表,使建流相电流得到控制.仿真和实验结果表明: 采用新脉宽调制开关表的能量回馈控制方法提高了无刷直流电机换相时的建流速率近1倍,减小电机的转矩脉动,验证了该控制方法的优越性和可靠性.     

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.     

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。     

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。     

不同模量比对复合材料储能飞轮强度的影响

以材料的环向与径向模量比λ作为参量,利用ANSYS有限元分析软件,对给定尺寸不同材料的单层及双层异构复合材料飞轮转子进行强度计算,得出飞轮转子在高速旋转时的径向和环向应力分布规律。进而利用强度比方程求解各种结构的强度比,分析材料参数对飞轮转子强度的影响。     

储能飞轮铝合金轮毂的蠕变特性及寿命

为研究储能飞轮铝合金轮毂蠕变特性,以提高飞轮寿命,采用宏观唯像分析方法,通过轮毂在85℃和7×104r/min转速下的蠕变实验,提出了飞轮轮毂蠕变规律的经验公式,并通过有限元强度计算模拟对蠕变现象进行了理论分析。在轮毂蠕变寿命实验的基础上,提出了基于材料延伸率及韧脆性断裂特性的蠕变破坏模式及其判断依据,并得到实验验证。结果表明,利用蠕变破坏模式和延伸率判断依据可以对飞轮轮毂的蠕变寿命进行预估。     

储能飞轮轮毂的蠕变温度特性与蠕变影响

为提高储能飞轮可靠性,并延长寿命,研究了储能飞轮铝合金轮毂的蠕变温度特性。采用宏观唯像分析方法,通过轮毂在不同温度、不同转速下的蠕变实验,拟合了包含应力、时间、温度等变量在内的完整的反映飞轮轮毂在低温条件下(75℃以下)蠕变规律的蠕变方程。并用有限元分析的方法对飞轮轮毂在工作条件下的蠕变过程进行了模拟。分析结果表明,在40℃的高真空环境下以转速5×104r/m in运行的储能飞轮,在20 a的寿命期内可以忽略铝合金材料蠕变因素对其强度和寿命的影响。     

基于飞轮储能的动态电压恢复器补偿电压暂升的研究

本文对基于飞轮储能的动态电压恢复器（DVR）在补偿电压暂升时可能引起直流母线电压泵升的问题进行了研究。首先分析了传统控制策略的局限性,继而提出了一种整体协调控制策略,该策略根据飞轮额定充电功率与DVR吸收功率的关系以及飞轮转速的影响,自动调整飞轮的充电控制策略和DVR的补偿策略,使得直流母线电压保持恒定。最后,利用仿真结果对该策略的实用性和有效性进行了验证。     

一种飞轮储能的机电暂态模型及其在电力系统稳定控制中的应用

飞轮储能(FES)可为电力系统提供快速的功率响应容量,补偿系统中的瞬时功率不平衡,从而有效提高电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。首先对两种典型的高速和低速FES进行详细的建模,给出相应的控制策略,并在此基础上提出一种简化通用的FES机电暂态仿真模型;然后,将FES应用于提高电力系统稳定性控制,并在MATLAB/Simulink中进行仿真研究,结果验证了FES数学模型的合理性以及在电力系统稳定控制中的有效性。     

超导储能装置改善电力系统动态性能的研究

超导储能装置(SMES)能够实现有功功率和无功功率四象限的独立控制,调节速度快,是一种理想的提高电力系统动态性能的手段.文章分析了SMES的工作机理,建立了其交直流侧电量的数学关系,论证了独立控制有功功率和无功功率的原理,用内部和外部两层控制建立了它的控制系统.应用电磁仿真软件EMTDC,对SMES提高电力系统动态性能进行了研究.研究结果表明,SMES在改善发电机阻尼方面具有优良的性能,SMES安装地点对此功能有较大影响.     

太阳能热化学混合储能装置的储热性能

结合化学储能和显热储能设计新型太阳能热化学混合储能装置,利用碟式太阳能系统实验研究混合储能装置的储热性能.实验结果表明,太阳直射辐射强度约为600W/m2时,储能装置20min即可达到甲烷二氧化碳重整所需温度(750℃),但装置内部温度分布不均匀.根据储能装置传热规律与聚光太阳能非均匀分布特性建立数值模型,发现储能装置的温度分布和变化规律与实验相符,系统加热过程中温度分布具有不均匀性和非稳态性.     

磁阻式电磁离合器的基本原理

针对一种磁阻式电磁离合器,结合磁阻式电机分析了它的基本结构和原理。采用分析电机常用的磁路法计算该电磁离合器的传动力矩．得到了离合器的基本计算公式。并使用AnsoftMaxwell软件建立3D模型,通过仿真分析得到离合器的传动力矩,验证公式计算法的准确性。这种磁阻式电磁离合器传动力矩大,损耗小,运行可靠。     

磁流变液双质量飞轮的设计及性能

为满足车辆不同工况时双质量飞轮应具有不同扭转阻尼的要求,结合磁流变液在磁场作用下的流变特性,将磁流变液应用到双质量飞轮中,通过对二级分段刚度曲线和弧形弹簧参数的设计,以及对电磁回路磁场和工作间隙阻尼力矩的分析,设计、制作了一套可通过励磁线圈电流来控制扭转阻尼的磁流变液双质量飞轮装置,并通过静态特性试验验证了其使用性能.文中还建立了AMESim动态仿真分析模型并进行了台架试验验证,结果表明,所设计的磁流变液双质量飞轮可通过控制励磁线圈电流来实现其扭转阻尼的半主动控制.     

双质量飞轮怠速敲击的能量影响因素分析与验证

分析了与双离合变速器匹配的双质量飞轮在发动机怠速工况下,减振弹簧和次级侧传力板之间、次级侧花键和变速器输入轴之间产生敲击的机理;提出了一种将敲击能量作为评价双质量飞轮敲击异响的方法;用正交试验(DOE)的设计方法指导仿真试验,厘清了双质量飞轮各关键参数对敲击能量的影响,提出了优化基础阻尼来抑制弹簧敲击的解决措施;通过实...     

一种新型压缩空气储能装置的优化控制

针对电能不易存储导致电能浪费严重而传统压缩空气储能具有不易选址、效率低等问题,现研究了一种新型的压缩空气储能方式,相较于传统的压缩空气储能,其主要的特点是水动力储能发电技术,对于小容量的能量存储具有较强的实用性.通过对系统结构的优化,引入水气活塞概念,利用水压缩形变小的特性解决了常规压缩空气在透平机处释压泄露的遗留问题...     

一种压缩空气储能与内燃机技术耦合的冷热电联产系统

为探索可再生能源的高效利用方法,基于热力学定律和能量按品质利用的原则,提出了一种以压缩空气储能技术为基础的与内燃机技术耦合的冷热电联产分布式能量系统,建立了该系统的热力学模型并自编程序对系统进行了热力学分析,重点研究了系统中的压气机、换热器、透平膨胀机、内燃机等主要设备性能以及关键节点参数,如透平膨胀机入口压力和温度以及压气机压比对系统性能的影响规律。研究结果表明:所提系统具有较高的能量效率和效率,其中透平膨胀机、内燃机及换热器是系统关键设备;增加系统设备的效率可以提高系统的能量效率、折合发电效率及效率,增加内燃机发电效率获得的效果更加明显。该结果可为系统的工程应用提供理论依据。     

电容储能式重接型电磁发射的仿真探究

重接型电磁发射无接触,稳定性好,速度快,适于发射大质量载荷,有望用于轨道交通系统。考虑电感梯度的动态特性,本文对电容储能式重接型电磁发射的电路系统和动态电磁场模型进行了仿真,其结果表明：驱动线圈电流下降时铝板中的涡流和铝板所受轴向力不会立即反向;减小放电回路电阻可提高发射的出口速度。