[发明专利]使驱动线性交流发电机的自由活塞斯特林发动机的发动机功率和交流发电机功率相等及维持发动机频率的电子控制器

权利要求书

1.一种电力产生源，其包括自由活塞斯特林发动机，所述自由活塞斯特林 发动机包括驱动线性交流发电机的动力活塞，所述交流发电机具有交流 发电机绕组，所述电力产生源包括：

(a)开关整流器，其使交流发电机绕组与电能存储器连接以及包括用于控 制整流器开关工作循环的脉冲宽度调制器；

(b)负反馈控制回路，其控制交流发电机电流并具有与求和结点连接的指 令输入端以及与脉冲宽度调制器连接以控制开关整流器的运行工作 循环的输出，电流控制回路具有反馈电路，所述反馈电路包括电流传 感器，所述电流传感器与交流发电机绕组连接，以检测瞬时的交流发 电机电流以及将电流反馈信号施加到电流反馈控制回路的求和结点； 以及

(c)控制电压V_internal的负反馈控制回路，所述电压V_internal为交流发电机绕 组上的感生电压与跨越交流发电机绕组的集总电阻的电压的和，V_internal控制回路具有施加到求和结点的指令输入端以及反馈电路，所述反馈 电路包括作为输入端连接到计算电路的传感器装置，所述电流传感器 还作为输入端连接到计算电路，所述计算电路计算表示V_internal的信 号并且将所述信号施加到V_internal控制回路的求和结点的反馈输入端， V_internal控制回路的输出端作为指令输入连接到电流反馈控制回路。

2.根据权利要求1所述的电力产生源，其特征在于：

(a)传感器装置为活塞位置传感器或活塞速度传感器；以及

(b)计算电路进一步包括：

(i)乘法电路，其产生表示瞬时活塞速度乘以交流发电机电机常数的 信号以提供表示交流发电机绕组上的瞬时感生电压的乘积信号并且 将乘积信号施加到计算电路求和结点；以及

(ii)与电流传感器连接的乘法电路，该电路用于将瞬时交流发电机电 流乘以表示交流发电机绕组的等效集总电阻的数值以提供表示跨越 交流发电机绕组的集总电阻的电压降的信号并且将电压降信号施加 到计算电路求和结点；

其中计算电路求和结点的输出以V_internal表示。

3.根据权利要求2所述的电力产生源，其特征在于：所述传感器装置包括 瞬时活塞位置传感器，其与微分电路连接，求出瞬时活塞位置的微分以 计算活塞速度。

4.根据权利要求2所述的电力产生源，其特征在于：所述传感器装置包括 活塞速度传感器。

5.根据权利要求1所述的电力产生源，其特征在于：所述计算电路包括：

(a)所述传感器装置为与交流发电机绕组连接以检测绕组终端电压V_T并 且将表示终端电压的信号施加到求和结点的电压传感器；以及

(b)微分电路和乘法电路，其与电流传感器连接，以计算交流发电机电流 相对于时间的变化率以及将该变化率乘以绕组电感以提供表示跨越 交流发电机绕组的集总电感的电压降的信号并且将绕组电感电压降 信号施加到求和结点；

其中求和结点计算在终端电压信号和表示V_internal的绕组电感电压降信号 之间的差。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的电力产生源，其特征在于： 把数学运算电路包括在数字计算电路之内。

7.根据权利要求1或2或5所述的电力产生源，其特征在于：连接正弦 函数发生器电路以施加指令输入到V_internal反馈控制回路，所述指令输入 为正弦形并且具有与自由活塞斯特林发动机的谐振频率大体相同的频 率。