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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 飞轮电池的工作原理与应用领域 2

1.2.1 飞轮电池的组成与工作原理 2

1.2.2 飞轮电池的应用领域 4

1.3 国内外飞轮储能技术的发展概况 5

1.3.1 磁力轴承研究现状 6

1.3.2 飞轮研究现状 10

1.3.3 飞轮电池辅件分析 14

1.3.4 飞轮电池其他研究热点 16

1.4 飞轮储能技术的发展机遇和展望 17

1.5 本书各章简介 18

第2章 飞轮电池转子的支承、驱动和控制方案 20

2.1 飞轮电池系统结构方案 21

2.2 组合磁悬浮支承系统方案的拟定 22

2.2.1 支承飞轮转子的磁力轴承 22

2.2.2 组合磁悬浮的支承系统方案 23

2.3 集成式电动机／发电机的选型分析 24

2.3.1 飞轮电池所用电机 24

2.3.2 永磁同步电机数学模型 27

2.3.3 永磁同步电机的控制策略 29

2.4 电动机／发电机的控制方案拟定 31

本章小结 32

第3章 电动磁力轴承的悬浮机理 34

3.1 引言 34

3.2 电动磁力轴承的工作原理 36

3.3 转子的磁力分析 38

3.3.1 导体环l所受电磁力分析 39

3.3.2 导体环i所受电磁力分析 40

3.3.3 转子的受力分析 40

3.3.4 最优的导体环数的确定 41

3.4 电动磁力轴承的稳定性分析 42

3.4.1 转子稳定运转条件的建立 42

3.4.2 系统稳定运转的最低速度和临界阻尼的确定 46

3.5 阻尼系统的设计 46

3.6 电动磁力轴承的可行性和特性分析 48

3.7 设计实例 50

本章小结 51

第4章 永磁体空间磁场的计算方法 53

4.1 引言 53

4.2 磁化磁体的物理计算模型 54

4.2.1 Maxwell方程组及交界面条件 54

4.2.2 等效磁荷模型 56

4.2.3 等效电流模型 59

4.3 永磁体周围空间磁场计算的数值方法 60

4.3.1 稳恒电磁场问题的统一表示形式和对应的变分方程 61

4.3.2 等效磁荷模型对应的变分形式 62

4.3.3 等效电流模型对应的变分形式 62

4.3.4 变分问题的有限元法 63

4.3.5 轴对称问题的有限元格式 65

4.4 圆柱形永磁体空间磁场的计算实例 67

4.4.1 永磁体及周围空间求解域的几何建模与网格划分 68

4.4.2 对整个求解域的求解 68

本章小结 70

第5章 永磁轴承构形综合及其磁力和刚度的计算方法 72

5.1 引言 72

5.2 永磁轴承构形综合 73

5.3 永磁轴承悬浮力的计算理论 76

5.3.1 重要的数学关系推导 76

5.3.2 Maxwell应力张量及其磁力计算公式 77

5.3.3 虚功原理对应的磁力计算公式 79

5.4 磁力计算的数值方法 80

5.4.1 Maxwell力对应的数值方法 80

5.4.2 虚功力对应的有限元法 81

5.5 磁力轴承刚度计算的有限元法 84

5.6 永磁轴承应用实例分析 85

5.6.1 通用圆环形永磁体构成的永磁轴承特性分析 85

5.6.2 带锥面磁隙的永磁轴承特性分析 88

5.7 永磁轴承磁场和悬浮力的实验分析 91

5.7.1 永磁轴承的实验方案 91

5.7.2 永磁轴承磁场和悬浮力测试 93

5.7.3 测试结果分析 96

本章小结 98

第6章 飞轮电池能量转换原理与矢量控制 100

6.1 引言 100

6.2 飞轮电池能量转换方案 100

6.2.1 飞轮电池能量转换系统的要求 100

6.2.2 飞轮电池能量转换系统分析 101

6.3 PWM变流器的工作原理分析 103

6.3.1 单相PWM变流器工作原理 103

6.3.2 三相电压型PWM变流器工作原理 108

6.4 PWM变流器的数学模型 111

6.4.1 三相电压型PWM变流器的数学模型 111

6.4.2 基于虚拟磁链的PWM变流器数学模型 115

6.5 IGBT模型和整流器的仿真模型 118

6.6 飞轮电池能量转换系统的矢量控制 119

6.6.1 电压空间矢量控制原理 120

6.6.2 开关作用时间与开关区间判断方法 124

6.6.3 开关逻辑作用顺序 126

本章小结 127

第7章 飞轮电池在分布式发电系统中的应用 128

7.1 引言 128

7.2 含有飞轮电池的太阳能发电站的系统控制结构 129

7.3 太阳能电池的工作原理、种类及选用 131

7.4 飞轮储能单元 133

7.5 动力系统的调节与控制 135

7.5.1 单相逆变器 135

7.5.2 三相整流／逆变器 139

7.6 系统仿真 140

本章小结 144

第8章 结语 145

8.1 全文总结 145

8.2 研究展望 146

参考文献 148