题目：储能飞轮控制系统设计与实验研究

摘 要

经济高速发展的同时，能源消耗过大、环境污染严重等问题也日益突显。在国家向世界提出节能减排的背景下，以飞轮储能系统为代表的能量转换与控制系统已经受到了越来越多的关注。飞轮储能系统是一种新型的能量转换与存储装置，相较于其它储能方式，飞轮储能在使用寿命、能量转换效率和减少环境污染等方面都有着无可比拟的优势，从而使得飞轮储能系统在很多领域都有着广泛的应用前景。

根据实验研究需要，本文设计了一种新型结构的储能飞轮系统。在这个系统中，磁轴承不仅可以实现控制飞轮转子稳定悬浮的功能，还能在系统两端均采用机械支承方式时，对系统进行主动振动抑制，以减小系统的机械振动。除了整体机械结构的介绍，文中还对系统的关键部件进行了详尽的分析并给出了实物图，包括系统充电模块、主动磁轴承和电涡流位移传感器等。

磁悬浮轴承的控制，对于整个系统的转换效率和使用寿命等技术指标都有非常重要的影响。因此，对磁轴承控制部分的设计显得尤为重要。本文设计并制作了基于TMS320F28335芯片的磁轴承控制模块，并进行了相应的实验验证。实验结果表明，该控制模块能够保证整个飞轮储能系统在额定转速范围内稳定悬浮。

储能系统放电模块，是将充电阶段储存的电能通过电压转换电路稳定的释放出来，供给负载使用。本文设计了两种不同拓扑结构的放电电路，以满足对不同输出功率的需求。实验表明，当系统工作在放电模式时，该放电模块可以输出恒定的直流电压，完成机械能到电能的转换。

最后，对比飞轮转子在两种不同支承方式、三种不同状态下的放电曲线，分析了磁轴承对系统的主动振动抑制效果。通过实验得到了相关的实验数据，分析了可能存在的问题，并给出了改进方案，为后续进一步的研究工作打下了良好的基础。