文档介绍：三峡大学
硕士学位论文
飞轮电池电力转换控制器的分析与研究
姓名:李志雄
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:汤双清
20090501
内容摘要

飞轮电池由于具有能量密度高、无污染等一系列独特的性能,已经成为电池行列
一支新生的力量,并在许多方面有取代化学电池的趋势。随着新型复合材料和稀土永
磁材料、电机技术、磁悬浮技术和电力电子技术的飞速发展,其应用涉及到航空航天、
电动汽车、分布式发电系统、电力质量与蓄能发电、不间断电源等等领域。本文对飞
轮电池电力转换控制系统进行了分析与研究,设计了飞轮电池充放电控制主电路,深
入探讨了改善与提高控制系统动态性能以及可靠性能的先进控制算法,最后就飞轮电
池在不间断电源中的应用方面进行了研究。
本文所做研究工作主要表现在如下几个方面:
分析了飞轮电池充放电数学模型,对充放电的工作原理以及矢量控制思想进行了
说明,设计了飞轮电池电力转换空间矢量控制系统双闭环结构,并对充放电连续过程
仿真,验证了整个系统设计的正确有效性。
研究了多种改进算法智能控制器以改善控制系统的动态性能。主要研究了复合模
糊-PI控制器、改进算法单神经元控制器、变学习速率BP神经网络控制器等,并将它
们应用到飞轮电池充放电控制中来,实现了自适应控制;最后对各种智能控制策略的
控制性能进行了对比分析,确定了模糊控制性能相对最优。
在前面研究基础之上,为提高电力转换控制系统的可靠性,研究了一种较新颖的
飞轮电池无速度传感器矢量控制系统。无需速度传感器反馈信号是本课题在飞轮电池
控制系统上一个优异的特性。然而在一个高性能的速度闭环控制系统中,速度反馈信
号又是必须的,故无速度传感器方法对于提高系统可靠性、降低系统成本都非常有利。
本文提出了应用基于模型参考自适应系统(MRAS)与速度环模糊控制器相结合的控
制策略,实现了充电过程高性能无速度传感器控制,并通过大量仿真测试验证了所使
用系统的正确性、自适应性以及鲁棒性。
提出了基于飞轮储能电池的应急电源(本文称它为飞轮式应急电源,FEPS)在
电厂电网系统应用中的控制方案。分析了飞轮电池主参数与EPS参数间的关系,并仿
真验证了FEPS系统在电网调节以及电力故障处理方面的有效性。
关键词:飞轮电池电力转换控制器智能控制无速度传感器飞轮式应急电源

II
Abstract

Owing to many unique performances, flywheel battery has been ing a new
member of the battery family, and has been taking the place of the chemical battery in
many aspects. Thanks to the fast development of posite materials, rare earth
permanent , electrical machine technology, ic suspension technology and
power electronics, its application has involved in aerospace, electric vehicles, distributing
power generation system, electric power quality and energy storage generation,
uninterruptible power supplies (UPS), and so on. In this thesis, the Power Conversion
Control of the flywheel battery is analyzed and researched deeply, the main circuit of
charging and discharging control process is designed, and an in-depth exploration on the
advanced control algorithms is made to improve and enhance the dynamic performance as
well as the reliability of the control system. Finally, the application study of the flywh