《自由活塞式內燃發電機穩定運轉機理及控制策略研究》是依託北京理工大學，由馮慧華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：自由活塞式內燃發電機穩定運轉機理及控制策略研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：馮慧華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自由活塞式內燃發電機（FPELG）是在節能減排國際形勢下，於近十餘年來起步研究的新型動力形式。儘管具有能量轉換效率高、燃料適用性好等潛在優勢，但工作原理也決定了FPELG具有運轉不穩定、對失火敏感等特性，影響了其進一步發展。課題組擬在前期理論和實驗研究基礎上，對FPELG穩定運轉機理開展進一步系統、深入研究，並探索引入電慣性提高FPELG系統穩定運行能力的理論與方法。具體研究內容有：（1）建立以提高穩定運轉性能為目標的FPELG燃燒、工作過程、動力學及電磁學耦合非線性理論模型，系統研究影響FPELG穩定運轉的影響因素及內在關係；（2）研究可控電慣性的實現原理與途徑，結合FPELG穩定運轉機理，探尋電慣性設計域映射參數對FPELG穩定運轉及其他性能的影響規律，並獲得FPELG穩定運轉控制策略。本項目將從機理與實踐兩方面解決FPELG穩定運轉問題，推動我國在該新型概念動力領域的研究水平。
結題摘要
自由活塞式內燃發電機（Free Piston Engine Linear Generator, FPELG）具有能量轉換效率高、結構緊湊、燃料適用性好等潛在優點，在混合動力車輛中具有良好的套用前景。但工作原理也決定了FPELG具有運轉不穩定、對失火敏感等特性，影響了其進一步發展。本課題圍繞FPELG穩定運轉機理開展了系統、深入的研究，提出通過引入電慣性提高FPELG系統穩定運行能力的理論與方法。具體研究內容與主要結論為：（1）建立了考慮多場耦合及非線性因素的FPELG穩定工作過程理論模型，並從系統能量轉換與平衡角度出發，補充完善系統穩定運行機理模型，獲得了FPELG工作過程模擬與穩定運行表征模型體系。（2）基於FPELG理論模型，研究得到了FPELG穩定運行機理與重要影響因素，提出了FPELG不連續運轉傾向表征及通過等效電慣性提高系統穩定運行性能的方法。在此基礎上，實現了等效電慣性自理論層面向物理實現層級的映射，通過數值模擬與實驗驗證，獲得了滿足維穩要求的電慣性時變規律及其回響速度。（3）以電機參數控制電慣性變化為實現途徑，在對可控性及回響速度開展驗證工作的基礎上，提出了考慮電慣性特徵的FPELG穩定運轉控制策略。利用所搭建的FPELG試驗樣機及其測試平台，課題組對系統穩定運行發電特性和基於等效電慣性的控制方法進行了試驗研究與驗證，有效支撐了通過引入電慣性增加FPELG系統運行穩定性的相關理論與方法。
