在碟式、塔式、菲涅尔式和槽式等光热发电系统中,碟式系统的光电转换率最高,因具有无污染、噪音低、可使用多种能源等优点备受关注。斯特林发动机是碟式系统的核心设备,按结构可分为α型、β型和γ型。本文以β型斯特林发动机为研究对象,从能量传递的角度出发,在给定的条件下基于Schmidt理论、理想绝热模型和多变模型对斯特林加热器、回热器、冷却器、热腔和冷腔及整机进行动力学和热力学计算,分析了温度、压力等运行参数,相位角、曲柄转角及无益容积比等结构参数对发动机功率和效率的影响,计算了影响系统性能各种因素之间的耦合关系。基于Schmidt模型,耦合分析温度比、压力、转速、相位角、行程容积比和无益容积比等参数对发动机性能的影响,用正交试验分析法验证相位角、行程容积比、温度比和无益容积比影响因素的主次关系和显著性,结果表明:温度比越小发动机性能越好;增加压力和转速,可使发动机功率值越大;随着相位角的逐渐增大,发动机功率先增大后减小;行程容积比和无益容积比存在最佳范围;行程容积比对发动机功率的影响最大,相位角的影响最小,获得最优参数组合,即当k_s=1.5、?=0.25、χ=1.0、80°≤α≤95°时发动机功率最大。基于理想绝热模型采用四阶Runge-kutta法对斯特林机的运行情况进行分析,计算了GPU-3型发动机的穿梭传热、回热和导热等损失;比较了采用氦气、氢气和空气不同工质时功率变化情况,并将Schmidt法和绝热分析法进行分析比较,结果表明:在发动机各类损失中导热损失最大,而回热器壳体导热损失最大,发动机采用氦气时功率等性能较好;利用绝热模型计算出的功率比Schmidt方法的小。通过分析多个参数对斯特林发动机功率和效率的影响规律,获得了最佳参数范围,优化了斯特林发动机的工作性能,为碟式太阳能斯特林热发电系统的工程应用奠定基础。