自由活塞式永磁直线发电系统分析

摘要

自由活塞式内燃直线发电系统具有燃料燃烧适应性强、燃料燃烧效率高、系统结构紧凑等优点，成为车载发电装置的研究热点。本文对该系统所用直线发电机进行了分析，在内燃机燃烧模型基础上，建立了发电系统的仿真模型并对其发电过程进行了模拟仿真。本文主要在以下几个方面对发电系统进行了深入的研究。
　　 为满足直线发电机对动子质量轻、功率密度高的要求，设计了一台新结构的动磁式永磁直线发电机。从电机理论角度出发全面地分析了电机电枢反应磁动势的特点，并定性给出电感参数的计算方法。
　　 针对所建立的永磁直线发电机模型，利用有限元分析软件，对电机进行了稳态和暂态有限元分析，求出电机电动势和电感等基本参数。基于有限元分析，求出了使电机齿槽力波动最小的比较合适的永磁体极弧系数。
　　 基于Simulink软件搭建内燃机的燃烧模型、控制电路模型及直线电机模型并进行了系统仿真。特别是直接将在有限元软件中建立的电机模型带入Simulink中得到联合系统仿真模型，观察动子在运行过程中的速度、电磁力、功率等物理量的变化情况。通过联合仿真得到了一些有益的结论。