發(fā)布時(shí)間：2021-05-16 09:38

　　飛輪轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種將電能儲(chǔ)存為高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子中的機(jī)械能的裝置,具有高功率密度、無污染的特性。電磁軸承不僅具有無摩擦、無需潤滑、特殊環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特性,而且還可以通過主動(dòng)調(diào)整電磁軸承的控制力,以改善轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)性能。因而基于電磁軸承的高速飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。本文主要對(duì)高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的多參數(shù)耦合動(dòng)力學(xué)分析及控制進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先,建立了一個(gè)四自由度的高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型,模型中考慮了飛輪一體化永磁電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和飛輪軸向軸承的影響。通過建立飛輪質(zhì)心坐標(biāo)系、電機(jī)質(zhì)心坐標(biāo)系和軸向軸承坐標(biāo)系,將作用在飛輪一體化電機(jī)和軸向軸承上的干擾力轉(zhuǎn)換到作用在轉(zhuǎn)子質(zhì)心上,形成了統(tǒng)一的高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)四自由度動(dòng)力學(xué)方程。在分析一體化電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的單邊磁拉力時(shí),提出了基于理想狀態(tài)氣隙磁密分布加以各因素磁密畸變系數(shù)（包括齒槽效應(yīng)系數(shù)、電機(jī)偏心系數(shù)等）影響后得到一體化電動(dòng)/發(fā)電機(jī)磁密分布的分析方法。然后分析了各因素對(duì)單邊磁拉力諧波次數(shù)的影響以及單邊磁拉力對(duì)飛輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移、控制電流和控制力的影響。結(jié)果表明,一體化電動(dòng)/發(fā)電機(jī)單邊磁拉力中存在的大量諧波成分導(dǎo)致飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)和控制電流等變量中出現(xiàn)諧... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 飛輪轉(zhuǎn)子上外部干擾力的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飛輪轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的質(zhì)量不平衡力
        1.2.2 一體化永磁電動(dòng)/發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的單邊磁拉力
        1.2.3 軸向軸承產(chǎn)生的徑向作用力
    1.3 飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中徑向電磁軸承的主要控制方法
        1.3.1 穩(wěn)定性控制方法
        1.3.2 轉(zhuǎn)速同頻干擾的控制方法
        1.3.3 轉(zhuǎn)速倍頻干擾的控制方法
    1.4 論文的主要工作和內(nèi)容安排
        1.4.1 論文的主要工作
        1.4.2 論文的內(nèi)容安排
第二章 高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的建模
    2.1 高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理
    2.2 高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型
        2.2.1 電磁軸承徑向力的建模
        2.2.2 高速飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模
        2.2.3 作用在飛輪轉(zhuǎn)子上的外部干擾力分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 一體化永磁同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的單邊磁拉力建模與分析
    3.1 電機(jī)單邊磁拉力的建模
        3.1.1 電機(jī)坐標(biāo)系的建立
        3.1.2 理想狀態(tài)下的電機(jī)氣隙磁密分布情況
        3.1.3 非理想狀態(tài)下的電機(jī)氣隙磁密畸變系數(shù)
        3.1.4 非理想狀態(tài)下的電機(jī)氣隙磁密分布情況
        3.1.5 電機(jī)單邊磁拉力的計(jì)算
        3.1.6 作用在飛輪轉(zhuǎn)子上的電機(jī)單邊磁拉力
    3.2 電機(jī)單邊磁拉力的幅值及頻率特性
    3.3 電機(jī)單邊磁拉力影響下的飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性
    3.4 單邊磁拉力的基頻成分對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分析
        3.4.1 單邊磁拉力的簡(jiǎn)化
        3.4.2 電機(jī)單邊磁拉力基頻成分的等效剛度矩陣
        3.4.3 電機(jī)單邊磁拉力基頻成分影響下的飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    3.5 單邊磁拉力基頻成分影響下的飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性仿真
        3.5.1 恒轉(zhuǎn)速下單邊磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子振幅的影響
        3.5.2 恒加速下單邊磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子振幅的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 軸向軸承徑向力的建模與分析
    4.1 永磁軸向軸承產(chǎn)生的徑向力和力矩推導(dǎo)
        4.1.1 永磁軸向軸承坐標(biāo)系
        4.1.2 永磁軸向軸承磁環(huán)間作用力的等效磁荷模型
        4.1.3 永磁軸向軸承產(chǎn)生的徑向合力計(jì)算
        4.1.4 永磁軸向軸承產(chǎn)生的合力矩計(jì)算
        4.1.5 永磁軸向軸承對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子的作用力
    4.2 電磁軸向軸承產(chǎn)生的徑向力和力矩推導(dǎo)
        4.2.1 電磁軸向軸承坐標(biāo)系
        4.2.2 電磁軸向軸承的徑向作用力計(jì)算
        4.2.3 電磁軸向軸承對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子的徑向作用力
    4.3 軸向軸承徑向干擾力的線性化及仿真分析
        4.3.1 蒙特卡洛模擬法求解四重積分
        4.3.2 永磁軸向軸承徑向力的有限元驗(yàn)證
        4.3.3 上、下端永磁軸向軸承的磁環(huán)間距計(jì)算
    4.4 軸向軸承徑向力等效得到的剛度矩陣
    4.5 軸向軸承對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    4.6 軸向軸承的徑向力對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值的影響
        4.6.1 恒轉(zhuǎn)速下軸向軸承徑向力對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移的影響
        4.6.2 恒加速下軸向軸承徑向力對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移的影響
    4.7 本章小結(jié)
第五章 電機(jī)-軸向軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合動(dòng)力學(xué)影響
    5.1 考慮電機(jī)單邊磁拉力和軸向軸承徑向力影響的飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程
    5.2 電機(jī)單邊磁拉力和軸向軸承徑向力共同等效的剛度系數(shù)
    5.3 電機(jī)單邊磁拉力和軸向軸承徑向力對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響
        5.3.1 恒轉(zhuǎn)速下飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性
        5.3.2 恒加速下飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 飛輪轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移中多諧波分量的抑制
    6.1 重復(fù)控制的基本原理
        6.1.1 理想內(nèi)模的重復(fù)控制器
        6.1.2 改進(jìn)內(nèi)模的重復(fù)控制器
    6.2 重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)
    6.3 重復(fù)控制器對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移中諧波的控制效果
    6.4 本章小結(jié)
第七章 飛輪轉(zhuǎn)子干擾力驗(yàn)證與振動(dòng)抑制實(shí)驗(yàn)
    7.1 高速飛輪系統(tǒng)的硬件部分
    7.2 高速飛輪系統(tǒng)的軟件部分
    7.3 飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中單邊磁拉力的驗(yàn)證
        7.3.1 單邊磁拉力諧波成分的驗(yàn)證
        7.3.2 單邊磁拉力基頻成分的驗(yàn)證
        7.3.3 重復(fù)控制器對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中多諧波的控制實(shí)驗(yàn)
    7.4 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
攻讀碩士學(xué)位期間科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]分?jǐn)?shù)槽繞組永磁同步電機(jī)不平衡電磁力的分析和抑制[D]. 李志明.天津大學(xué) 2012
[2]永磁電機(jī)電磁振動(dòng)的磁—固耦合分析[D]. 符嘉靖.浙江大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3189459