复合材料储能飞轮挠性结构振动的磁轴承控制

来源：机械工程学报杂志2016年第8期北京时间：

作者：白金刚, 赵雷, 张剀, 戴兴建

单位：1. 清华大学核能与新能源技术研究院 北京 100084; 2. 清华大学工程物理系 北京 100084

摘要：储能密度是储能飞轮的重要指标之一,选用碳纤维、玻璃纤维复合材料的储能飞轮可以有效提高储能密度,同时,选用磁悬浮支承则可以适应真空环境及减少损耗。但是,由此也增加了结构的复杂性,例如,连结飞轮转子中金属部件与复合材料之间的挠性薄壳轮毂具有不同于常规刚体飞轮的动力学模型特性。针对薄壳结构的模态振动特征与陀螺效应控制之间的矛盾,描述一种具有挠性结构储能飞轮的磁轴承控制方法。在模态分析的基础上,利用多通道添加相位整形的控制方法有效抑制了系统中的挠性结构的模态振动。试验结果表明,使用所设计的控制器,转子可平稳通过中心频率为340 Hz的轮毂——心轴挠性模态振动区域,运行转速475 Hz(28 500 r/min),轮缘最大线速度达到450 m/s,并成功实现飞轮的充放电过程。

关键词：磁轴承,复合材料储能飞轮,挠性模态,陀螺效应；