[發明專利]可在渦輪發動機的高溫環境中操作的電壓調節器電路

無效

• 申請號: 201380036072.5
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN104412084A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: D.J.米切爾;J.R.弗雷利;J.楊;C.席利格;B.韋斯頓;R.M.舒普巴赫
• 申請（專利權）人: 西門子能量股份有限公司;阿肯色電力電子技術國際股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;F01D1/00;G05F3/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

技術領域

本發明總體上涉及電子電路，更具體地說，涉及可適于在渦輪發動機的高溫環境中操作的電路。

背景技術

諸如燃氣輪機發動機的渦輪發動機可用于許多應用，比如驅動發電廠中的發電機或者推進輪船或航空器。現代燃氣輪機發動機的點火溫度響應于更高燃燒效率的要求而持續增加。

期望使用比如用在無線遙測系統中的電路來監控發動機(比如渦輪葉片)的操作參數，或監控在發動機操作期間這種部件上的操作應力。本發明的各方面提供了與這種電路有關的改進。

附圖說明

參考附圖在下列描述中解釋本發明，附圖中：

圖1是包括電子電路的示例性渦輪葉片的部分等軸測試圖，所述電路可由無線遙測系統使用來監控葉片的操作參數。

圖2是示例電源電路的框圖，該電源電路可由遙測系統使用，并可得益于體現本發明各方面的電壓調節器。

圖3是體現本發明各方面的電壓調節器的一個示例實施例的示意圖。

圖4是體現本發明各方面的電壓調節器的另一示例實施例的示意圖。

圖5是體現本發明各方面的電壓調節器集成在無線遙測系統中的示意圖。

具體實施方式

本發明的示例實施例涉及電子電路，在一個示例應用中，電路可用在具有遙測系統的內燃機中，比如渦輪發動機。該示例應用可允許從具有一定電子電路的可移動部件(比如可旋轉渦輪發動機葉片)傳送傳感器數據，例如，所述電子電路可在具有超過約300℃溫度的環境中操作。

為了公開的目的，不具有額外限定的術語“高溫”環境可指代具有超過約300℃的最大操作溫度的任何操作環境，比如渦輪發動機的部分內的環境。應明白，本發明的各方面不必限于高溫環境，因為體現本發明各方面的電路可同等有效地用在非高溫環境中。

圖1示出可具有示例遙測系統的渦輪葉片20(部分示出)，示例遙測系統可包括無線遙測發送器組件24和天線組件26。引線或連接器28可從一個或多個傳感器(例如傳感器30)延伸到遙測發動器組件24，遙測發送器組件可安裝成鄰近葉片根部22，并可包括各種遙測發動器電路。示例傳感器可以是嵌入的和/或表面安裝的傳感器，比如應變計、熱電偶、熱流傳感器、壓力換能器、微加速計或任何其它期望的傳感器。引線28可以將電子數據信號從傳感器30傳遞到遙測發送器組件24，在遙測發送器組件，信號可由處理器處理。其它引線或電連接器36可用于將電子數據信號從遙測發送器電路傳遞到天線組件26。

圖2示出示例電源電路39的框圖，其可用在具有遙測系統的渦輪部件(例如，渦輪葉片20(圖1))中。在一個示例實施例中，一個或多個負載40可由電源電路39電驅動。舉例來說，負載40可以是電子電路，比如感測、信號調節和/或遙測電路，可以是遙測系統的一部分。

電源電路39可通過一個或多個功率收獲模態(Power-harvesting?modalities)諸如誘導RF(射頻)能量和/或通過在渦輪發動機內收獲熱或振動能量而獲取電功率。例如，熱電堆可用于從熱能產生電，或者壓電材料可從渦輪發動機的振動產生電。對于想得到與功率收獲模態的示例形式相關的研究背景的讀者，可參考發明名稱為“Electrical?Assembly?For?Monitoring?Conditions?In?A?Combustion?Turbine?Operating?Environment”的美國專利No.7368827，該專利的全部公開內容作為引用并入本文。

不管是什么樣的功率收獲模態，在一個示例實施例中，可給整流器42提供AC(交流)電源41，整流器將AC輸入轉換為DC(直流)輸出，其聯接到電壓調節器44，并可構造成維持相對恒定的DC壓力輸出45，即使收獲的AC輸入電壓存在變化也如此。應明白，對于被測量的任何給定的發動機參數，恒定的電壓輸出是期望的，以獲得所需的測量精度和/或穩定性。

圖3-4及以下相關描述提供了體現本發明各方面的電壓調節器50的細節，在一個示例應用中，電壓調節器可用在電源電路中，如圖2示例性示出。應明白，這種示例應用不應被理解為限制性的，體現本發明各方面的電路可用于其它應用。

在一個示例實施例中，電壓調節器50可適于在渦輪發動機的高溫環境中操作。電壓調節器50可包括恒流電源52，比如可包括第一半導體開關54以及連接在第一半導體開關54的柵極端子(G)和源極端子(S)之間的第一電阻器56。