飞轮储能装置在机车车辆上的应用分析

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1、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．对飞轮储能装置的结构特点、储能原理及机车车辆限界进行分析，并确定以“高转速、小尺寸、大功率”的原则来对储能系统进行设计。在设计中选用了高转速的永磁无刷直流电机作为储能系统的电动／发电机。并对无刷直流电机结构及工作原理，飞轮转子所选用的材料、形状和如何降低飞轮空闲时的能量损耗做了具体地分析。2．设计了一种适合于机车车辆的飞轮储能装置方案，对飞轮储能装置的变流器主电路进行了设计并对储能系统三种工作模式进行了分析。基于芯片TMS320F2407

2、A对控制系统的硬件及软件进行了设计。3．基于SIMULINK软件模块包，建立了永磁无刷直流电机及控制系统的模型，并对飞轮储能系统的储能与释能两个过程进行了仿真分析。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：。歇扣为日期：2_otl·炙5口西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随

3、着社会经济的发展，世界能源日趋紧张，“节能环保"已经引起各个国家高度重视。能量的回收再利用是“节能环保"的有效手段，并成为世界性的研究课题。长期以来，电能的储存一般采用蓄电池，直到最近几十年，随着新型材料技术和电力电子技术的发展，飞轮储能技术才实现了重大突破。由于其具有储能大、比功率高、寿命长、无二次污染等优点，目前已经在航空航天、不间断供电电源、电动汽车等诸多领域广泛应用。本文通过分析国内外相关的参考文献及相关技术资料的基础上，提出了针对采用交一直一交牵引传动方式的机车车辆飞轮储能系统设计方案。机车车辆制动过程中，牵引电机发

4、出的电能经过转换来驱动无刷直流电机带动飞轮高速旋转，这样机车的动能以飞轮动能的形式存储起来。外部需要电能时，飞轮可以驱动直流电机发电，电能经过转换后供给牵引系统或其他负载使用。根据飞轮储能装置能量存储／释放功能的要求，本文对这两种工作模式下的无刷直流电机的控制系统进行了设计。并以TMS320F2407A芯片为核心，对储能变流器的驱动电路、检测电路以及控制系统的主程序进行了设计。基于SIMULINK软件模块包，建立了无刷直流电机本体模型以及相关控制系统的模型，并对飞轮储能系统的储能与释能这两种工作模式进行了仿真分析。关键词：交一

5、直一交牵引传动：飞轮储能：无刷直流电机；控制系统西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththedevelopmentofsocietyandeconomy,energyhasbecomedailypoverty,”energysaving”hasarousedgreatlyattentioninvariouscountries．Recyclingofenergyiseffectivemeansof”greenenergy”，andbecomingaworldwideresearch．Foralongtim

6、e，electricalenergystoragecommonlyusedbatteryuntilrecentdecades，withthedevelopmentofnewmaterialstechnologyandpowerelectronicstechnology,flywheelenergystoragetechnologywasabletoachieveamajorbreakthrough．Ithasadvantageofhighenergystorageandspecificpower,longcyclelife，n

7、on-pollution,andhasbeenwidelyappliedinmanyfields，suchasaerospace，uninterruptiblepowersupply(UPS)system，electricvehicles，etc．Byanalyzmgtheinternalandforeignreferencesandrelatedtechnicalmaterial，thispaperdesignedflywheelenergystoragesystemforAC-DC-ACtractiondrivemodeo

8、frollingstock．Whenlocomotivebrakes，thepowergeneratedfromtractionmotorisconvertedtodrivebrushlessDCmotordrivenhigh-speedrotatingflywheel，SO