[发明专利]一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，包括FPLG启动时，计算活塞运动到下一上止点位置需要的拖动力，通过控制输入电压满足所述拖动力要求；FPLG运行过程中，根据活塞运行的最大加速度，确定活塞在到达下一上止点位置时发电机的做功量，通过控制输入电压，满足发电机的做功需求。FPLG启动和运行过程中，分别预测在达到下一上止点时，电机需要的拖动力和需要做的功，通过控制输入电压，满足电机的做功需求，进而保证活塞能够顺利运行的下一个上止点，实现上止点的稳定，从而保证FPLG的稳定运行。

技术领域

本发明涉及新能源汽车增程器技术领域,具体地说是一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法。

背景技术

目前，常见的自由活塞直线发电机(FPLG，free-piston linear generator)结构主要分为单活塞式、对置双活塞式(简称对置式)和背置双活塞式(简称背置式)三种。单活塞式结构简单，容易控制，但存在不平衡问题，且需要回位装置；对置式平衡性好，但需要同步机构和返回装置；背置式具有较高的能量密度和较高的热效率。

和传统内燃机相比，FPLG减少了曲柄连杆机构，因此结构简单，摩擦力小，热效率提高，具有较好的应用前景，但FPLG存在活塞运动难以控制的难点。PFLG主要包括发动机和电机两个主要部件。一般情况下，FPLG中的电机在启动过程中提供动力，作为电动机拖动活塞运动，达到指定位置后，该电机从电动机模式转换为发电机模式，输出电能。运行过程中，FPLG中活塞的运动取决于发动机缸内燃烧压力、发电机电磁力以及摩擦力。由于FPLG运行频率稳定在某一数值附近，因此，摩擦力大小基本为常数，活塞运动主要取决于燃烧压力和发电机电磁力。

自由活塞直线发电机在运行过程中，若缸内燃烧状况较差，则可能导致燃烧气体力无法克服电磁阻力，活塞无法达到另一侧指定位置，进而导致停机，造成FPLG运行稳定性差。

发明内容

本发明实施例中提供了一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，以解决现有技术中FPLG运行稳定性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明提供了一种稳定自由活塞直线发电机上止点位置的控制方法，所述方法包括：

FPLG启动时，计算活塞运动到下一上止点位置需要的电机拖动力，通过控制输入电压满足所述拖动力要求；

FPLG运行过程中，根据活塞运行的最大加速度，确定活塞在到达下一上止点位置时电机的做功量，通过控制输入电压，满足发电机的做功需求。

进一步地，所述拖动力的计算具体为：

式中，p_压=f(x)是关于活塞位移x的函数，A表示活塞的受力面积，x_max表示活塞有效行程的一半。

进一步地，所述通过控制输入电压满足所述拖动力要求具体为：

根据拖动力，计算电动机在当前拖动力作用下，运动到下一上止点位置所做的功；

根据所述运动到下一上止点位置所做的功，确定电动机的输入电压，控制所述输入电压满足做功要求。

进一步地，所述最大加速度的计算具体为：

在最大加速度出现位置及前后分别设置位移采集点，获取至少3个位移及对应的时间，计算加速度，作为最大加速度，所述最大加速度的计算公式为：