磁懸浮飛輪電池支承控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計與算法研究.pdf

1、飛輪電池是一種革命性的儲能方式，與化學(xué)電池相比，它儲能密度高、綠色無污染，是當(dāng)今各國研究的熱點之一。磁力軸承是一種無接觸的支承技術(shù)，用它來取代飛輪電池中的傳統(tǒng)軸承支承，不僅可以減少飛輪電池儲能過程中的能量損耗，增加能量利用率，還可以提高飛輪電池的轉(zhuǎn)速，增加飛輪電池的儲能密度。磁力軸承按照工作原理不同可分為：主動磁力軸承、被動磁力軸承以及超導(dǎo)磁力軸承。被動磁力軸承造價低廉，但是不可控。超導(dǎo)磁力軸承承載能力強，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)龐大。傳

2、統(tǒng)的五自由度主動磁力軸承可控性和承載力都比較好，但是使用的電磁鐵過多，造成能量損耗較大。
　　 本文中提出一種結(jié)構(gòu)新穎的主動磁力軸承，實現(xiàn)五自由度的全懸浮。它依靠三個電磁鐵和三個傳感器完成對飛輪轉(zhuǎn)子盤片平面的軸向支承控制，應(yīng)用電磁鐵的向心力效應(yīng)限制飛輪轉(zhuǎn)子的徑向擺動。這種支承方式，不但繼承了傳統(tǒng)五自由度主動磁力軸承的承載能力強、可控性好的優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)上也比傳統(tǒng)五自由度主動磁力軸承大大簡化，降低了能量的損耗。文章中首先詳細(xì)介紹了

3、這種三點支承磁力軸承的結(jié)構(gòu)，傳感器和電磁鐵的布局，電磁鐵到飛輪轉(zhuǎn)子盤片之間氣隙值的求解過程。給出了飛輪轉(zhuǎn)子的動力學(xué)方程，并建立起磁懸浮飛輪電池支承控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，及其傳遞函數(shù)。
　　 其次研究了針對磁懸浮飛輪電池三點支承的控制器設(shè)計，包括硬件設(shè)計和控制算法的研究，在硬件設(shè)計中，詳細(xì)敘述了基于TMS320F2812DSP的三輸入三輸出磁懸浮飛輪電池支承控制電路板的設(shè)計。在控制算法研究中，使用Simulink搭建控制系統(tǒng)的仿真模