磁悬浮飞轮储能技术.pdf

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1、Academic学木磁悬浮飞轮储能技术266555青岛滨海学院山东青岛一付珍／陈璇265118山东核电设备制造有限公司山东海阳一王朋飞摘要：磁悬浮飞轮储能作为一种新型的储能方式，以其储能大、效率高、充放电快捷的特点为解决目前存在的能源问题提供了有效地途径本文主要阐述了磁悬浮储能系统的基本工作原理，介绍了飞轮转子、磁悬浮轴承、电机、电力系统及其它辅助机构的结构特点，在此基础上分析了在电力调峰、不间断电源、混合动力汽车，卫星姿态控制等方面的应用，旨在使此项新技术得到进一步的开发与推广。能源工业是现代文明的支柱之一，是工业：』2固态逆变器和轴位置检测器组成的

2、电子换向器。2发展的主体，也是国民经济持续发展的基础，式中：I为飞轮的转动惯量，为飞轮转位置传感器用来检测转子在运动过程中的位置，缺少能源，社会将很难发展，没有能源，人类动的角速度。而我们常常将储能密度作为衡量并将位置信号转换为电信号，保证各相绕组的将无法生存。能源成为整个人类所面临的重大飞轮储能的重要技术指标：的正确换向。课题之一，在不断开发新能源的同时，如何更：皇：2．4．电力电子系统有效地存储和利用现有的能源已经被人们所日，D电力转换器是储能飞轮系统的控制元件，式中，E为飞轮储存的动能，m为飞轮的质益重视。抽水储能、压缩空气储能、超导储能它控制电

3、机，实现电能与机械能的相互转换。和磁悬浮飞轮储能是目前具有工业化意义的四量，为飞轮形状系数，o．-B为材料的强度，转子的位置由传感器来测量，并将位置信号反种储能方式。而随着清洁生产和建设节约型和p为材料的密度。馈给控制器，控制器的开关分时开断，以达到谐社会的提上日程，磁悬浮飞轮储能技术以其现代飞轮一般采用强度高、密度小的纤维换向的目的，当达到额定转速时，控制系统控自身的优越性越来越受到人们的重视：(1)储复合材料。复合材料飞轮转子的形状主要有多制电机的速度和负载端的电压，并且具有调频、能密度高，瞬时功率大；(2)充电时间短；(3)层空心圆筒形、实心圆盘

4、、边缘型、等应力圆整流、恒压等功能。容易测量电量和放电深度；(4)不会因为放电盘和带式变惯量飞轮等。飞轮结构设计的基本2．5．着陆轴承和真空装置深度和放电周期而影响其使用寿命和储能密度原则就是：从满足实际应用出发，依据现有的着陆轴承的主要作用是在静止或启动时支(5)安装维护方便；(6)对环境要求小，对技术条件，通过优化设计和实验使储能最大化，撑转子，避免转子在高速运转时与定子意外发环境影响小。进而减少质量降低成本。生碰撞而引起的毁灭性破坏。着陆轴承有球轴对飞轮储能的研宄和开发主要涉及以下几2．2．磁悬浮轴承承和滑动轴承，球轴承的造价高并且寿命短，个方面

5、：(1)飞轮结构的优化设计和制造工艺；目前飞轮可用的轴承主要有机械轴承、超所以一般采用滑动轴承作为着陆表面。(2)磁悬浮轴承的设计和实验研究；(3)高导磁悬浮轴承、电磁轴承、永磁轴承等，也有真空装置的主要功能有：一是提供真空环性能电机的研发；(4)高效的能量转换技术。的是其中2种方式的组合。由于飞轮储能设备境，降低风损、提高效率，飞轮高速旋转时，1．飞轮储能的工作原理的旋转摩擦损耗较大，普通机械轴承难以适应周围的空气会形成强烈的涡流，造成巨大的空飞轮储能的工作原理如图1。飞轮系统有充现代飞轮的高速旋转，所以使用非接触轴承是气阻力，会损耗飞轮的能量，这对

6、转子的运动电和放电两种工作模式。在充电模式下，电机首选。磁悬浮轴承具有以下特点：非常不利；二是屏蔽事故，飞轮在高离心力作充当电动机，从外部吸收电能使飞轮转速提高，2．2．1．无接触，无摩擦，使用寿命长；用下存在发生爆裂的可能性，因此真空罩兼起直至达到飞轮的额定转速，由控制系统切断外2．2．2．无需润滑，并且可在高温或极低温安全保护的作用。部电源，将电能转化为动能存储起来；在放电等特殊环境下工作；3．飞轮储能的应用模式下，电机充当发电机向外供电，当飞轮转2．2．3．飞轮转速只受离心力影响，圆周速3．1．电力工业的应用速下降到最低转速时由控制器停止放电，此

7、时度高。3．1．1．电力调峰。具有能量输入、输出快捷，存储的机械能由电子转换器输出为机械能。磁力轴承传感器检测出转子偏离参考点的转换效率高，成本低，充放电快捷，不污染环位移后，控制器将检测到的位移变换成控制信境等特点，被认为是近期最有希望和竞争力的号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控新型调峰技术。制电流，控制电流在执行电磁铁中产生磁力使3．1．2．改善电力质量。能弥补线路电压不转子维持其稳定悬浮位置不变。稳，平稳电网，起到改善电力质量的作用。2．3．电动机／发电机3．1．3．不间断电源。飞轮具有大储能量、电机选取的原则是具有较大的输出功率和高储能密

8、度、充电快捷等优点，因此在不间断转矩，具有很高的能量转换效率，空载损耗低，电源系统领域有良好的