英國卡迪夫大學(xué)開展再生制動(dòng)過程中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對能量回收影響的研究
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技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲(chǔ)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(dòng)慣量對再生制動(dòng)（RB）過程中能量回收的影響，評估了再生制動(dòng)過程中的制動(dòng)時(shí)間以及超級電容器存儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)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(jià)值：開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用來模擬現(xiàn)實(shí)中用于能量回收的再生制動(dòng)系統(tǒng)。
電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車中的動(dòng)態(tài)能量回收系統(tǒng)可以在下坡和制動(dòng)期間輔助回收動(dòng)能，并將其存儲(chǔ)在各種儲(chǔ)能單元中，例如飛輪儲(chǔ)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(chǔ)能單元可用于各種現(xiàn)代工業(yè)裝置中，例如與電機(jī)軸相關(guān)聯(lián)后可以輔助車輛從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)。
研究人員以無刷直流電動(dòng)機(jī)軸為對象，進(jìn)行了模擬飛輪儲(chǔ)能單元的研究，飛輪慣性在加減速過程中實(shí)現(xiàn)了能量的雙向傳遞，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，并通過一系列的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。超級電容器存儲(chǔ)單元、電壓狀態(tài)和電荷值的變化對驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)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(chǔ)的動(dòng)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了不同工況條件對再生制動(dòng)系統(tǒng)特性的影響規(guī)律，從而判斷出各個(gè)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(dòng)態(tài)方程以及傳遞函數(shù)的新方法，并將實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。（INESA 徐帆，胡東旭 編譯）
圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)照片
圖2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對發(fā)電和儲(chǔ)能的影響
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技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲(chǔ)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(chǔ)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(yàn)證了飛輪儲(chǔ)能裝置能夠滿足運(yùn)用所需，有效控制了地鐵牽引供電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。
文章名稱：游志昆，周群，王為. 地鐵車輛再生制動(dòng)飛輪儲(chǔ)能回收裝置研究. 機(jī)車電傳動(dòng)，2019.
應(yīng)用價(jià)值：基于飛輪儲(chǔ)能的再生制動(dòng)能量回收控制策略，通過飛輪儲(chǔ)能充電吸收地鐵車輛再生制動(dòng)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(diǎn)，以及車輛啟動(dòng)加速快、制動(dòng)減速頻繁等特點(diǎn)，當(dāng)車輛再生制動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生巨大的制動(dòng)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(dòng)電阻以發(fā)熱形式逸散掉，再生制動(dòng)能量未被充分利用。在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，飛輪儲(chǔ)能作為一種新型的儲(chǔ)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(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電動(dòng)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(dòng)的特點(diǎn)，提出了將飛輪儲(chǔ)能裝置應(yīng)用于地鐵電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，通過充放電控制策略，實(shí)現(xiàn)了回收地鐵車輛制動(dòng)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(yàn)。結(jié)果表明，飛輪儲(chǔ)能在地鐵制動(dòng)時(shí)能夠有效回收再生制動(dòng)能量，并在地鐵車輛啟動(dòng)時(shí)又回送出去，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用；同時(shí)，能夠有效抑制牽引網(wǎng)的電壓波動(dòng)，節(jié)約能源。（來源：機(jī)車電傳動(dòng)；INESA 徐帆，胡東旭 整理）
圖3 飛輪儲(chǔ)能控制策略的控制框圖
