[發明專利]用于從渦輪發動機產生功率的設備

在審

• 申請號: 201210368793.3
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103036362A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 黃豪;賈小川;D.D.卡里皮德斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;H02K3/04;H02M7/06;F02C6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;曹若

技術領域

本發明涉及用于從渦輪發動機產生功率的設備。

背景技術

渦輪發動機且特別是燃氣渦輪發動機(也稱為燃氣透平發動機)是旋轉式發動機，其從通過發動機傳送到多個渦輪葉片上的燃燒氣體流中抽取能量。燃氣渦輪發動機已經用于陸地和海上移動和功率發生，但是最普遍地用于航空應用，諸如用于飛機，包括直升機。在飛機中，燃氣渦輪發動機用于推進航空器。

燃氣渦輪發動機可具有兩個或更多個軸(spool)，包括提供整個推進系統推力的大部分的低壓(LP)軸，以及高壓(HP)軸，高壓軸驅動一個或多個壓縮機，并且通過在向后方向上引導排氣產物來產生額外的推力。三軸燃氣渦輪發動機包括第三中壓(IP)軸。

燃氣渦輪發動機通常還對許多不同的附件提供功率，諸如發電機、啟動器/發電機、永磁交流發電機(PMA)、燃料泵和液壓泵，例如，用于在航空器上需要的、推進以外的功能的裝備。例如，當代航空器需要電功率用于航空電子器件、馬達和其它電氣裝備。與燃氣渦輪發動機聯接的發電機將把發動機的機械功率轉化成對附件提供功率所需要電能。

自耦變壓器(ATU)通常用于功率應用中，以互連以不同的電壓級別運行的系統，以及減少發電機的諧波含量和在整流器的輸出處的脈動。在航空器中，自耦變壓器典型地用來在發電機和整流器之間升高或降低電壓。ATU與發電機分離，并且會增加發動機的重量和體積。此外，ATU通常需要強制液體冷卻系統，這會對發動機增加額外的重量和體積。

發明內容

在一個實施例中，一種用于具有壓力軸的燃氣渦輪發動機的功率發生系統包括：具有集成式自耦變壓器單元的AC發電機，從集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個三相輸出；整流器矩陣，其連接到至少兩個三相輸出上；以及連接到整流器矩陣上的濾波器，其構造成對母線提供DC輸出。

在另一個實施例中，一種用于具有高壓(HP)軸和低壓(LP)軸的燃氣渦輪發動機的電氣架構包括：第一AC發電機，其聯接到LP軸上，并且包括第一集成式自耦變壓器單元，從第一集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個三相輸出；第二AC發電機，其聯接到HP軸上，并且包括第二集成式自耦變壓器單元，從第二集成式自耦變壓器單元輸出有至少兩個三相輸出；第一AC/DC轉換器，其連接到第一AC發電機的至少兩個三相輸出上，并且連接到第一DC母線上；以及第二AC/DC轉換器，其連接到第二AC發電機的至少兩個三相輸出上，并且連接到第二DC母線上，其中，選擇性地連接第一DC母線和第二DC母線。

附圖說明

在附圖中：

圖1是用于航空器的燃氣渦輪發動機的示意性橫截面圖；

圖2是用于圖1的燃氣渦輪發動機的電功率系統架構的示意性框圖，該系統架構具有根據本發明的第一實施例的具有集成式自耦變壓器單元的發電機；

圖3是具有圖2的電功率系統架構的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉換器的發電機的電氣圖。

圖4是用于具有圖3的集成式自耦變壓器單元的發電機的定子繞組的電氣圖；

圖5是用于圖4的定子繞組的繞組向量圖；

圖6是用于圖1的燃氣渦輪發動機的電功率系統架構的示意性框圖，該系統架構具有根據本發明的第二個實施例的集成式自耦變壓器單元；

圖7是具有圖6的電功率系統架構的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉換器的發電機的電氣圖。

圖8是用于具有圖3的集成式自耦變壓器單元的發電機的定子繞組的電氣圖；

圖9是用于圖8的定子繞組的繞組向量圖；

圖10是用于圖1的燃氣渦輪發動機的電功率系統架構的示意性框圖，該系統架構具有根據本發明的第三實施例的集成式自耦變壓器單元的發電機；

圖11是具有圖10的電功率系統架構的集成式自耦變壓器單元和AC-DC功率轉換器的發電機的電氣圖。

具體實施方式

本發明的描述的實施例大體涉及用于將機械功率轉換成電功率的發電機。關于用航空器發動機產生功率，并且更具體而言關于具有使得能夠用渦輪發動機(優選燃氣渦輪發動機)產生電功率的至少一個發電機的電功率系統架構來描述本發明的實施例。但將理解的是，本發明不受此限制，而是可一般地應用于非航空器應用(諸如其它移動應用和非移動性工業、商業和民用應用)中的電功率系統架構。