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Nova tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica Energia Ciência indústria química Imprensa
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Título
New mechanical elastic energy storage technology Energy Science chemical industry Press
Autor
Yuyang et al
Editora
Chemical Industry Press
Data de publicação
2022.01
Foit
16 Open
Número do livro
9787122397591
Preço do livro
128.00
Título
New mechanical elastic energy storage technology Energy Science chemical industry Press
Autor
Yuyang et al
Editora
Chemical Industry Press
Data de publicação
2022.01
Foit
16 Open
Número do livro
9787122397591
Preço do livro
128.00
Título
New mechanical elastic energy storage technology Energy Science chemical industry Press
Autor
Yuyang et al
Editora
Chemical Industry Press
Data de publicação
2022.01
Foit
16 Open
Número do livro
9787122397591
Preço do livro
128.00
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| Recomendação do Editor | |
| A tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica é uma das tecnologias de armazenamento de energia seguras. Este livro é a obra-prima de uma equipe que se envolveu em tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica anteriormente na China. Este livro combina sistematicidade, vanguarda, prática teórica e de engenharia. Ele começa com uma análise teórica detalhada e, em seguida, vai para o projeto e operação específicos de um protótipo de sistema de armazenamento de energia elástica mecânica de motor de ímã permanente de 10 kW e, em seguida, para as perspectivas de projeto de aplicação de sistemas de armazenamento de energia elástica mecânica em vários cenários, tornando mais fácil para todos entenderem a nova tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica de uma forma fácil de entender. |
| Índice | |
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Capítulo 1 Tecnologia de armazenamento de energia e status de desenvolvimento 1 1.1 Histórico de P&D e importância da tecnologia de armazenamento de energia na nova situação 1 1.1.1 Histórico de P&D 1 1.1.2 Importância da pesquisa e desenvolvimento 2 1.2 Situação atual da pesquisa em tecnologia de armazenamento de energia 3 1.2.1 Armazenamento de energia física 4 1.2.2 Armazenamento de energia eletroquímica 6 1.2.3 Armazenamento de energia eletromagnética 7 1.2.4 Armazenamento de energia de mudança de fase 8 1.2.5 Avaliação das tecnologias de armazenamento de energia existentes 8 1.3 Visão geral da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 9 1.3.1 A proposta da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica9 1.3.2 Análise das vantagens da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 10 1.3.3 Implementação técnica de sistema de armazenamento de energia elástica mecânica 11 Referência 12 Capítulo 2 Principais tecnologias, viabilidade e indicadores de armazenamento de energia de armazenamento de energia elástica mecânica 14 2.1 Introdução 14 2.2 Análise das principais tecnologias de armazenamento de energia elástica mecânica 14 2.3 Viabilidade da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 15 2.4 Principais indicadores característicos da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 17 2.4.1 Principais características da tecnologia de armazenamento de energia 17 2.4.2 Indicadores característicos da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 19 2.4.3 Análise e comparação das características de armazenamento de energia de diferentes materiais de vórtice 24 2.4.4 Comparação das características do armazenamento de energia elástica mecânica e outras tecnologias de armazenamento de energia 28 Referência 33 Capítulo 3 Armazenamento de energia elástica mecânica de mola de vórtice Mecânica não linear 34 3.1 Introdução 34 3.2 Suposições básicas sobre molas de vórtice 34 3.3 Análise mecânica da mola de vórtice sem contato 35 3.4 Estabelecimento e análise do modelo mecânico da mola de vórtice de contato 37 3.4.1 Dois estados da mola de vórtice antes do armazenamento de energia 38 3.4.2 Cálculo das propriedades mecânicas da mola de vórtice antes do armazenamento de energia 41 3.4.3 Resultados do cálculo do momento fletor da mola de vórtice do estado inicial 52 3.5 Estabelecimento e análise do modelo mecânico de mola de vórtice no processo de armazenamento de energia 54 3.5.1 Classificação dos três tipos de molas de vórtice 54 3.5.2 Análise não linear do processo de armazenamento de energia da mola de vórtice 56 3.5.3 Três tipos de molas de vórtice e cálculo de momentos fletores 57 3.5.4 Estabelecimento do método de iteração morfológica 62 3.5.5 Resultados do cálculo da forma da mola de vórtice e das mudanças no momento de flexão 63 3.6 Cálculo do momento de inércia da mola de vórtice durante o armazenamento de energia 65 3.6.1 Análise do método de cálculo do momento de inércia da mola de vórtice 65 3.6.2 Cálculo do momento de inércia da mola de vórtice 66 3.6.3 Resultados do cálculo do momento de inércia 70 Referências 71 Capítulo 4 Análise Numérica de Elementos Finitos do Processo de Armazenamento de Energia de Molas de Vórtice para Armazenamento de Energia Elástica Mecânica 72 4.1 Introdução 72 4.2 Análise de tensões da mola de vórtice durante o armazenamento de energia 72 4.2.1 Estabelecimento da equação de coordenadas polares da mola de vórtice 73 4.2.2 Cálculo e análise da tensão da mola de vórtice 77 4.2.3 Modelagem e análise de elementos finitos 78 4.3 Análise de estabilidade da mola de vórtice durante o armazenamento de energia 81 4.3.1 Estabilidade de vigas de aço 81 4.3.2 Modelagem e análise de elementos finitos 83 4.3.3 Análise de resultados 85 4.4 Análise modal de mola de vórtice 87 4.4.1 Método de análise modal 87 4.4.2 Análise modal de mola de vórtice simples 87 4.4.3 Análise modal da caixa de mola Vortex 89 4.5 Análise mecânica da estrutura de conexão da mola de vórtice 93 4.5.1 Análise da resistência da conexão da extremidade interna da mola de vórtice 93 4.5.2 Análise da resistência da conexão da extremidade externa da mola de vórtice 98 Referência 103 Capítulo 5 Cálculo e otimização do projeto da densidade de armazenamento de energia da mola de vórtice para armazenamento de energia elástica mecânica 104 5.1 Introdução 104 5.2 Visão geral da densidade de armazenamento de energia da mola de vórtice 104 5.3 Análise e otimização da densidade de armazenamento de energia de molas de vórtice 105 5.3.1 Análise e cálculo do armazenamento de energia da mola de vórtice 105 5.3.2 Análise dos fatores que afetam a densidade de armazenamento de energia da mola de vórtice 107 5.3.3 Métodos para aumentar a densidade de armazenamento de energia de molas de vórtice 110 5.3.4 Otimização da densidade de armazenamento de energia da mola de vórtice 111 5.3.5 Análise de resultados de otimização 113 5.3.6 Análise de modelagem de elementos finitos 115 5.3.7 Realização da otimização da estrutura de densidade de armazenamento de energia 118 5.4 Projeto ótimo de estrutura de mola de vórtice com base na evolução diferencial 119 5.4.1 Descrição do problema de otimização 119 5.4.2 Resultados do projeto de otimização da mola de vórtice sob três funções objetivo 121 5.4.3 Comparação das características de armazenamento de energia da mola de vórtice após projeto de otimização sob três funções objetivo 123 5.4.4 Projeto ótimo de molas de vórtice sob três funções objetivo com diferentes faixas de espessura de mola 125 Referências 130 Capítulo 6 Projeto estrutural da caixa de armazenamento de energia de ligação para armazenamento de energia elástica mecânica e sua instalação modular e tecnologia de depuração 131 6.1 Introdução 131 6.2 Análise de projetos estruturais existentes para melhorar o armazenamento de energia da mola de vórtice 131 6.3 Projeto da estrutura da caixa de armazenamento de energia de ligação e análise do princípio de funcionamento 132 6.3.1 Projeto estrutural da caixa de armazenamento de energia de ligação 132 6.3.2 Princípio de funcionamento da caixa de armazenamento de energia de ligação 133 6.3.3 Dispositivo de suporte para caixa de armazenamento de energia de ligação 134 6.3.4 Análise das vantagens da caixa de armazenamento de energia de ligação 136 6.4 Tecnologia de embalagem de módulo padronizado de mola Vortex 137 6.5 Tecnologia de montagem push-pull do módulo de mola de vórtice 138 6.6 Tecnologia de instalação e depuração do grupo de caixas de armazenamento de energia de ligação 139 Referências 141 Capítulo 7 Modelo Matemático de Motor de Ímã Permanente Sistema de Armazenamento de Energia Elástica Mecânica 142 7.1 Introdução 142 7.2 Modelo Matemático do Motor Síncrono de Ímã Permanente 142 7.2.1 Estrutura do motor síncrono de ímã permanente 142 7.2.2 Hipóteses de modelagem 143 7.2.3 Modelo matemático no sistema de coordenadas ABC estacionário 143 7.2.4 Modelo matemático no sistema de coordenadas estacionário αβ 145 7.2.5 Modelo Matemático no Sistema de Coordenadas Rotacional dq0 146 7.3 Inversor PWM duplo modelo 147 7.3.1 Estrutura do inversor PWM duplo e princípio de funcionamento 147 7.3.2 Tecnologia de controle SVPWM 148 Referências 153 Capítulo 8 Motor de ímã permanente Sistema de armazenamento de energia elástica mecânica Tecnologia de controle de operação de armazenamento de energia 154 8.1 Introdução 154 8.2 Formação de problemas de controle 154 8.2.1 Análise da tecnologia de controle de motor síncrono de ímã permanente 154 8.2.2 Problemas de controle de motores síncronos de ímã permanente para armazenamento de energia elástica mecânica 155 8.3 Controle de operação de baixa velocidade do motor síncrono de ímã permanente quando a inércia da carga e o torque mudam simultaneamente 156 8.3.1 Identificação simultânea do momento de inércia e torque da caixa de armazenamento de energia 156 8.3.2 Projeto de controlador de retrocesso não linear 157 8.3.3 Prova e Análise de Estabilidade 161 8.3.4 Otimização dos parâmetros de controle 162 8.3.5 Simulação Experimental e Análise 164 8.4 Controle DTC 167 em situação de inércia de carga e mudanças de torque ao mesmo tempo 8.4.1 Projeto do controlador de backthrust 167 8.4.2 Otimização de parâmetros de controle 170 8.4.3 Simulação Experimental e Análise 171 Referências 174 Capítulo 9 Motor Yongcong - sistema de armazenamento de energia elástica tecnologia de controle de geração de energia 176 9.1 Introdução 176 9.2 Formação de problemas de controle 176 9.2.1 Análise da tecnologia de controle do gerador síncrono de ímã permanente 176 9.2.2 Problemas de controle de geradores síncronos de ímã permanente para armazenamento de energia elástica mecânica 177 9.3 Controle de operação do gerador síncrono de ímã permanente quando a inércia da fonte de alimentação e o torque de saída mudam simultaneamente 178 9.3.1 Descrição matemática das variações simultâneas do momento de inércia e do torque da fonte de energia 178 9.3.2 Expressão matemática da estrutura interna do motor 179 9.3.3 Projeto de observador de perturbação de alto ganho 219 9.3.4 Projeto de controlador de backstepping robusto L2 219 9.3.5 Análise e Prova de Estabilidade 183 9.3.6 Simulação Experimental e Análise 185 9.4 Regulação de velocidade adaptativa do sistema e controle conectado à rede quando a inércia da fonte de alimentação e o torque de saída mudam simultaneamente 186 9.4.1 Algoritmo de controle de velocidade adaptativo 186 9.4.2 Algoritmo de controle conectado à rede 190 9.4.3 Simulação Experimental e Análise 192 Referências 195 Capítulo 10 Supressão de vibração e controle de otimização simultânea de vibração e eficiência do sistema de armazenamento de energia elástica mecânica do tipo motor de ímã permanente 196 10.1 Introdução 196 10.2 Situação atual da investigação no país e no estrangeiro 196 10.2.1 Situação atual da pesquisa sobre supressão de vibrações de cargas flexíveis 196 10.2.2 Status atual dos métodos de controle de otimização de eficiência do sistema de acionamento PMSM 197 10.3 Operação do sistema Supressão de vibração 208 10.3.1 Projeto de controlador de supressão de vibração para operação de armazenamento de energia da unidade com base no princípio de empuxo reverso 198 10.3.2 Estimativa do modo de vibração da mola de vórtice com base no método dos mínimos quadrados 205 10.3.3 Prova de estabilidade do controlador de retrocesso 206 10.3.4 Verificação e análise experimental 206 10.4 Otimização simultânea da operação do sistema Vibração e eficiência 211 10.4.1 Projeto de Controlador de Backstepping de Controle Unificado para Unidades Baseado em Modelo de Perda 211 10.4.2 Identificação da resistência à perda de ferro com base na inferência neuro-fuzzy adaptativa 216 10.4.3 Prova de estabilidade do controlador 219 10.4.4 Verificação e análise experimental 219 Referências 224 Capítulo 11 Novo controle I/f de malha fechada e controle ótimo simultâneo de vibração e ondulação de torque para sistema de armazenamento de energia elástica mecânica baseado em motor de ímã permanente 225 11.1 Introdução 225 11.2 Situação atual da investigação no país e no estrangeiro 226 11.3 Novo sistema de controle I/F de malha fechada 228 11.3.1 Análise de Viabilidade do Controle I/f 228 11.3.2 Estratégias de melhoria para o controle I/f tradicional 230 11.3.3 Análise de Experimentos de Simulação 233 11.4 Controle Ótimo Simultâneo da Operação do Sistema Vibração e Ondulação de Torque 237 11.4.1 Análise de Necessidade de Melhoria do Desempenho de Controle de Unidades de Armazenamento de Energia Elástica Mecânica 237 11.4.2 Considere o modelo de torque eletromagnético PMSM 238 11.4.3 Otimização da estratégia de controle I/F de malha fechada considerando vibração de mola de vórtice e pulsação de torque do motor 240 11.4.4 Simulação e verificação experimental 243 Referências 248 Capítulo 12 Projeto de Sistema Lógico de Proteção e Monitoramento de Motor de Ímã Permanente Sistema Mecânico de Armazenamento de Energia Elástica 251 12.1 Introdução 251 12.2 Requisitos funcionais e princípios de projeto de sistemas lógicos de proteção e monitoramento 252 12.2.1 Requisitos funcionais e princípios de projeto do sistema de proteção lógica 252 12.2.2 Requisitos funcionais e princípios de projeto do sistema de monitoramento e controle 253 12.3 Projeto de sistema de proteção lógica de unidade de armazenamento de energia elástica de máquinas 254 12.3.1 Componente Habilitar Proteção Lógica 254 12.3.2 Operação Ação Lógica Proteção 255 12.3.3 Proteção de exibição de status de execução 256 12.4 Projeto do Sistema de Monitoramento e Controle da Unidade de Armazenamento de Energia Mecânica 258 12.4.1 Painel de controle do sistema de monitoramento 259 12.4.2 Procedimentos de operação do sistema de monitoramento 262 12.4.3 Sistema de monitoramento de proteção contra falhas 276 Referências 277 Capítulo 13 Motor de ímã permanente de 10 kW Sistema de armazenamento de energia elástica mecânica Integração de tecnologia e operação Experimento 278 13.1 Introdução 278 13.2 10kW Integração de tecnologia de protótipo experimental de armazenamento de energia elástica mecânica 278 13.2.1 Plano técnico geral para protótipo experimental 278 13.2.2 Parâmetros do Grupo de Caixas de Armazenamento de Energia de um protótipo experimental Cálculo 279 13.2.3 Projeto de dispositivos de transmissão mecânica e controle elétrico para protótipos experimentais 281 13.3 10kW Mecânica Elástica Armazenamento de Energia Protótipo Experimental Operação Teste e Análise de Resultados 286 13.3.1 Teste experimental de operação de velocidade constante do protótipo 286 13.3.2 protótipo experimental experimento de operação com constante de potência 291 Referências 297 Capítulo 14 Análise da aplicação da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica 298 14.1 Introdução 298 14.2 Tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica aplicada à recuperação de energia de frenagem regenerativa ferroviária urbana 298 14.2.1 Soluções comuns para recuperação de energia em frenagem regenerativa ferroviária urbana 298 14.2.2 Cálculo de potência e energia com dispositivos de armazenamento de energia 299 14.3 A tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica é aplicada a guindastes de contêineres em terra para economizar energia e reduzir o consumo em 300 14.3.1 Soluções comuns para recuperação de energia durante a elevação e descida de guindastes de cais 300 14.3.2 Cálculo de energia e potência com equipamentos de armazenamento de energia 300 14.4 Unidade de geração de energia eólica, molas de vórtice, dispositivo de armazenamento de energia, dispositivo de regulação de velocidade 301 14.5 Tecnologia de acionamento de armazenamento de energia elástica mecânica para automóveis 303 14.6 Dispositivo de recuperação e utilização de energia das ondas 305 14.7 Suavização da flutuação da carga de impacto da microrrede 307 Referências 308 |
| breve introdução | |
| Este livro é o primeiro livro no campo da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica no meu país. Ele expõe sistematicamente os resultados da pesquisa alcançados pela equipe de armazenamento de energia elástica mecânica da North China Electric Power University na última década e analisa e resume sistematicamente a teoria básica, o esquema de implementação e a aplicação técnica da nova tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica, explorando o status atual da pesquisa técnica relacionada no país e no exterior. Começando pela análise teórica detalhada, até o projeto e operação específicos do protótipo do sistema de armazenamento de energia elástica mecânica do motor de ímã permanente de 10 kW e, em seguida, para as perspectivas de projeto de aplicação de vários cenários do sistema de armazenamento de energia elástica mecânica, é conveniente para todos entenderem a nova tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica de uma forma simples e fácil de entender. Este livro combina sistematicidade, vanguarda, prática teórica e de engenharia e integra conhecimento relevante de motores, materiais e máquinas. Ele pode ser usado como referência para professores e alunos em energia, eletricidade, máquinas e outras especializações, e também desempenha um papel na promoção da disseminação da tecnologia de armazenamento de energia elástica mecânica. |
| Sobre o autor | |
| Yu Yang, do sexo masculino, formou-se na North China Electric Power University (Baoding) com bacharelado em engenharia elétrica e automação em 2005, mestrado em sistemas de energia e automação pela Xi'an Jiaotong University em 2008 e doutorado em sistemas de energia e automação pela North China Electric Power University em 2016. Foi pesquisador visitante na Lehigh University, nos Estados Unidos, de 2019 a 2020. Atualmente, é professor associado, supervisor de mestrado, vice-diretor do Electric Automation Teaching and Research Office e vice-presidente da Jiusan Society North China Electric Power University Branch. Ele é membro do Energy Storage Grid Connection and Operation Technical Subcommittee e do Energy Storage Market and Planning Technical Subcommittee do IEEE Pumped Storage China Energy Storage Technology Committee, um membro do IEEE, um membro da Chinese Society of Electrical Engineering, um membro pesquisador do State Key Laboratory of New Energy Power Systems e um membro pesquisador do Hebei Provincial Key Laboratory of Distributed Energy Storage and Microgrids. Ele está envolvido em pesquisas nas áreas de tecnologia de armazenamento de energia, modelagem de agregação de recursos do lado da demanda e controle de despacho há muito tempo. Ele publicou mais de 30 artigos em importantes periódicos nacionais e estrangeiros, como "IEEE Trans. Power Electronics", "Proceedings of the CSEE" e "Energy Storage Science and Technology", e solicitou mais de 20 patentes de invenção autorizadas como o principal inventor. Ele assumiu mais de 10 projetos verticais e horizontais, como o National Natural Science Foundation Youth Fund, o Central University Basic Research Business Expenses Fund, a State Grid Corporation of China, a China Southern Power Grid Corporation e instituições de pesquisa científica; participou do National Key R&D Program Project e do Ministry of Education University Doctoral Discipline Point Fund. Ele ganhou um segundo prêmio no Hebei Provincial Science and Technology Progress Award e foi selecionado como candidato para o Hebei Provincial "Three Three Three Talent Project". Ele está atualmente encarregado do National Natural Science Foundation General Project, do Hebei Provincial Natural Science Foundation General Project, do National Key Laboratory of New Energy Power System Independent Project, do State Grid, do China Southern Power Grid e de outros projetos. |
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