[發明專利]混合模式功率發生結構

有效

• 申請號: 201210317600.1
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102966438A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: M.J.塞格爾;T.A.斯皮爾林;D.S.貝林;C.R.勒格羅斯;B.M.格雷爾
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: F02C6/20
• 分類號: F02C6/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨

技術領域

本發明涉及電功率發生系統（EPGS）。

背景技術

在飛機應用中，所產生的電功率大部分源自飛機發動機所供應的機械功率，機械功率由發電機轉換為交流（AC）電功率。飛機發動機速度的變化導致發電機所產生的輸出電壓和頻率的變化。然而，一些負載對于電壓和頻率的變化敏感，因此，現代飛機上采用的大多數發電機提供穩定輸出電壓以及恒定的輸出頻率或者在所附接的負載可接受的限定范圍內的可變頻率。例如，恒定頻率發電機使用機械聯軸器以提供恒定頻率AC輸出，而不論發動機速度的變化如何。然而，機械聯軸器增加了發電機的成本和重量。可變頻率發電機是恒定頻率發電機的替代方案，但是仍然必須能夠提供在嚴格限定的范圍（例如，350Hz-800Hz）內的AC輸出。該要求也增加了可變頻率發電機的重量和成本。通過使用發電機場控制或功率轉換電子器件來實現對于發電機輸出電壓的調節，這二者均增加了功率發生系統的成本和重量。

穩定電壓、恒定頻率和可變頻率發電機的更便宜的替代方案是隨意源（wild-source?generator）發電機，其提供可變電壓、可變頻率的AC輸出，尤其在相比可變電壓發電機中看到的輸出頻率范圍更大的輸出頻率范圍的情況下。傳統上，隨意源發電機無法應用在飛機應用中，因為它們不能提供飛機上的大多數負載所需的高質量（即，穩定的頻率）類型的功率。

發明內容

一種電功率發生系統（EPGS）采用了隨意源發電機和穩定電壓發電機二者，所述穩定電壓發電機產生可變的或恒定的頻率。所述隨意源發電機被聯接成從飛機發動機上的低壓力轉子（spool）接收機械功率并且響應性地產生隨意源輸出以供頻率和電壓耐受負載使用。所述具有可變和/或恒定頻率輸出的穩定電壓發電機被聯接成從所述飛機發動機上的高壓力轉子接收機械功率并且響應性地產生具有可變和/或恒定頻率輸出的穩定電壓以供電壓和頻率不耐受負載使用。

附圖說明

附圖是根據本發明一個實施例的混合模式電功率發生系統（EPGS）的功能框圖。

具體實施方式

本發明提供了一種混合模式電功率發生系統（EPGS），其利用隨意源發電機來產生用于電壓和頻率耐受負載的功率。本發明的一個益處在于可用由隨意源發電機產生的功率來供應功率質量要求較低的負載（即，電壓和頻率耐受負載），隨意源發電機相比可變/恒定頻率發電機通常重量較輕，從而較為便宜。

附圖是根據本發明一個實施例的混合模式電功率發生系統（EPGS）的功能框圖。混合模式EPGS從飛機發動機10獲得動力，飛機發動機10包括低壓力（LP）轉子12（被示作為前部12a和后部12b）和高壓力（HP）轉子14。LP轉子12包括風扇16、LP壓縮機18和LP渦輪20，其全部經由LP軸22連接。HP轉子14包括HP壓縮機24和HP渦輪26，其經由HP軸28連接。燃燒器30位于HP壓縮機24和HP渦輪26之間。混合模式EPGS包括隨意源發電機32以及可變和/或恒定頻率發電機34。

高壓力（HP）轉子14位于發動機的內部中，并且包括由HP軸28連接到彼此的HP壓縮機24和HP渦輪26。當旋轉時，HP壓縮機24壓縮空氣并且將其推入燃燒器30中，由此產生從前到后流過燃燒器30的氣體路徑。在燃燒器30中，由HP壓縮機24提供的經壓縮的空氣與燃料混合并且被點燃以產生推力。HP渦輪26從燃燒器（即，從膨脹的氣體）提取能量并且經由HP軸28將所提取的能量傳輸到HP壓縮機24，由此維持經壓縮的空氣進入燃燒器30的流動，使得發動機10是自持的（一旦被啟動）。

低壓力轉子12包括位于HP轉子14的任一側（即，前側和后側）上的元件，所述元件包括經由LP軸22連接到彼此的風扇16、LP壓縮機18和LP渦輪20。飛機發動機10內的燃燒所產生的能量被LP渦輪20提取并經由LP軸22被傳輸到LP壓縮機18和風扇16，LP壓縮機18和風扇16響應性地將空氣流供應到HP壓縮機24中。LP轉子12上的部件大于（即，在直徑上大于）HP轉子14上的部件，并且相比HP轉子14上的對應部件以低得多且更加可變的速度旋轉。

通常，發電機出于多個原因而被連接到HP轉子。HP轉子的速度相比LP轉子的速度可變性較小，從而與HP轉子相關聯的發電機提供更一致的輸出頻率或者需要更少的速度控制措施來提供期望的輸出頻率。另外，在許多飛機發動機中，HP轉子必須旋轉以便產生啟動發動機所需的氣體路徑。如果發電機也被用作啟動馬達，則其必須被連接到HP轉子以便進行發動機啟動操作。