[發(fā)明專利]飛行器啟動和發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580076588.1
• 申請日: 2015-02-18
• 公開（公告）號: CN107251407A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃豪;張金輝
• 申請（專利權）人: 通用電氣航空系統(tǒng)有限責任公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P101/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄭浩,付曼

背景技術

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

目前存在用于飛行器的啟動器發(fā)電機系統(tǒng)，其既被用來啟動飛行器發(fā)動機，又在啟動之后在發(fā)電模式中利用飛行器發(fā)動機，從而提供電能以對飛行器上的系統(tǒng)供電。可以從飛行器的渦輪發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)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(fā)動機驅(qū)動的AC發(fā)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(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機和變換器(EGC)的高壓DC系統(tǒng)中或者在由飛行器的渦輪發(fā)動機驅(qū)動的AC發(fā)電機的DC鏈接電壓生成中實現(xiàn)效率。同樣，已知使用寬帶隙裝置在飛行器的渦輪發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機和變換器(EGC)的AC系統(tǒng)中或者在由飛行器的渦輪發(fā)動機驅(qū)動的DC發(fā)電機的AC鏈接電壓中實現(xiàn)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(yōu)點。

期望控制飛行器的發(fā)電系統(tǒng)中的寬帶隙裝置以便一貫地實現(xiàn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，飛行器啟動和發(fā)電系統(tǒng)包括：啟動器/發(fā)電機，所述啟動器/發(fā)電機包括主機、勵磁機和永磁發(fā)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(fā)電機，并生成AC電以在啟動模式中驅(qū)動啟動器/發(fā)電機，用于啟動所述飛行器的原動機，并在所述原動機已經(jīng)啟動之后在所述啟動器/發(fā)電機的發(fā)電模式中將從所述啟動器/發(fā)電機獲得的AC電轉(zhuǎn)換成DC電；以及被配置成驅(qū)動基于MOSFET的橋(MOSFET-based bridge)的主橋門極驅(qū)動器。主橋門極驅(qū)動器在啟動模式中使用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)并且在發(fā)電模式中使用基于反向?qū)ǖ臒o源整流來驅(qū)動基于MOSFET的橋。

在另一方面，一種控制飛行器啟動和發(fā)電系統(tǒng)的方法，所述飛行器啟動和發(fā)電系統(tǒng)具有：啟動器/發(fā)電機，所述啟動器/發(fā)電機包括主機、勵磁機和永磁發(fā)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(qū)動器，所述主橋門極驅(qū)動器被配置成驅(qū)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(diào)制(SVPWM)驅(qū)動主基于MOSFET的橋，并且其中，在啟動模式中驅(qū)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(fā)電模式中，則使用基于反向?qū)ǖ臒o源整流來驅(qū)動所述基于MOSFET的橋以將從所述啟動器/發(fā)電機的主機繞組獲得的AC電轉(zhuǎn)換成DC電。

在另一方面，一種飛行器包括：發(fā)動機；連接至所述發(fā)動機的啟動器/發(fā)電機，所述啟動器/發(fā)電機具有主機、勵磁機和永磁發(fā)電機。具有基于MOSFET的橋配置的逆變器/變換器/控制器(ICC)連接至所述啟動器/發(fā)電機，并生成AC電以在啟動模式中驅(qū)動啟動器/發(fā)電機以用于啟動所述發(fā)動機，并在所述發(fā)動機已經(jīng)啟動之后在所述啟動器/發(fā)電機的發(fā)電模式中將從所述啟動器/發(fā)電機獲得的AC電轉(zhuǎn)換成DC電。主橋門極驅(qū)動器被配置成在啟動模式中使用空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)并且在發(fā)電模式中使用基于反向?qū)ǖ臒o源整流來驅(qū)動基于MOSFET的橋。

附圖說明

在圖中：

圖1圖解說明對于本主題總S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)有技術的環(huán)境。

圖2是圖1的總S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)的框圖。

圖3是圖1和2的S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)在啟動模式中的框圖。

圖4是圖1和2的S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電模式中的框圖。

圖5是圖1中的S/G的截面圖。

圖6是具有主機基于MOSFET的橋的S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)的框圖。

圖7是基于反向?qū)ǖ臒o源整流MOSFET開關方法的示例性電路圖。

圖8是S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)的框圖，負載平衡單元具有基于MOSFET的橋。

圖9是具有四橋臂基于MOSFET的橋的S/G和ICC發(fā)動機啟動和發(fā)電系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式