飞轮储能装置储能状态控制研究.pdf

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1、第23卷第6期2010年”月机电产品开崖与剀崭Develo[)ment＆InnovationofMachinery＆ElecmcalProductsV01．23．No．6Nov．，2010文章编号：1002—6673(2010)06—100—03飞轮储能装置储能状态控制研究张邦力，胡汉春，何青，代刚(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：对飞轮储能装置性能的特点以及结构和储能原理进行了分析。对飞轮储能装置储能状态过程中如何提高系统所存储能量及能量存储效率作了具体分析。设计了复合控制方

2、案对无刷直流电机进行调速，从而提高飞轮转速。增加系统存储能量。’关键词：飞轮储能；复合控制方式；无刷直流电机；储能能量中图分类号：TP29文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2010．06．039ResearchnoStorageStateControlofFlywheelEnergyStorageSystemZHANGBang-Li，HUHan-Chun。HEQ讽g，DAIGang(SchoolofMechanicalEngineeringofSouthwest

3、JiaotongUnivelsity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Inthispaper,theperformancecharacteristicsofflywheelenergystoragesystem(FESS)andstrub-'tureandenergystorageprincipleareresearched．ThestoragestateofFESSonhowtOimproveenergystOrageandenergystorageeffi

4、ciencyarespecificlyanalyzed．Thecom-positecontrolstrategyforbrushlessDCmotOrspeedcontrolisdesigned，therebyenhancingtheflywheelspeedandincreasingtheenergystOrageofFESS．Keywords：lywhedenergystOrage；compositecontrolstrategy；brusldessDCmotor；storageenergy0引

5、言当今世界能源日趋紧张．大量含碳能源的使用已经严重影响了地球气候的变化并直接影响我们的生活环境。各个国家在不断发掘新能源的同时，也不断地研发各种储能装置，并已在各行各业及日常生活之中得以应用。1飞轮储能装置结构及储能原理1．1飞轮储能装置的基本结构表1中给出了目前人们最看好或者是最常用的储能装置及性能的比较。当然，另外还有很多其它的新型储能设备，如核电池、超大容量电池等都受到了科学家们的关注。并且正在不断地进行技术研究和产品开发。由表1可以看出：飞轮储能具有其他储能方式无法比拟的优点。目前飞轮储能技

6、术得到世界上许多国家的高度重视，已成为研究热点。飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和收稿日期：2010-09—30作者简介：张邦力(1984-)，男，硕士研究生。研究方向：机车电力传动与微机控制。100表1储能装置性能比较飞轮储超导储对比特性化学蓄电池燃料电池能装置储能方式化学方式机械方式电磁方式化学方式使用寿命3—5年20年以上约20年lO年以上污染，需耍对环境影响几乎无污染污染极少回收严格控工作温度有要求要求低有要求制温度相对尺寸最大最小较小较大价格最低较高较高(不定)较低(不定)储能

7、密度小大维护周期半年以内lO年以上经常维护电力电子装置。事实上，为了减少飞轮运转时的损耗。提高飞轮的转速和储能装置的效率。飞轮储能装置轴承一般使用非接触式的磁悬浮轴承，并且将电机和飞轮密封在一个真空容器内，以减少风阻，提高储能效率。在储能时，将能量传给电机，由电机驱动飞轮储能；当能量释放时．则由飞轮驱动发电机向外输出电能。由于电机具有可逆性。通常发电机和电动机使用同一台电机来实现，通过轴承直接和飞轮连接在一起。这样，在实际使用的飞轮储能装置中还包括轴承、真空容器等，飞轮储能装置结构示意图如图1所示。

8、·测试与控制·飞图l飞轮储能装置结构示意图1．2飞轮储能装置储能原理飞轮储能最基本的储能原理就是将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来。当外界需要电能的时候．又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载。要求空转损耗非常小。其储能原理如图2所示。=

9、喜4垂垂蚕赡言裹主蓁裹芋薹霎蓁差图2飞轮储能装置原理图定了整个装置储能的多少。设飞轮横截面为圆形，其半径为R，厚度为H，密度为P。则飞轮转动惯量的计算公式为：，IJ=Ir2dm=2,仃pHj—把}叩H