基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(alternating current/direct current,AC/DC)控制策略加上基于PI的双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明,双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振(proportional resonance,PR)控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在0.3 s稳定在400 V,电压纹波为48.9 V。在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在0.2 s稳定在300 V。

自由活塞内燃发电机用直线电机的优化与实验研究

基于电机有限元仿真模型和多目标遗传算法(MOGA)优化设计了圆筒型无槽永磁直线电机的关键结构参数,分析了优化设计后的直线电机在空载状态、电动状态以及发电状态下的输出性能。通过在电机两端安装侧板的方法优化了直线电机的定位力,定位力有效值从22.36 N降为2.19 N,减小了90%。根据优化结果研制了试验机并进行了相关参数的实验测试,仿真结果与实验结果吻合良好,验证了该圆筒型无槽永磁直线电机经有限元电磁仿真设计及优化方案的可行性。