柴油发电机组变转动惯量飞轮的仿真

为了提高柴油发电机组受负荷冲击时的稳定性能，设计一种转动惯量可变的飞轮，通过增大柴油发电机组的转动惯量来提高其转速稳定性。利用飞轮旋转产生的离心力使飞轮质量块产生位移，质量块位置的变化改变了飞轮的转动惯量，使得飞轮的转动惯量随转速而变化。对该变转动惯量飞轮进行建模和仿真，仿真结果表明：该变转动惯量飞轮使柴油发电机组在低转速时具有良好的速度响应性能，在额定转速时具有更好的抗负荷扰动性能。该变转动惯量飞轮有效地提高了柴油发电机组的供电质量，与固定转动惯量的柴油发电机组相比，安装了变转动惯量飞轮的柴油发电机组启动时的转速超调量较小，并且具有更好的转速稳定性能。

１）变转动惯量飞轮，在柴油发电机组启动时转动惯量最小，在柴油发电机组转速较低时飞轮转动惯量变化很慢。当柴油发电机组转速上升至额定转速附近时飞轮的转动惯量以很快的速度增长，变转动惯量飞轮的这种随发电机转速增大而呈非线性增长的特性，使得其可以有效地抑制柴油发电机组启机时的超调量。

２）柴油发电机组运行在额定转速时变转动惯量飞轮的转动惯量达到设计值，额定转速运行时转动惯量的增加使得柴油发电机组具有很好的抗负载扰动性能。尤其当电力系统中存在大量脉冲性负载的情况下，变转动惯量飞轮可以有效地提高电网供电质量。

３）变转动惯量飞轮不仅可以应用于柴油发电机组，还可以用于其他控制系统当中，相比飞轮储能系统（FESS），该变转动惯量飞轮结构简单，实用性强。针对不同的机电设备合理地设计变转动惯量飞轮，可以有效地减少系统的超调量，提高系统的抗扰动性能。