[發明專利]飛行器啟動和發電系統

有效

• 申請號: 201580076571.6
• 申請日: 2015-02-18
• 公開（公告）號: CN107250527B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 黃豪
• 申請（專利權）人: 通用電氣航空系統有限責任公司
• 主分類號: F02N11/04
• 分類號: F02N11/04;F02N11/08;H02J4/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;譚祐祥

一種飛行器啟動和發電系統，包括：啟動器/發電機，所述啟動器/發電機包括主機(110)、勵磁機(120)和永磁發電機(130)。所述系統還包括逆變器/變換器/控制器(200)，所述逆變器/變換器/控制器(200)連接至所述啟動器/發電機，并生成AC電以在啟動模式中驅動啟動器/發電機，用于啟動所述飛行器的原動機，并在所述原動機已經啟動之后在發電模式中將從所述啟動器/發電機獲得的AC電轉換成DC電。負載平衡單元(LLU)(450)與來自所述啟動器/發電機的DC電輸出選擇性耦連，并具有逆變器/變換器/控制器(ICC)，所述逆變器/變換器/控制器(ICC)具有LLU基于金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的橋配置(480)，并且在供電模式中將DC電供應至所述DC電輸出，并在接收模式中從所述DC電輸出接收DC電。LLU橋門極驅動器被配置成在供電模式和接收模式中使用雙極脈寬調制(PWM)驅動LLU基于MOSFET的橋。

技術領域

本文中公開的主題一般涉及雙向能量轉換無刷電動旋轉裝置的組合，其在啟動模式中將電能轉換成機械能，在發電模式中將機械能轉換成電能。具體地，所述主題涉及飛行器啟動和發電系統，其包括三電機組、啟動器/發電機(S/G)和基于IGBT的數字控制裝置，在本文中稱作逆變器/變換器/控制器(ICC)。

背景技術

目前存在用于飛行器的啟動器發電機系統，其既被用來啟動飛行器發動機，又在啟動之后在發電模式中利用飛行器發動機，從而提供電能以對飛行器上的系統供電。可以從飛行器的渦輪發動機驅動的發電機和變換器(EGC)得到高壓直流(DC)電。可以從由飛行器的渦輪發動機驅動的AC發電機或者從DC電到AC電的變換中得到交流(AC)電。已知使用寬帶隙裝置(a wide band gap device)在飛行器的渦輪發動機驅動的發電機和變換器(EGC)的高壓DC系統中或者在由飛行器的渦輪發動機驅動的AC發電機的DC鏈接電壓生成中實現效率。同樣，已知使用寬帶隙裝置在飛行器的渦輪發動機驅動的發電機和變換器(EGC)的AC系統中或者在由飛行器的渦輪發動機驅動的DC發電機的AC鏈接電壓中實現效率。低開關損耗、低導通損耗和高溫能力是寬帶隙裝置的三個優點。

期望控制飛行器的發電系統中的寬帶隙裝置以便始終如一地實現效率。

發明內容

在一方面，飛行器啟動和發電系統包括：啟動器/發電機，所述啟動器/發電機包括主機、勵磁機和永磁發電機；具有基于MOSFET的橋配置的逆變器/變換器/控制器(ICC)，ICC連接至所述啟動器/發電機，并生成AC電以在啟動模式中驅動啟動器/發電機，用于啟動所述飛行器的原動機，并在所述原動機已經啟動之后在所述啟動器/發電機的發電模式中將從所述啟動器/發電機獲得的AC電轉換成DC電；以及被配置成驅動基于MOSFET的橋(MOSFET-based bridge)的主橋門極驅動器。主橋門極驅動器在啟動模式中使用空間矢量脈寬調制(SVPWM)并且在發電模式中使用基于反向導通的無源整流來驅動基于MOSFET的橋。

在另一方面，一種控制飛行器啟動和發電系統的方法，所述飛行器啟動和發電系統具有：啟動器/發電機，所述啟動器/發電機包括主機、勵磁機和永磁發電機；逆變器/變換器/控制器(ICC)，所述逆變器/變換器/控制器(ICC)具有基于MOSFET的橋配置，所述基于MOSFET的橋配置與所述主機繞組的電壓輸出連接，以及主橋門極驅動器，所述主橋門極驅動器被配置成驅動所述基于MOSFET的橋。所述方法包括：如果在啟動模式中，將功率供應至所述基于MOSFET的橋，并且在啟動模式中使用空間矢量脈寬調制(SVPWM)驅動主基于MOSFET的橋，并且其中，在啟動模式中驅動所述主基于MOSFET的橋啟動所述飛行器的原動機；以及如果在發電模式中，則使用基于反向導通的無源整流來驅動所述基于MOSFET的橋以將從所述啟動器/發電機的主機繞組獲得的AC電轉換成DC電。