本文關(guān)鍵詞：基于600Wh飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的電磁軸承性能研究

  更多相關(guān)文章： 電磁軸承 支承特性 結(jié)構(gòu)參數(shù) 控制器參數(shù) 儲(chǔ)能飛輪

【摘要】：電磁軸承的出現(xiàn)，避免了高速重載轉(zhuǎn)子的支承系統(tǒng)在使用傳統(tǒng)接觸式軸承時(shí)易磨損、壽命短、具有摩擦損耗和需要油脂潤(rùn)滑的缺點(diǎn)，為飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。但是，電磁軸承的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，尚未形成成熟的指標(biāo)體系作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支承特性指標(biāo)尚在探索與形成過(guò)程，缺乏類似的工程實(shí)例作參考。 本文的主要工作是：以600Wh儲(chǔ)能飛輪試驗(yàn)樣機(jī)開(kāi)發(fā)為應(yīng)用對(duì)象，分析電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)對(duì)電磁軸承承載力的影響，結(jié)合樣機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，研究電磁軸承的支承特性，對(duì)電磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和樣機(jī)的優(yōu)化提供設(shè)計(jì)依據(jù)。 首先建立電磁軸承電磁力數(shù)學(xué)模型，分析電磁軸承電磁力與結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制電流之間的函數(shù)關(guān)系，說(shuō)明電磁軸承具有剛度和阻尼可調(diào)節(jié)的非線性特征的形成原因。以減小電磁力模型中非線性因素為目標(biāo)，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁力的影響，找到最利于實(shí)現(xiàn)電磁力線性化控制的最優(yōu)范圍，并對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)提出設(shè)計(jì)范圍使其能實(shí)現(xiàn)電磁力的線性化控制。 其次基于PID控制策略建立單自由度電磁軸承閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，利用勞斯判據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，得到控制參數(shù)的取值范圍。通過(guò)分析不同控制參數(shù)下的等效剛度和等效阻尼，尋找控制參數(shù)對(duì)電磁軸承支承性能的影響規(guī)律�；谡J(rèn)識(shí)的規(guī)律，結(jié)合最優(yōu)線性控制范圍對(duì)控制參數(shù)的要求，確定電磁軸承PID控制器的控制參數(shù)。并在MATLAB/Simulink下建立差動(dòng)控制模式的單自由度電磁軸承控制模型，得到電磁軸承在輸入位移偏差時(shí)的響應(yīng)特性，，驗(yàn)證控制參數(shù)影響支承特性規(guī)律的正確性。 最后結(jié)合600Wh儲(chǔ)能飛輪轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB計(jì)算不同參數(shù)下的轉(zhuǎn)子渦動(dòng)頻率，得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的坎貝爾圖，分析改變控制器參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)渦動(dòng)頻率的影響，為樣機(jī)工作轉(zhuǎn)速的設(shè)定和轉(zhuǎn)子啟動(dòng)加速減速提出規(guī)避區(qū)域。并根據(jù)分析所得的結(jié)論對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承位置、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比值提出意見(jiàn)，為儲(chǔ)能飛輪樣機(jī)支承系統(tǒng)的改進(jìn)提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：電磁軸承 支承特性 結(jié)構(gòu)參數(shù) 控制器參數(shù) 儲(chǔ)能飛輪
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH133.7;TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究課題的背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 電磁軸承技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3 磁軸承的分類與應(yīng)用15-17
• 1.3.1 磁軸承的分類15-16
• 1.3.2 電磁軸承的應(yīng)用16-17
• 1.4 課題來(lái)源17-18
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 電磁軸承的電磁力數(shù)學(xué)模型和衡量指標(biāo)19-29
• 2.1 電磁軸承電磁力數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.2 電磁軸承的主要衡量指標(biāo)22-25
• 2.3 電磁軸承支承能力的衡量指標(biāo)25-27
• 2.3.1 位移剛度系數(shù)和電流剛度系數(shù)25-26
• 2.3.2 等效剛度和等效阻尼26-27
• 2.3.3 動(dòng)剛度27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 600Wh 飛輪儲(chǔ)能電磁軸承研制29-49
• 3.1 徑向電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)確定29-41
• 3.1.1 徑向磁極結(jié)構(gòu)29-30
• 3.1.2 徑向電磁軸承轉(zhuǎn)子參數(shù)30-31
• 3.1.3 徑向電磁軸承定子參數(shù)31-34
• 3.1.4 能量損耗對(duì)結(jié)構(gòu)的影響34-37
• 3.1.5 線圈繞組纏繞模具設(shè)計(jì)37-39
• 3.1.6 徑向電磁軸承參數(shù)39-41
• 3.2 軸向電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)確定41-44
• 3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)最優(yōu)線性剛度的影響44-47
• 3.3.1 非線性剛度模型的建立44-45
• 3.3.2 氣隙對(duì)電磁力的影響45-46
• 3.3.3 最優(yōu)線性范圍的確定46-47
• 3.4 電磁軸承實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 控制器參數(shù)對(duì)電磁軸承支承性能的影響分析49-69
• 4.1 電磁軸承的 PID 控制器49-51
• 4.1.1 電磁軸承閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)49-50
• 4.1.2 PID 控制器傳遞函數(shù)50-51
• 4.2 控制參數(shù)對(duì)等效剛度和等效阻尼的影響分析51-56
• 4.3 控制參數(shù)對(duì)動(dòng)剛度的影響分析56-59
• 4.4 控制器參數(shù)整定59-64
• 4.4.1 控制系統(tǒng)特征方程的建立59-61
• 4.4.2 控制器參數(shù)范圍判定61-64
• 4.5 控制器仿真驗(yàn)證64-68
• 4.5.1 控制器參數(shù)的確定64-65
• 4.5.2 Simlink 仿真65-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模及實(shí)例分析69-84
• 5.1 電磁軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立70-75
• 5.2 電磁軸承支承下的轉(zhuǎn)子渦動(dòng)模型75-76
• 5.3 控制器參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響76-83
• 5.3.1 轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)參數(shù)77
• 5.3.2 實(shí)例分析77-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果92-93
• 致謝93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：940795