發(fā)布時間：2021-04-25 19:44

　　自由活塞發(fā)動機(jī)具有能量轉(zhuǎn)換效率高和燃料適應(yīng)性好等特點,近年來成為車載發(fā)電裝置的研究熱點。直線發(fā)電機(jī)作為自由活塞發(fā)動機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置和運動控制裝置,其性能對自由活塞發(fā)動機(jī)的性能有很大的影響。本文針對單活塞式四沖程自由活塞發(fā)動機(jī)的應(yīng)用需求,完成了一類圓筒型動圈式直線發(fā)電機(jī)及其四象限可逆控制器的設(shè)計,并對其進(jìn)行了仿真分析和樣機(jī)試驗研究。首先,根據(jù)單活塞式四沖程自由活塞發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成,在Simulink中建立了系統(tǒng)的動力學(xué)仿真模型,通過仿真確定了系統(tǒng)對直線發(fā)電機(jī)及其控制器的性能要求。在此基礎(chǔ)上確定了直線發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為圓筒型動圈式永磁直線發(fā)電機(jī),基于等效磁路原理建立了直線發(fā)電機(jī)推力常數(shù)和反電勢常數(shù)的計算公式;通過對永磁直線發(fā)電機(jī)的電磁場有限元仿真,得到了永磁直線發(fā)電機(jī)的推力常數(shù)、反電勢常數(shù)和響應(yīng)時間等性能參數(shù)。然后,基于H橋電路設(shè)計了四象限可逆的控制電路,在Simulink中建立了四象限可逆的直線發(fā)電機(jī)控制器仿真模型,與系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型結(jié)合,對四象限可逆控制器的工作過程進(jìn)行了仿真分析。最后,完成了圓筒型動圈式永磁直線發(fā)電機(jī)樣機(jī)的研制,并搭建了單活塞式四沖程自由活塞發(fā)動機(jī)的樣機(jī)試驗平臺... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自由活塞發(fā)動機(jī)用直線發(fā)電機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 直線發(fā)電機(jī)控制策略研究現(xiàn)狀
        1.2.3 自由活塞發(fā)動機(jī)樣機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.3 目前存在的問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
2 自由活塞發(fā)動機(jī)對直線發(fā)電機(jī)的性能要求
    2.1 單活塞式四沖程自由活塞發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)方案
        2.1.1 自由活塞發(fā)動機(jī)的總體方案
        2.1.2 四沖程工作循環(huán)的規(guī)劃
    2.2 自由活塞發(fā)動機(jī)仿真研究
        2.2.1 自由活塞發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立
        2.2.2 自由活塞發(fā)動機(jī)性能評價指標(biāo)
        2.2.3 基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真分析
    2.3 直線發(fā)電機(jī)及其控制器的設(shè)計目標(biāo)
    2.4 本章小結(jié)
3 永磁直線發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計與有限元仿真分析
    3.1 圓筒型動圈式永磁直線發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計
        3.1.1 永磁體及鐵芯材料選擇
        3.1.2 直線發(fā)電機(jī)等效磁路分析
    3.2 基于Maxwell的電磁場仿真分析
        3.2.1 電磁場有限元分析的基礎(chǔ)理論
        3.2.2 直線發(fā)電機(jī)電磁場有限元分析模型的建立
        3.2.3 直線發(fā)電機(jī)電磁場有限元仿真結(jié)果分析
    3.3 永磁直線發(fā)電機(jī)樣機(jī)研制
    3.4 本章小結(jié)
4 直線發(fā)電機(jī)四象限可逆控制器設(shè)計
    4.1 直線發(fā)電機(jī)控制電路設(shè)計
        4.1.1 基于H橋電路的功率變換電路設(shè)計
        4.1.2 控制器控制電路分析
    4.2 直線發(fā)電機(jī)控制器仿真研究
        4.2.1 控制器仿真模型的搭建
        4.2.2 直線發(fā)電機(jī)控制策略研究
        4.2.3 直線發(fā)電機(jī)控制器仿真結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
5 四沖程單自由活塞式發(fā)動機(jī)樣機(jī)試驗研宄
    5.1 自由活塞發(fā)動機(jī)樣機(jī)試驗平臺的搭建
        5.1.1 試驗臺架設(shè)計
        5.1.2 四象限可逆控制器的軟硬件設(shè)計
    5.2 樣機(jī)試驗與結(jié)果分析
        5.2.1 直線發(fā)電機(jī)樣機(jī)試驗與PID參數(shù)整定
        5.2.2 不點火條件下的樣機(jī)運行試驗
        5.2.3 樣機(jī)穩(wěn)定運行工況試驗與結(jié)果分析
    5.3 仿真結(jié)果與試驗結(jié)果擬合
    5.4 本章小結(jié)
6.總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]動圈式直線電機(jī)的高響應(yīng)特性研究[J]. 羅良維,張弓,梁濟(jì)民,王衛(wèi)軍,徐征,顧星,郭云鵬,梁松松.  機(jī)床與液壓. 2016(17)
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[7]圓筒型永磁直線發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與特性分析[J]. 包廣清,張貝,楊巧玲.  磁性材料及器件. 2015(04)
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[9]自由活塞發(fā)動機(jī)的活塞運動規(guī)律優(yōu)化與試驗[J]. 林繼銘,徐照平,閆皓.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2015(06)
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博士論文
[1]自由活塞發(fā)動機(jī)建模與優(yōu)化控制[D]. 宮洵.吉林大學(xué) 2016
[2]發(fā)動機(jī)電磁驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)的研究[D]. 劉梁.南京理工大學(xué) 2012
[3]自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電機(jī)的研究[D]. 李慶峰.上海交通大學(xué) 2011
[4]內(nèi)燃—直線發(fā)電集成動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究及其系統(tǒng)實現(xiàn)[D]. 徐照平.南京理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]動磁式直線壓縮機(jī)電機(jī)電磁力及能量轉(zhuǎn)換效率的研究[D]. 楊磊.華中科技大學(xué) 2015
[2]圓筒型永磁直線發(fā)電機(jī)的設(shè)計與優(yōu)化[D]. 張貝.蘭州理工大學(xué) 2015
[3]對置四沖程自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與數(shù)值仿真[D]. 王登強(qiáng).南京理工大學(xué) 2015
[4]內(nèi)燃機(jī)用自由活塞永磁直流直線發(fā)電機(jī)分析[D]. 周華.天津大學(xué) 2012



本文編號：3159981