【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发电系统，具体涉及一种多电机串联式自由活塞直线发电系统及控制方法。
技术介绍
1、内燃机应用于社会的方方面面，是一种典型的能量转换装置。但随着交通工具对电动化、智能化发展的需求不断提升，以机械能输出为主的传统内燃机亟待转型。研究人员积极探索新型能量转换装置，自由活塞直线发电机就是在此背景下发展起来的新型能量转换装置
2、自由活塞直线发电机由自由活塞发动机和直线电机耦合而成。发动机活塞与电机动子为往复式直线运动，进行化学能-电能的转换输出。与传统发动机相比，自由活塞直线发电机具有动力形式结构紧凑，能量传递链短，系统压缩比柔性可变的特性，具有多燃料及多燃烧模型适应性，系统可通过模块化的布置实现分布式驱动，具有广阔的应用前景。
3、目前对于自由活塞直线发电机的构型研究多集中于活塞构型的研究，如双活塞式、单活塞式等等，对于活塞所连接的直线电机多为单电机构型。自由活塞直线电机没有传统内燃机的曲柄连杆约束，活塞运行轨迹灵活可调。
4、然而，自由活塞直线电机在活塞轨迹中的止点附近，活塞受压缩气体以及燃烧气体膨胀压力作用，活塞速度迅速反向切换，停留时间较短，导致燃烧不充分，能量释放不充分，发电效率低下。
技术实现思路
1、为了解决当前自由活塞直线电机在活塞轨迹中的止点附近，活塞受压缩气体以及燃烧气体膨胀压力作用，活塞速度迅速反向切换，停留时间较短，导致燃烧不充分，能量释放不充分，发电效率低下的技术问题，本专利技术提供一种多电机串联式自由活塞直线发电
2、第一方面
3、本专利技术提供了一种多电机串联式自由活塞直线发电系统，包括：直线电机以及分别设置在所述直线电机两侧的两个自由活塞发动机；
4、所述自由活塞发动机包括活塞组件和发动机汽缸；
5、所述发动机汽缸包括缸体和缸盖；
6、所述发动机汽缸的缸体上开设有进气口和排气口，所述进气口上设置有进气阀；
7、所述发动机汽缸的缸体上设置有润滑油喷油器；
8、所述发动机汽缸的缸盖上设置有火花塞、燃油喷油器和缸压传感器；
9、所述活塞组件包括活塞、活塞销、活塞环和油环；
10、所述活塞组件滑动设置于所述发动机汽缸的缸体中，所述润滑油喷油器用于向所述活塞环和所述发动机汽缸的摩擦接触处喷洒润滑油；
11、所述直线电机包括第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机；
12、所述第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机共用同一直线电机动子；
13、所述直线电机动子上设置有磁栅尺位移传感器，所述磁栅尺位移传感器用于检测直线电机动子的位置，从而确定所述燃油喷油器的喷油位置和所述火花塞的点火位置；
14、所述直线电机动子上设置有永磁体；
15、两侧的两个自由活塞发动机的活塞组件通过所述直线电机动子连接；
16、其中，在系统运行过程中，所述第二直线电机作为主电机，一直处于发电机工作模式，所述第一直线电机和所述第三直线电机作为辅电机，用于系统的冷启动和活塞位移轨迹调控。
17、第二方面
18、本专利技术提供了一种控制方法，应用于第一方面所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，包括：
19、s1：在冷启动阶段，控制所述第二直线发动机工作在发电机模式，所述第一直线电机和所述第三直线电机工作在电动机模式，通过所述第一直线电机和所述第三直线电机启动系统；
20、s2：在稳定运行阶段，控制所述第二直线发动机工作在发电机模式，交替控制所述第一直线电机和所述第三直线电机工作在电动机模式在不同冲程调控活塞受力。
21、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益技术效果：
22、(1)在本专利技术中，在活塞运动至止点附近时，可以通过直线电机向活塞施加反方向的阻力，延长活塞在止点的停留时间，增大等容燃烧时间，充分燃烧燃料，充分释放能量，提升发电效率。
23、(2)在本专利技术中，采用多电机串联的方式来对发电系统进行控制，可以利用电机的优良控制特性灵活控制活塞轨迹以提高发动机做功，并将发电机与电动机的功能解耦，提升系统发电效率。
24、(3)在本专利技术中，在直线电机动子上设置磁栅尺位移传感器，将位移传感器与电机动子集成的方式，提升了系统的紧凑性。
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1.一种多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，包括：直线电机以及分别设置在所述直线电机两侧的两个自由活塞发动机；
2.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，所述第一直线电机包括第一定子绕组，所述第二直线电机包括第二定子绕组，所述第三直线电机包括第三直线绕组，所述第一定子绕组、所述第二定子绕组和所述第三定子绕组均套设在所述直线电机动子上。
3.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，还包括：第一密封轴承和第二密封轴承；
4.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，还包括：位移传感器读数头；
5.一种控制方法，应用于权利要求1至4所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述S1具体包括：
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述S201具体包括：
9.根据权利要求
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：以固定的时间间隔，通过润滑油喷油器向活塞环和发动机汽缸的摩擦接触处喷洒润滑油。
...【技术特征摘要】
1.一种多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，包括：直线电机以及分别设置在所述直线电机两侧的两个自由活塞发动机；
2.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，所述第一直线电机包括第一定子绕组，所述第二直线电机包括第二定子绕组，所述第三直线电机包括第三直线绕组，所述第一定子绕组、所述第二定子绕组和所述第三定子绕组均套设在所述直线电机动子上。
3.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，还包括：第一密封轴承和第二密封轴承；
4.根据权利要求1所述的多电机串联式自由活塞直线发电系统，其特征在于，还包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯慧华，马煜国，贾博儒，王嘉宇，许磊，魏铄鉴，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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