定量泵式机液复合储能系统稳压控制策略研究

发布时间：2017-09-13 03:22

  本文关键词：定量泵式机液复合储能系统稳压控制策略研究

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【摘要】：液压储能装置因其环保性、耐久性、高功率密度以及低成本等独特优势在工程领域有着广泛的应用,但传统液压蓄能器的低能量密度以及压力-储能状态不解耦的两大劣势降低了其应用的灵活性。现有的液压储能技术常采用变量泵或节流阀等构成变量系统,实现调压,这类方式虽可实现压力的高精度控制,但成本高、能量损失大。为了提高液压储能系统的能量密度,同时实现经济、高效的压力控制,本文依托国家自然基金项目(项目号:51375202),提出了定量泵式机液复合储能系统的稳压控制策略,并将其应用于两种新型储能系统,通过仿真验证了稳压控制策略的合理性。本文的主要内容如下:(1)设计了一种新型机液复合储能装置,定量泵式定压源系统CCPS(Constant Pressure System with Constant displacement pump/motor)。(2)提出三相双能分解法,从能量形式和能量载体两个角度对CCPS和飞轮蓄能器系统FAS(Flywheel-Accumulator System)的调压特性进行了分析,建立了两个储能系统的数学模型。(3)划分了CCPS以及FAS的工作模式,并分析了每种工作模式下的储能过程和调压特性;基于两系统的调压共性,提出动态能量分配原则,制定了定量泵式机液复合储能系统的稳压控制策略。(4)基于某并联式液压混合动力车型的参数,分别用恒功率工况和UDDS(Urban Dynamometer Driving Schedule)典型工况对传统蓄能器系统、CCPS和FAS进行了仿真,验证了稳压控制策略的合理性,并利用仿真结果对比了CCPS与FAS的稳压和储能效果,为其应用提供参考。研究结果表明,本文提出的采用定量泵与高速开关阀组合的方式进行储能系统压力调节的方法,可实现系统的高精度稳压。同时,虽然控制策略对CCPS与FAS的稳压效果相近,但FAS的能量密度高于CCPS的能量密度,进一步挖掘了系统的储能潜力,具有更好的理论研究价值;而CCPS结构简单、成本低,可实现性更强。
【关键词】：液压储能 机液复合储能 定压源系统 飞轮蓄能器系统 稳压控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK02;TH137.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 液压系统储能方案国内外研究现状10-16
• 1.2.1 传统蓄能器10-12
• 1.2.2 定压源系统12-15
• 1.2.3 飞轮蓄能器15-16
• 1.3 主要研究内容16-19
• 第2章 机液复合储能系统储能原理及调压特性分析19-31
• 2.1 能量关系分析19-23
• 2.1.1 能量形式19-22
• 2.1.2 能量载体22-23
• 2.2 数学模型建立23-25
• 2.3 调压特性分析25-29
• 2.3.1 壳体分流调压25-26
• 2.3.2 液体旋转调压26-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 机液复合储能系统工作模式分析31-47
• 3.1 储能系统设计31-33
• 3.2 飞轮蓄能器系统工作模式分析33-41
• 3.3 定量泵式定压源系统工作模式分析41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 机液复合储能系统稳压控制策略47-55
• 4.1 控制原则47-48
• 4.2 控制流程48-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第5章 机液复合储能系统稳压控制策略仿真验证55-75
• 5.1 恒功率仿真验证55-66
• 5.1.1 传统蓄能器恒功率储能分析56-57
• 5.1.2 定量泵式定压源系统恒功率储能分析57-59
• 5.1.3 飞轮蓄能器系统恒功率储能分析59-62
• 5.1.4 综合对比分析62-66
• 5.2 典型工况仿真验证66-73
• 5.2.1 仿真模型建立66-68
• 5.2.2 仿真结果分析68-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第6章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 作者简介及主要科研成果81-83
• 致谢83

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