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工学硕士学位论文
飞轮储能系统驱动控制的研究
硕士研究生: 李长中
导
申请
师: 李铁才教授
学位: 工学硕士
学科、专业: 电气工程
所在单位: 深圳研究生院
答辩日期: 2007 年 12 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master Degree of Engineering
THE RESEARCH ON THE DRIVE OF FLYWHEEL
ENERGY STORAGE SYSTEM
Candidate:
Supervisor:
Academic Degree Applied for:
Specialty:
Affiliation:
Date of Defence:
Degree-Conferring-Institution:
Li Changzhong
Prof. Li Tiecai
Master of Engineering
Electrical Engineering
Shenzhen Graduate School
Dec,2007
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
近年来,石油价格不断走高,能源危机之声不绝于耳。而飞轮储能是一
种新型的分布式储能方式。作为一种纯机电的储能方式,由于其具有比能量
大、比功率高、无二次污染、使用寿命长等优点,在短时间内得到了快速发
展。目前,飞轮储能技术已经在 UPS、电力系统、混合动力机车等领域获
得了成功的应用。本文针对飞轮储能系统的驱动控制系统进行了分析和设
计。
本文所做工作内容主要体现在如下几个方面:
首先,对飞轮储能系统的工作原理和结构进行了学习,并基于飞轮储能
系统的要求,对所采用的电机进行选型,对选用的无刷直流电机设计驱动控
制系统。并研究无刷直流电机的原理与控制方式,建立了无刷直流电机的数
学模型。
其次,研究电机的电动发电控制技术,提出飞轮储能系统减速发电过程
中电机能量回馈升压控制方案,进行了飞轮储能系统能量转换电路的设计。
再次,提出了以 TI TMS320LF2407A DSP 芯片为核心的控制系统方
案,并对各子模块进行了设计。
接下来,基于 MATLAB/SIMULINK 软件,建立电机控制以致整个系统
充放电的模型,并对运行过程进行仿真分析。
最后,对电机转矩脉动的产生原因和抑制方式进行了分析,并提出减少
转矩电流脉动的方案。
经过仿真分析检验,较好的达到了储能和释能的作用,为飞轮储能系统
的进一步研究和实现打下了良好的基础。
关键词
飞轮储能系统;方波无刷直流电机;电动发电控制,转矩脉
动,仿真
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Nowadays, the petros-oil is more and more expensive, energy crises can be
heard without end. The Flywheel Energy Storage System (FESS) is a new method
of the Distributed Energy Storage System. AS a pure electromechanical storage
system, it has advantage of high specific energy and specific power, non-
pollution, long cycle life, has a great development in a short time. At present,
FESS has been essfully applied in many fields, such as uninterruptible power
supply (UPS) system, power systems, hybrid electric vehicles, etc. This thesis
analyzed and designed the economical topology of FESS.
The main work of this thesis includes the following parts:
Firstly, studyed the background and the principle of th