新型热声发电技术广泛应用于太阳能、燃烧余热、工业余热、汽车尾气等分布式能源系统发电领域,提高热、冷、电联合一次能源利用效率马苏系统。它展示了可再生能源利用的方向,具有广泛的潜在应用前景。
热声发电系统(TAEGS)由热声发动机和线性发电机组成,具有温度场、声场、磁场、电场等多场耦合的系统特性。
热声发电系统的激活对于实现热能-机械能-电能的转换具有重要意义,其中热声发动机的工作介质在外部温度梯度作用下从静止状态转变为周期性振荡流动状态。一个过程。热声发电系统由声学系统、机械振动系统和电气系统三部分组成。
图1热声发电系统结构图
图1是热声发电系统示意图。热声发电系统将具有温度梯度的热能转换为机械能(声能)并输出波动的声功率。驱动连接到热声发动机的热声发动机的近正弦波使连接到输出端口的活塞驱动次级线性发电机在系统运行期间执行高频短冲程往复线性运动,将机械能转换成电能。通过永磁线性发电机。
在振荡启动过程中,经常会出现跳频、声压饱和、声流等复杂的非线性因素,从而迅速降低系统输出,限制了热声技术的应用。热声发动机的谐振频率漂移、启动振动困难、热声系统发电效率低等问题成为限制热声发电技术发展的核心问题。
为了保证热声发电系统的高效运行,降低了系统的振荡启动温度,缩短了系统的振荡启动时间,有效地补偿了热声发动机的自振荡启动。沉阳工业大学电气工程学院和营口工业大学电气工程学院研究员张健、夏家宽在2021年第6期《电工技术学报》上发表论文,提出了一种控制方法电动运动。热声发生器引导系统采用综合控制策略以实现自主调谐共振。
图2热声发电系统实验平台
改进了该控制策略,利用系统机械谐振时次级位移与初级电流之间的90相位差作为频率跟踪控制的基础,通过采样次级位移和初级电流信号实现二次广义积分。控制器输出相应的正交信号。对信号进行锁频,并通过park变换将交流信号转换为直流信号,实现信号的无静态误差跟踪控制。这使得热声发电系统的工作频率能够快速提高。跟踪共振频率。
通过仿真分析和实验证明,加入SOGI谐振频率跟踪控制算法后,控制电压驱动频率从90Hz快速提高到热声发电系统谐振频率110Hz。热声线性发生器以给定位移平稳运行后,热声线性发生器初级电流从1.3A减小到0.3A,次级热声线性发生器以相同行程运行时,控制效率提高约76.9%。
因此,所提出的振动控制策略不仅可以使热声发电系统的工作频率快速跟随谐振频率,提高系统的输出功率,而且利用二阶通用积分有效消除采样您还可以改进您的控制器。防止检测信号的高频干扰,提高控制器的稳定性。
本文编辑自2021年第6期,《电工技术学报》,论文标题为《热声发电系统的自主协同振动控制策略》。作者为张健、夏家宽、何欣、李文睿。
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