[發(fā)明專利]獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)及生成獨(dú)立速度變頻交流電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811249910.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN109818539A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高立軍;劉生義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): H02P9/44
• 分類號(hào): H02P9/44
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

本申請(qǐng)涉及一種獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)設(shè)備以及一種獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)設(shè)備可以包括轉(zhuǎn)子和定子，該轉(zhuǎn)子配置為相對(duì)于該定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備還可以包括磁場(chǎng)源，附接到該轉(zhuǎn)子并且配置為在該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)生成第一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中，該第一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率取決于該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。該設(shè)備還可以包括主轉(zhuǎn)子繞組，附接到該轉(zhuǎn)子并且配置為在該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)生成第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中，該第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率與該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率無關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體上涉及交流發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

飛機(jī)和其他交通工具通常包括依賴于交流電源的系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的飛機(jī)中，可以通過附接到發(fā)電機(jī)(例如，永磁發(fā)電機(jī))的初級(jí)原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)生成交流電。可以在發(fā)電機(jī)內(nèi)使用三相功率繞組，以將隨原動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流電力信號(hào)。因此，最初由單個(gè)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)生成的功率的頻率、幅值以及相位可取決于原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。

為了生成具有獨(dú)立或變頻的交流電源，傳統(tǒng)的飛機(jī)電力推進(jìn)系列可以包括功率轉(zhuǎn)換的兩個(gè)階段：第一，從生成的交流電力信號(hào)到直流(DC)功率信號(hào)的轉(zhuǎn)換；第二，從直流電力信號(hào)到獨(dú)立頻率交流電力信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這可以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行推進(jìn)或用于交通工具內(nèi)的其他交流供電裝置。具有兩個(gè)轉(zhuǎn)換器階段可以降低交流發(fā)電的效率，并且可以大大增加飛機(jī)系統(tǒng)的重量。可以存在附加的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了可以克服至少一個(gè)上述缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。例如，獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)設(shè)備可以包括轉(zhuǎn)子和定子，其中，與轉(zhuǎn)子的主繞組相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率無關(guān)。

在一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立速度變頻交流發(fā)電機(jī)設(shè)備包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子配置為相對(duì)于定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備還包括磁場(chǎng)源，附接到轉(zhuǎn)子并且被配置為在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)生成第一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中，第一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。該設(shè)備還包括主轉(zhuǎn)子繞組，附接到轉(zhuǎn)子并且被配置為在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)生成第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其中，第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率無關(guān)。

在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)源包括永磁體。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括先導(dǎo)繞組，其附接到定子并且被配置為將第一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流電力信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括發(fā)電機(jī)控制單元，其被配置為將交流電力信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以生成高頻交流電力信號(hào)并傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子，其中，高頻交流電力信號(hào)的頻率大于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括高頻變壓器，被配置為將高頻交流電力信號(hào)從定子傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子。在一些實(shí)施例中，高頻變壓器包括附接到定子的第一功率變壓器繞組和附接到轉(zhuǎn)子的第二功率變壓器繞組，其中，第一功率變壓器繞組被配置為將高頻交流電力信號(hào)傳遞到第二功率變壓器繞組。在一些實(shí)施例中，高頻變壓器省略了定子和轉(zhuǎn)子之間的接觸動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括整流器，其附接到轉(zhuǎn)子并且被配置為將高頻交流電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電力信號(hào)。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括逆變器，附接到轉(zhuǎn)子并且被配置為將直流電力信號(hào)轉(zhuǎn)換為主場(chǎng)交流電力信號(hào)，其中，利用主場(chǎng)交流電力信號(hào)驅(qū)動(dòng)主轉(zhuǎn)子繞組。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括發(fā)電機(jī)控制單元，其耦接至逆變器并且被配置為控制主場(chǎng)交流電力信號(hào)，從而控制第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度、方向、幅值或其任意組合。在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)控制單元包括附接到定子的控制電路和附接到轉(zhuǎn)子的控制電路，其中，附接到轉(zhuǎn)子的控制電路包括至少一個(gè)比例-積分-微分(PID)控制器。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)PID控制器耦接至逆變器以控制第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率，附接到轉(zhuǎn)子的控制電路包括耦接至逆變器的另外的PID控制器以控制第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的幅值。在一些實(shí)施例中，附接到定子的控制電路經(jīng)由控制信號(hào)耦合器與附接到轉(zhuǎn)子的控制電路進(jìn)行通信耦接，該控制信號(hào)耦合器包括附接到定子的至少一個(gè)第一通信盤和附接到轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)第二通信盤。在一些實(shí)施例中，第一通信盤包括光信號(hào)源，第二通信盤包括光電晶體管。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備包括主定子繞組，被配置為將第二旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流電力信號(hào)。