本书系统地阐述了华北电力大学机械弹性储能团队十几年来所取得的大量研究成果，并通过探讨国内外相关技术研究现状，系统地分析、总结新型机械弹性储能技术的基础理论、实现方案及其技术应用。 全书共分14章，主要内容包括：储能技术及发展现状；机械弹性储能关键技术、可行性及储能指标；机械弹性储能用涡簧非线性力学特性；机械弹性储能用涡簧储能过程的有限元数值分析；机械弹性储能用涡簧储能密度的计算及设计优化；机械弹性储能用联动式储能箱结构设计及其模块化安装调试技术；永磁电机式机械弹性储能系统以及样机相关研究，包括系统数学建模、储能运行控制技术、发电运行控制技术、振动抑制及振动与效率同时优化控制、新型闭环I/f控制及振动与转矩脉动同时优化控制、逻辑保护与监控系统设计、10kW样机机械弹性储能系统技术集成及运行实验；机械弹性储能技术应用探析。 本书从翔实的理论分析入手，到10kW永磁电机式机械弹性储能系统的具体设计和运行，再到机械弹性储能系统各类场景的应用设计展望，方便读者深入浅出地理解新型机械弹性储能技术。本书将系统性、前沿性、理论性与工程实践紧密结合，融合了电机、材料及机械专业相关知识，可供能源、电力、机械等专业师生参考，也为传播机械弹性储能技术起到抛砖引玉的作用。

第1章 储能技术及发展现状
1.1 新形势下储能技术的研发背景及意义
1.1.1 研发背景
1.1.2 研发意义
1.2 储能技术研究现状
1.2.1 物理储能
1.2.2 电化学储能
1.2.3 电磁储能
1.2.4 相变储能
1.2.5 对现有储能技术的评价
1.3 机械弹性储能技术概述
1.3.1 机械弹性储能技术的提出
1.3.2 机械弹性储能技术优势分析
1.3.3 机械弹性储能系统的技术实现形式
参考文献
第2章 机械弹性储能关键技术、可行性及储能指标
2.1 引言
2.2 机械弹性储能关键技术分析
2.3 机械弹性储能技术的可行性
2.4 机械弹性储能技术的主要特性指标
2.4.1 储能技术的主要特性指标
2.4.2 机械弹性储能技术特性指标
2.4.3 不同涡簧材料的储能特性指标分析与比较
2.4.4 机械弹性储能与其他储能技术的特性比较
参考文献
第3章 机械弹性储能用涡簧非线性力学特性
3.1 引言
3.2 关于涡簧的基本假设
3.3 非接触型涡簧的力学分析
3.4 接触型涡簧力学模型的建立及分析
3.4.1 储能前涡簧的两种状态
3.4.2 储能前涡簧力学特性的计算
3.4.3 初始状态涡簧弯矩计算结果
3.5 储能过程涡簧力学模型建立及分析
3.5.1 涡簧3种形态的划分
3.5.2 涡簧储能过程的非线性分析
3.5.3 涡簧3种形态及弯矩的计算
3.5.4 形态迭代法的建立
3.5.5 涡簧形状、弯矩变化计算结果
3.6 储能过程涡簧转动惯量计算
3.6.1 涡簧转动惯量计算方法分析
3.6.2 涡簧转动惯量的计算
3.6.3 转动惯量计算结果
参考文献
第4章 机械弹性储能用涡簧储能过程的有限元数值分析
4.1 引言
4.2 储能过程涡簧的应力分析
4.2.1 涡簧极坐标方程的建立
4.2.2 涡簧应力的计算及分析
4.2.3 有限元建模及分析
4.3 储能过程涡簧的稳定性分析
4.3.1 钢梁的稳定性
4.3.2 有限元建模及分析
4.3.3 结果分析
4.4 涡簧模态分析
4.4.1 模态分析方法
4.4.2 单体涡簧模态分析
4.4.3 涡簧箱模态分析
4.5 涡簧连接结构力学分析
4.5.1 涡簧内端连接强度分析
4.5.2 涡簧外端连接强度分析
参考文献
第5章 机械弹性储能用涡簧储能密度的计算及设计优化
5.1 引言
5.2 涡簧储能密度概述
5.3 涡簧储能密度的分析计算及优化
5.3.1 涡簧储能量的分析计算
5.3.2 涡簧储能密度影响因素的分析
5.3.3 提高涡簧储能密度的方法
5.3.4 涡簧储能密度的优化
5.3.5 优化结果分析
5.3.6 有限元建模分析
5.3.7 储能密度结构优化的实现
5.4 基于微分进化的涡簧结构优化设计
5.4.1 优化问题的描述
5.4.2 3种目标函数下涡簧的优化设计结果
5.4.3 3种目标函数下优化设计后涡簧储能特性的比较
5.4.4 3种目标函数下取不同弹簧厚度范围时涡簧的优化设计
参考文献
第6章 机械弹性储能用联动式储能箱结构设计及其模块化安装调试技术
6.1 引言
6.2 现有提高涡簧储能量的结构设计分析
6.3 联动式储能箱结构设计及工作原理分析
6.3.1 联动式储能箱的结构设计
6.3.2 联动式储能箱的工作原理
6.3.3 联动式储能箱用支撑装置
6.3.4 联动式储能箱的优点分析
6.4 涡簧标准化模块封装技术
6.5 涡簧模块推拉式装配技术
6.6 联动储能箱组安装调试技术
参考文献
第7章 永磁电机式机械弹性储能系统的数学模型
7.1 引言
7.2 永磁同步电机的数学模型
7.2.1 永磁同步电机结构
7.2.2 建模假设
7.2.3 静止ABC坐标系下的数学模型
7.2.4 静止αβ坐标系下的数学模型
7.2.5 旋转dq0坐标系下的数学模型
7.3 双 PWM变频器模型
7.3.1 双PWM变频器结构及工作原理
7.3.2 SVPWM控制技术
参考文献
第8章 永磁电机式机械弹性储能系统储能运行控制技术
8.1 引言
8.2 控制问题的形成
8.2.1 永磁同步电动机控制技术分析
8.2.2 机械弹性储能用永磁同步电动机控制问题提出
8.3 负载惯量、扭矩同时变化情形下永磁同步电动机低速运行控制
8.3.1 储能箱转动惯量及转矩同时辨识
8.3.2 非线性反推控制器设计
8.3.3 稳定性证明及分析
8.3.4 控制参数优化
8.3.5 仿真实验与分析
8.4 负载惯量、扭矩同时变化情形下系统反推DTC控制
8.4.1 反推控制器设计
8.4.2 控制参数优化
8.4.3 仿真实验与分析
参考文献
第9章 永磁电机式机械弹性储能系统发电运行控制技术
9.1 引言
9.2 控制问题的形成
9.2.1 永磁同步发电机控制技术分析
9.2.2 机械弹性储能用永磁同步发电机控制问题提出
9.3 动力源惯量、输出扭矩同时变化时永磁同步发电机运行