超导飞轮储能用永磁轴承参数优化

随着近年美、德、日等国研究小组的大容量高温超导飞轮储能系统(HTS FESS)样机的报道,具有控制简单、储能密度大、效率高、寿命长、应用范围广等优点的HTS FESS已经被广泛认可。综合主要研究小组的工作发现,采用高温超导磁悬浮轴承与永磁轴承配合的结构在保证飞轮转子轴向和径向都稳定的同时,具有成本低的优势。针对这种混合轴承布置方式,文中对超导飞轮储能用永磁轴承的承载能力进行了研究,通过有限元仿真分析提出了一种径向型永磁轴承的优化方案,相关结果可为后续样机研究提供一定的参考。     

基于超导储能系统的有源电力滤波器

电力系统中电力电子装置的广泛应用,为电网中注入了一定的谐波及无功电流,从而影响电网的稳定运行.本文提出了一种基于超导储能系统并采用直接功率控制的有源电力滤波器.与传统的有源电力滤波器相比,超导储能系统不但可以滤除谐波,还可以滤除有功功率波动.通过Matlab/Simulink对基于超导储能系统的有源电力滤波器进行仿真验证.     

永磁磁浮轴承的设计及其计算

介绍了永磁磁浮轴承结构图及其工作原理。采用等效表面电流法和 Ansoft三维有限元电磁场计算软件计算比较了永磁磁浮轴承的悬浮力。永磁磁浮轴承的损耗主要包括磁阻力矩损耗和涡流损耗。文章推导了频域涡流场和涡流电流密度公式 ,计算了磁阻力矩损耗功率和涡流损耗功率。在无轴承电机、高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统中具有广泛的应用前景。     

无轴承式高温超导飞轮储能系统样机设计

针对现有飞轮储能系统中的机械摩擦等问题,提出了无轴承式高温超导飞轮储能装置。储能装置利用高温超导块材料的迈斯纳效应使安装有永磁体的飞轮悬浮,实现无轴承。定子侧安装有三相对称绕组与飞轮构成同步电机结构。利用陀螺仪效应,使飞轮高速旋转,实现储能。利用有限元分析软件,对超导块与永磁体间的作用力进行仿真分析,对在不同尺寸的圆柱永磁体下的悬浮力进行比较。在此基础上,进行飞轮和装置结构设计,并对储能装置储能性能进行了测试,验证了方案的可行性。     

基于三电平PWM整流器的超导储能系统直接功率控制

本文研究了基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略.分别给出了基于电压定向和虚拟磁链的直接功率控制策略的具体实现方法.根据开关表生成的原理,提出了一种新的三电平PWM整流器直接功率控制的开关表.通过Matlab/Simulink仿真分析软件建立模型,验证了本文提出的开关表的可行性,以及基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略良好的动静态性能.     

基于超导磁储能系统的电力弹簧控制策略研究

随着分布式发电技术的不断发展,可再生能源的渗透率不断提高.作为一种新的电压控制装置,电力弹簧能有效抑制分布式发电的功率变化引起的电压波动.本文首先针对传统PI控制动态响应能力差的问题,提出了一种基于自抗扰控制的电弹簧电压控制方法.其次,为了解决传统电力弹簧直流侧电压稳定以及有功功率补偿中存在的问题,在分析电弹簧电压控制原理的基础上,结合了具有高功率密度的超导磁储能(SMES)系统,并提出了纯无功补偿以及功率因数补偿情况下的相位控制策略.仿真结果验证了本文所提控制算法的正确性和有效性,且自抗扰控制比传统PI控制具有更好的电压调节能力,有效地提高了系统的鲁棒性.     

SMES变流器基于自抗扰的改进型模型预测控制

为提升SMES变流器控制系统性能,提出一种基于自抗扰的改进型模型预测控制策略。其中,内环采用基于三矢量的改进型模型预测控制,以降低系统电流波动,同时保证开关频率固定;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对超导磁储能变流器的综合控制。仿真结果表明,在同一采样频率下,该控制策略比基于自抗扰的传统模型预测控制,具有更小的功率波动及更低的网侧电流谐波含量,同时比传统的PI控制具有更小的超调。     

超导技术在飞轮储能系统中的应用及前景

阐述了飞轮储能装置原理和超导磁悬浮理论,并设计了超导飞轮储能系统的基本结构。采用超导磁悬浮轴承技术可以解决普通的飞轮储能系统由于有机械轴承摩擦产生的能量损耗,克服普通飞轮储能的低效、储能时间短等问题。最后简要介绍了超导飞轮储能技术的发展前景。     

基于GA__BP算法的超导储能装置直接功率控制策略

将遗传算法优化得到的权值赋予神经网络,以消除神经网络的局部最优性。再将这种算法应用到超导储能系统(Superconducting Magnetics Energy Storage,SMES)中,得到一种能够改善超导储能系统响应时间,提高超导储能装置稳定性的直接功率控制策略。仿真结果表明,本文提出的控制策略获得了较好的控制效果,适用于超导储能系统。     

高温超导磁悬浮径向轴承悬浮特性分析

高温超导磁悬浮轴承凭借无源自稳定的优良特性,在飞轮储能系统中拥有巨大的应用潜能,其主要结构由高温超导定子和永磁转子组成。而轴承的悬浮特性直接决定飞轮转子的设计和飞轮储能系统的容量大小。本文基于磁通冻结镜像法的思想,对高温超导径向磁悬浮轴承的悬浮特性进行分析,并对轴承轴向/径向悬浮力和刚度参数进行计算。结果表明:轴承的悬浮力和刚度随着初始径向位置、径向位移和轴向位移的变化而变化;在相同的位移条件和研究的位移范围内,径向悬浮力/刚度皆大于轴向的情况,且两者相差约一个数量级。