英國卡迪夫大學(xué)開展再生制動過程中轉(zhuǎn)動慣量對能量回收影響的研究
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲能在能量回收領(lǐng)域的應(yīng)用
開發(fā)單位：英國卡迪夫大學(xué)工程學(xué)院，Adnan Alamili.
技術(shù)突破：研究了汽車中飛輪轉(zhuǎn)動慣量對再生制動（RB）過程中能量回收的影響，評估了再生制動過程中的制動時間以及超級電容器存儲單元中的存儲能量。
文章名稱：Adnan Alamili, Yiqin Xue, Fatih Anayi. Laboratory-based examination of the effect of rotational inertia on energy recuperation in the regenerative braking process. Energy Reports, 2020.
應(yīng)用價值：開發(fā)了一套實驗系統(tǒng)，用來模擬現(xiàn)實中用于能量回收的再生制動系統(tǒng)。
電動和混合動力汽車中的動態(tài)能量回收系統(tǒng)可以在下坡和制動期間輔助回收動能，并將其存儲在各種儲能單元中，例如飛輪儲能（FES）、超級電容器（UCs）或電池，從而在加速條件下使用。其中，飛輪儲能單元可用于各種現(xiàn)代工業(yè)裝置中，例如與電機軸相關(guān)聯(lián)后可以輔助車輛從靜止?fàn)顟B(tài)啟動。
研究人員以無刷直流電動機軸為對象，進(jìn)行了模擬飛輪儲能單元的研究，飛輪慣性在加減速過程中實現(xiàn)了能量的雙向傳遞，實驗系統(tǒng)如圖1所示，并通過一系列的仿真和實驗驗證了該方法的有效性。超級電容器存儲單元、電壓狀態(tài)和電荷值的變化對驅(qū)動和再生制動特性(加速和減速)的影響很大程度上取決于慣性飛輪中存儲的動能。本文對整體系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，其中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)置等主要依據(jù)于實驗系統(tǒng)和實驗結(jié)果，分析了不同工況條件對再生制動系統(tǒng)特性的影響規(guī)律，從而判斷出各個參數(shù)的最優(yōu)值。研究人員給出了求解系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)方程以及傳遞函數(shù)的新方法，并將實驗和仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明仿真和實驗結(jié)果吻合良好。（INESA 徐帆，胡東旭 編譯）
圖1 實驗系統(tǒng)照片
圖2 轉(zhuǎn)動慣量對發(fā)電和儲能的影響
推薦相關(guān)閱讀：
四川大學(xué)開展再生制動飛輪儲能
回收裝置研究
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲能在能量回收領(lǐng)域的應(yīng)用
開發(fā)單位：四川大學(xué)電氣工程學(xué)院 周群
技術(shù)突破：分析了地鐵中飛輪儲能的充放電控制策略，給出了電流、電壓以及速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定公式，并通過仿真驗證了飛輪儲能裝置能夠滿足運用所需，有效控制了地鐵牽引供電系統(tǒng)中的電壓波動。
文章名稱：游志昆，周群，王為. 地鐵車輛再生制動飛輪儲能回收裝置研究. 機車電傳動，2019.
應(yīng)用價值：基于飛輪儲能的再生制動能量回收控制策略，通過飛輪儲能充電吸收地鐵車輛再生制動所產(chǎn)生的巨大能量。
城市地鐵交通具有站間距短、載客量大、安全準(zhǔn)點，以及車輛啟動加速快、制動減速頻繁等特點，當(dāng)車輛再生制動時，將產(chǎn)生巨大的制動能量。目前，這些能量反饋到直流電網(wǎng)或第三軌受流電網(wǎng)，除少量被附近地鐵車輛吸收利用外，大部分能量則直接被制動電阻以發(fā)熱形式逸散掉，再生制動能量未被充分利用。在儲能技術(shù)領(lǐng)域，飛輪儲能作為一種新型的儲能裝置，具有能量密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、工作壽命年限長、充放電時間短等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電動汽車與航空航天等領(lǐng)域。
研究人員針對地鐵車輛再生制動的特點，提出了將飛輪儲能裝置應(yīng)用于地鐵電氣傳動系統(tǒng)中，通過充放電控制策略，實現(xiàn)了回收地鐵車輛制動產(chǎn)生的再生電能并循環(huán)利用，利用Matlab/Simulink 軟件進(jìn)行了仿真試驗。結(jié)果表明，飛輪儲能在地鐵制動時能夠有效回收再生制動能量，并在地鐵車輛啟動時又回送出去，實現(xiàn)能量循環(huán)利用；同時，能夠有效抑制牽引網(wǎng)的電壓波動，節(jié)約能源。（來源：機車電傳動；INESA 徐帆，胡東旭 整理）
圖3 飛輪儲能控制策略的控制框圖
