检索结果-内蒙古大学图书馆

机械设计 2022年第10期39卷 40-47页

作者：刘晋霞臧丽伟张超山东科技大学交通学院山东青岛266590 山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

磁悬浮飞轮电池是一种能量密度大、可靠性高的新能源储能设备,常因涡动使系统稳定性下降、使用寿命缩短。为研究其涡动特性,建立转子系统8自由度动力学模型,计算涡动频率及临界转速。分别采用PD,CF,VBC及VBCCF控制分析飞轮转子涡动。结... 详细信息

磁悬浮飞轮电池是一种能量密度大、可靠性高的新能源储能设备,常因涡动使系统稳定性下降、使用寿命缩短。为研究其涡动特性,建立转子系统8自由度动力学模型,计算涡动频率及临界转速。分别采用PD,CF,VBC及VBCCF控制分析飞轮转子涡动。结果表明:CF控制对低速涡动有明显改善,却无法抑制高速涡动;VBC控制使局部最大位移降约80%,然而高速下仍存在涡动;VBC-CF控制大大降低振动位移,涡动也随转速升高而不断缩小,并在高速下出现2,3倍周期运动,系统稳定性显著提高。

关键词：磁悬浮飞轮电池转子系统临界转速涡动控制

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电动汽车磁悬浮飞轮电池储能系统设计

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电力系统自动化 2013年第1期37卷 186-190页

作者：高辉李怀良翟长国陈良亮中国电力科学研究院(南京) 江苏省南京市210061

为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例—积分—微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由... 详细信息

为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例—积分—微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30 000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用寿命。

关键词：电动汽车磁悬浮飞轮电池储能系统比例—积分—微分(PID)控制算法频谱特性曲线

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磁悬浮飞轮电池支承控制系统研究

磁悬浮飞轮电池支承控制系统研究

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作者：向楠武汉理工大学

学位级别：硕士

磁悬浮支承系统是利用可控电磁力将转轴悬浮起来,是一个典型的开环不稳定系统,需要采取一定的控制方法才能保证其稳定运行。因此磁悬浮轴承控制技术直接决定磁悬浮系统的稳定性。而与磁悬浮主轴等磁悬浮支承系统相比,磁悬浮飞轮电池的... 详细信息

磁悬浮支承系统是利用可控电磁力将转轴悬浮起来,是一个典型的开环不稳定系统,需要采取一定的控制方法才能保证其稳定运行。因此磁悬浮轴承控制技术直接决定磁悬浮系统的稳定性。而与磁悬浮主轴等磁悬浮支承系统相比,磁悬浮飞轮电池的飞轮圆盘体积大,惯性大,陀螺效应严重,而且其转子的转速不断变化,其动态特性不仅与支承特性有关,还与转子系统的动力学模型息息相关,转子系统动力学模型精确如否直接影响到支承控制系统的优劣,常规分散控制及PID控制很难满足其要求。因此,获得精确的转子系统动力学模型,设计性能良好的支承控制系统,是磁悬浮飞轮电池储能系统稳定工作的前提。本文首先在分析了磁悬浮飞轮电池系统结构的基础上,建立了刚性转子的动力学模型及其状态空间控制模型,运用有限元法推导出了柔性转子动力学模型,求取了转子在给定支承刚度下的无阻尼模态以及对应的三维模态,分析了转子临界转速与轴承支承刚度的关系。其次,开发了磁悬浮飞轮电池支承控制系统软件模块。首先,针对磁悬浮飞轮电池转子系统为多输入多输出多耦合的特点,选取了以二次型函数为性能指标的线性二次型最优控制(LQR)方法来进行支承控制。然后,采用模态综合法对转子模型进行降阶,并使用matlab对刚性和柔性转子模型进行了控制系统仿真,仿真结果表明设计的线性二次型最优控制器能很好的抑制转子的振动。最后,搭建了磁悬浮飞轮电池支承控制系统硬件电路。主要包括：控制器、功率放大器、位移传感器、以及输入、输出信号的调理电路等。控制器采用DSP6713控制电路板,功率放大器是10路电压电流型集成式PWM功率放大器,位移传感器为电涡流位移传感器,设计了输入和输出信号调理电路以保证输入输出信号的准确性和稳定性。

关键词：磁悬浮飞轮电池支承控制转子动力学模型降阶 LQR

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磁悬浮飞轮电池结构设计与优化分析

磁悬浮飞轮电池结构设计与优化分析

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作者：张绪帅山东科技大学

学位级别：硕士

磁悬浮飞轮电池是一种新型的机电一体化能量转换与储存装置。其工作原理是在能量冗余时，将多余的电能或者其他形式的能量转变为飞轮转子高速旋转的动能储存起来；当需要能量时，再将转子的动能先转变为电能进而转换为其他形式的能量释... 详细信息

磁悬浮飞轮电池是一种新型的机电一体化能量转换与储存装置。其工作原理是在能量冗余时，将多余的电能或者其他形式的能量转变为飞轮转子高速旋转的动能储存起来；当需要能量时，再将转子的动能先转变为电能进而转换为其他形式的能量释放出来。与传统的抽水、压缩空气以及电化学储能相比，具有能量密度高、功率密度大、充放电周期短使用寿命长、无污染等优点，符合我国“十二五”规划纲要中节能环保，能源高效利用的要求。本课题则主要对磁悬浮飞轮电池结构进行了设计并利用必要的仿真优化软件对其电磁特性进行了分析，结构参数进行了优化。\n 在综合分析飞轮电池主要关键技术的基础上，提出了一种新型飞轮电池结构的总体方案，其中重点介绍了满足本文设计要求的磁轴承支撑方案，并对磁轴承进行了电磁特性分析和结构优化，对飞轮转子结构参数的合理性进行了验证分析。\n 首先对飞轮电池各组成部分的总体结构布置以及安装时需要注意的问题做了详细的阐述。对径向磁轴承，轴向磁轴承，电机的定子和转子，飞轮本体的结构和材料进行了具体的设计分析和选择，确定了本文磁悬浮飞轮电池装置各组成部分的具体结构参数。\n 对电磁场的基本理论进行了阐述，分别从解析法和有限元法（FEM）的角度对电磁场基本参数进行了求解，推导出求解电磁力和磁感应强度的具体表达式，并给出了本文设计的磁悬浮轴承的机械和电气的具体参数；在理论研究的基础上，利用有限元分析软件ANSYS分别对轴向磁轴承，径向磁轴承电磁特性进行了仿真，分析了其磁力线分布以及漏磁等情况，得出了电磁力与线圈电流的对应关系，为后续磁轴承控制系统的研究奠定了基础；另外对飞轮转子在高速旋转状态下的应力进行了分析。\n 最后建立了ANSYS与iSIGHT的集成优化模型，并以轴向磁轴承和径向磁轴承为例，对磁轴承的结构进行了优化分析，得出了最优的符合本文要求的结构参数，并给出了目标函数的优化过程变化图，直观方便，降低了成本，提高了电磁轴承的性能。

关键词：磁悬浮飞轮电池电磁特性仿真优化磁轴承

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一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法

一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法

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作者：张维煜杨恒坤朱熀秋陈涛 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号

本发明公开了一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，在球形飞轮电池的工作过程中，采用磁场叠加型差动控制方式，即每对上下定子极分别装有偏置线圈和控制线圈，两个定子极的偏置线圈串联连接，并通过恒定的电流，提供磁悬浮球... 详细信息

标准号: CN106849479B

本发明公开了一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，在球形飞轮电池的工作过程中，采用磁场叠加型差动控制方式，即每对上下定子极分别装有偏置线圈和控制线圈，两个定子极的偏置线圈串联连接，并通过恒定的电流，提供磁悬浮球面轴承工作的偏置磁场；每对定子极上的控制线圈串联，使得偏置线圈和控制电流在控制线圈中产生的磁通在一对定子极中相加、在另外一对定子极中相减，从而使得一对定子极与球形飞轮间气隙磁通增加、另一对定子极与球形飞轮间气隙磁通减小，根据B为磁感应强度，S为球面轴承的定子球面面积，μ₀为空气磁导率，飞轮所受的电磁力一侧增加、另一侧减小，从而调整球面飞轮的位置，使之始终处于平衡位置。

关键词：定子极飞轮控制线圈偏置线圈球面气隙磁通球面轴承减小磁悬浮飞轮电池空气磁导率差动控制磁场叠加电动汽车飞轮电池控制电流偏置磁场平衡位置上下定子磁感应磁悬浮电磁力恒定的磁通相减相加串联

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一种磁悬浮飞轮电池

一种磁悬浮飞轮电池

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作者：李永胜王献忠张婕妤李致宇孙洪洋马昕陈荣荣付英明 261061 山东省潍坊市潍坊高新区银通街6699号

本公开是关于一种磁悬浮飞轮电池，涉及飞轮电池技术领域。磁悬浮飞轮电池包括壳体，壳体内形成一密闭飞轮腔室；壳体包括呈筒状的内壳部和外壳部，内壳部设置于外壳部内部；飞轮转子设置在飞轮腔室内，飞轮转子空心设置并套设在内壳部... 详细信息

标准号: CN115776193B

本公开是关于一种磁悬浮飞轮电池，涉及飞轮电池技术领域。磁悬浮飞轮电池包括壳体，壳体内形成一密闭飞轮腔室；壳体包括呈筒状的内壳部和外壳部，内壳部设置于外壳部内部；飞轮转子设置在飞轮腔室内，飞轮转子空心设置并套设在内壳部上；两个磁轴承组件套设在内壳部上，两个磁轴承组件关于飞轮转子径向方向的中心线对称设置；两个磁轴承组件用于维持飞轮转子的轴向平衡和径向平衡。本公开的磁悬浮飞轮电池通过将飞轮转子设置成空心的外转子以提升飞轮转子的转动惯量，以及通过设置磁轴承组件实现了飞轮转子的磁悬浮支撑以提升飞轮转子旋转的角转速，从而提升磁悬浮飞轮电池的储存能量，满足磁悬浮飞轮电池的高储能需求。

关键词：飞轮转子磁悬浮飞轮电池磁轴承内壳部外壳部壳体中心线对称设置储存能量飞轮电池飞轮腔室径向平衡空心设置转动惯量磁悬浮飞轮腔高储能外转子密闭筒状轴向室内体内平衡支撑

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一种低能耗的磁悬浮飞轮电池

一种低能耗的磁悬浮飞轮电池

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作者：张维煜杨鑫相振国曹城濠袁野蔡磊张英哲欧金生阳同光 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号

本发明提供了一种低能耗的磁悬浮飞轮电池，包括：特殊永磁轴承，沿轴向分为五层，每层均由内外两部分组成，其中一、三、五层的内外两部分是完全相同的内外永磁圆环，二、四层的内部由靠内侧的二四层永磁体和靠外侧的高磁导率环形硅钢... 详细信息

标准号: CN114123633B

本发明提供了一种低能耗的磁悬浮飞轮电池，包括：特殊永磁轴承，沿轴向分为五层，每层均由内外两部分组成，其中一、三、五层的内外两部分是完全相同的内外永磁圆环，二、四层的内部由靠内侧的二四层永磁体和靠外侧的高磁导率环形硅钢组成，二、四层的外部由靠内侧的高磁导率硅钢圆环和靠外侧的永磁体圆环组成；轴向pcb磁轴承，包括第二轴向永磁体和依次连接成正六边形的pcb板，第二轴向永磁体位于中间，pcb板中布置有导线，相邻pcb板中的导线交错布置；不同的pcb板通过外线连接，且在外线之间加入层间绝缘介质；外壳，壳身中沿径向填充有三层不同的隔声吸音材料。本发明能克服现有磁悬浮飞轮电池待机损耗高的问题。

关键词：永磁体磁悬浮飞轮电池硅钢高磁导率第二轴轴向永磁体圆环层间绝缘待机损耗交错布置外线连接吸音材料依次连接永磁圆环永磁轴承正六边形磁轴承低能耗隔声壳身三层圆环填充外部

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一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法

一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法

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作者：张维煜纪昊天吴彤刁小燕项倩雯耿亦涵李蕾蕾路璐张庭语 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号

本发明提供一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，在安全工况干扰时，将位移参考信号与实际位移信号求差，输入融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块，得到控制电流；控制电流包括径向控制电流、扭转控制电流... 详细信息

标准号: CN117631532A

本发明提供一种基于干扰因子的车载磁悬浮飞轮电池系统高安全稳定控制方法，在安全工况干扰时，将位移参考信号与实际位移信号求差，输入融合巴特沃斯滤波器模糊自抗扰控制模块，得到控制电流；控制电流包括径向控制电流、扭转控制电流和轴向控制电流，径向控制电流和扭转控制电流经Clark逆变换、轴向控制电流经功率放大后分别进行补偿，得到径向线圈和扭转线圈的三相控制电流以及轴向线圈的控制电流，该控制电流一方面控制相应的线圈，另一方面输入多新息扩展卡尔曼滤波预测模块，输出实际位移信号；在危险工况干扰时，将工况识别与安全判定模块的输出信号切断。本发明可以提高系统的稳定性、鲁棒性与抗干扰能力。

关键词：控制电流径向控制实际位移扭转轴向巴特沃斯滤波器磁悬浮飞轮电池扩展卡尔曼滤波抗干扰能力自抗扰控制干扰因子工况干扰工况识别功率放大径向线圈判定模块三相控制输出信号危险工况稳定控制预测模块轴向线圈高安全鲁棒性求差新息安全模糊融合输出

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基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池零功耗解耦控制器

基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池零功耗解耦控制器

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作者：张维煜程玲杨恒坤 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号

本发明公开了基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池零功耗解耦控制器，包括复合被控对象、基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型、线性闭环控制器以及零功耗控制模块；线性闭环控制器的输出作为基于软集理论方法的模糊神经... 详细信息

标准号: CN108909524A

本发明公开了基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池零功耗解耦控制器，包括复合被控对象、基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型、线性闭环控制器以及零功耗控制模块；线性闭环控制器的输出作为基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输入，基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输出作为控制复合被控对象的输入，复合被控对象的输出作用于磁悬浮飞轮电池动态模型；零功耗控制模块的输入来自于磁悬浮飞轮电池动态模型输出以及基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输出，零功耗控制模块的输出作用于所述线性闭环控制器。本发明针对平动、转动模态解耦，并对解耦后系统引入零功耗控制模块，降低功率损耗。

关键词：零功耗模糊神经网络动态切换控制模块磁悬浮飞轮电池线性闭环控制器复合被控对象动态模型输出输出作用解耦解耦控制器电动汽车降低功率后系统转动模平动引入

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夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法

夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法

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作者：张维煜朱熀秋陈涛杨恒坤 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号

本发明公开一种夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法，真空室内部正中央是立式转轴，立式转轴的轴向正中间同轴设置盘式飞轮电机，盘式飞轮电机的正上方和正下方各同轴装有一个结构相同、相对于盘式飞轮电机在轴向上下对称布置且... 详细信息

标准号: CN106655605A

本发明公开一种夹心式电动汽车用磁悬浮飞轮电池及工作方法，真空室内部正中央是立式转轴，立式转轴的轴向正中间同轴设置盘式飞轮电机，盘式飞轮电机的正上方和正下方各同轴装有一个结构相同、相对于盘式飞轮电机在轴向上下对称布置且空套在立式转轴外的盘形磁轴承，每个盘形磁轴承上绕有一组径向控制线圈；盘式飞轮电机由一个定子、两个转子和两组永磁体组成，定子位于盘式飞轮电机的正中间且同轴空套在立式转轴外，2个转子分别对称布置于定子的上下两侧且同轴固定套接在立式转轴上；2个转子在背对着定子的表面上均沿沿圆周方向贴有一组永磁体，飞轮电池的整体结构为盘式结构，盘式磁轴承与盘式飞轮电机均为扁平结构，抑制转子的陀螺效应。

关键词：盘式飞轮电机立式转轴转子磁轴承对称布置永磁体空套盘形同轴磁悬浮飞轮电池径向控制线圈沿圆周方向真空室内部扁平结构电动汽车飞轮电池盘式结构上下两侧同轴固定同轴设置陀螺效应夹心式正中央背对两组套接轴向

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