计算虚拟调谐电容器以控制用于驱动线性发电机的自由活塞斯特林发动机的控制器

摘要

本发明提供了用于控制系统的反馈控制电路和方法，上述控制系统用于控制电功率产生源，所述电功率产生源包括用于驱动线性发电机的自由活塞斯特林发动机。一个开关模式整流器将发电机绕组连接到其中包括一个电能储存装置的输出电路，且由控制所述整流器的开关占空比和相位的脉宽调制器来控制。该控制系统控制所述脉宽调制器。上述改进计算一个虚拟调谐电容器两端的电压，并使用计算的电压来控制开关模式整流器，使得所述开关模式整流器的开关方式为使发电机电路好像一个调谐电容器实际存在一样地工作，并且使得所述控制系统控制所述斯特林发动机的活塞以保持在由所述斯特林发动机所产生的机械功率和由所述发电机从发动机吸收的电功率之间的平衡。

主权项

一种用于电功率产生源的改进的控制系统，所述电功率产生生源包括一个用于驱动线性发电机的自由活塞斯特林发动机，所述线性发电机具有电感为Lalt的一个发电机绕组、将发电机绕组连接到包括电能储存装置的输出电路的一个开关模式整流器以及用于控制所述整流器的开关占空比的脉宽调制器，所述控制系统包括一个其输出被连接以控制所述脉宽调制器的前向环路，上述改进包括：（a）在上述前向环路中的一个正弦波发生器，用于在发动机和发电机的工作频率ω产生在一个正弦波；和（b）一个反馈环路，包括：（i）一个电流传感器，连接在发电机电路中用于检测与发电机电流i成正比的一个信号；（ii）在前向环路中的一个虚拟电容器求和点，被连接为输入由正弦波发生器所产生的所述正弦波和输出表示所述正弦波与所述求和点的第二输入之间的差别的一个信号；和（iii）一个连接到所述电流传感器的计算电路，用于计算一个虚拟电容器两端的电压ν且将一个表示所述电压ν的信号施加到上述虚拟电容器求和点的第二输入，所述计算电路执行的运算是v=Laltω2∫i(dt)。