《基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統運行控制研究》是依託江蘇大學，由孫玉坤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統運行控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫玉坤
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對光伏等可再生能源發電系統電能補償的套用背景，結合飛輪儲能關鍵技術問題和開關磁阻電機的優勢，提出一種新型的基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統實現策略。項目針對系統中的磁懸浮支承系統，電機在待機、電動和發電三種運行狀態時的控制理論、方法和技術進行研究。.為了解決懸浮系統發熱損耗、可靠性差等問題，項目首次提出了磁懸浮開關磁阻電機與永磁軸承的複合支承系統，並建立複合支承系統的一體化動力學模型，給出電磁參數的最佳化設計方法；項目採用支持向量機逆非線性解耦方法，研究磁懸浮支承系統實時快速閉環控制、電機在電動寬幅調速下運行的策略和控制方法；根據飛輪儲能發電及一般套用輸出的特點，研究轉速寬幅變化時磁懸浮開關磁阻電機發電運行時輸出電壓、功率隨機跟隨的推斷控制方法；分析設計相關的高速數字系統和基於大規模邏輯器件高速功能化的實現技術。項目研究將理論和技術緊密結合，工程套用意義十分重要。
結題摘要
項目提出了基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統實現策略，分析了磁懸浮開關磁阻電機和永磁軸承複合支承系統的電磁動力學特性，設計了飛輪儲能複合支承系統的關鍵電磁、結構參數，研究了基於最小二乘支持向量機和粒子群最佳化的磁懸浮飛輪儲能電機參數最佳化設計方法，解決了飛輪儲能系統多參數複雜最佳化設計問題；分析了飛輪轉子偏心和磁路飽和對飛輪支承和傳動系統模型的影響，採用麥克斯韋應力法構建了磁懸浮飛輪儲能電機和複合支承系統的一體化精確數學模型，彌補了現有線性磁路模型不適用於磁飽和運行工況的缺陷；重點研究了基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統三態運行控制策略，分別提出了基於神經網路逆、支持向量機逆和分相勵磁控制的磁懸浮開關磁阻電動機懸浮力和旋轉力非線性解耦控制算法，以及基於魯棒PID和推斷控制的磁懸浮開關磁阻發電機轉子穩定懸浮和電壓跟蹤控制算法，研究了三態運行時磁懸浮開關磁阻電機開通角和關斷角最佳化算法，實現了基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統三態運行時的穩定懸浮、可靠旋轉和發電跟蹤，提升了系統運行效率和可靠性。在完成既定任務基礎上，項目還研究了磁懸浮開關磁阻電機的低損耗運行控制策略、無徑向位移感測器控制算法以及基於dSPACE和DSP+CPLD的高速數字控制系統設計等實用性內容，對推進基於磁懸浮開關磁阻電機的飛輪儲能系統的實際工程套用具有重要意義。本項目為套用基礎研究項目，理論與實際聯繫緊密，學科交叉性強，在理論與方法上均有創新，尤其在磁懸浮電機電磁特性分析與參數最佳化設計、精確數學模型構建與高性能解耦控制算法等方面取得了重要突破，在相關理論方法和成果支撐下獲得江蘇省科學技術一等獎1項，申請發明專利6項，授權發明專利1項，在國內外核心刊物和國際會議上共發表論文46篇，其中SCI、EI檢索39篇，設計典型實驗樣機1台和數字控制系統1套，培養青年教師2名，培養博士研究生3名、碩士研究生8名。
