[發明專利]用于飛行器的轉換和輸送電能的系統

有效

• 申請號: 201980069451.1
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN112888633B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: J-P·H·薩蘭納;S·佩蒂邦;F·羅吉爾;R·默尼耶;M·阿伯德拉蒂夫
• 申請（專利權）人: 賽峰集團
• 主分類號: B64D41/00
• 分類號: B64D41/00;B64D27/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 茅翊忞

在由至少一個渦輪噴氣發動機推動的飛行器中，可以經由高壓(100、120)和/或低壓(102、122)渦輪軸從中提取動力或向其中注入動力，并且包括至少一個用于確保功率瞬變的燃氣輪機，提供了一種用于轉換和輸送電能的系統，其中，每個高壓和/或低壓渦輪軸都連接到第一雙饋送異步電機(48、50、52、54)，將第一三相AC電壓遞送到AC分配網(46)，并且將用于第一雙向AC/DC轉換器(56、58、60、62)的第二多相AC電壓將DC電壓提供到DC分配網(64)，連接到DC分配網的至少一個第二雙向DC/AC轉換器(66、68)將該DC電壓轉換為第三多相AC電壓，第三多相AC電壓供應與燃氣輪機的旋轉軸(140、160)接合的至少一個第二雙饋送電異步電機(70、72)，第二雙饋送異步電機還向AC分配網遞送第四多相交流電壓。

技術領域

本發明涉及“更多電力”推進架構的一般領域，更具體地涉及飛行器推進器的內部混合。

背景技術

大多數高動力推進解決方案使將機械動力提供到旋轉軸的一個或多個燃氣輪機作為它們的供應部。具體地，超過一定的飛行時間或一定的推進動力，電力存儲單元(例如電池、燃料電池或超級電容器)沒有足夠的性能單獨使用，因此有必要將機械動力從一個軸傳遞到一個或多個其它軸，以通過調整推進器的尺寸或通過基于輔助源提供推進協助來獲得更好的操作點。

在飛行器中轉換和輸送電能的系統通常呈現兩種類型的架構中的一種：

-最常見的DC架構，其由配備有整流器的發電機(電源)組成，這些整流器將所有AC電力全部轉換為DC，然后進行分配，之后通過逆變器將其轉換回AC電力，以便為電動馬達和不同的電力負載提供動力。這種架構允許負載和供應部的操作點完全斷開聯接，并允許軸旋轉速度從–Ωmax到+Qmax可變。

-AC架構，除了功率大于MW以外，不太普遍，其由直接聯接到電動馬達或電力負載的發電機組成。這種架構允許發動機軸的速度與不同負載的軸的速度之間的固定聯接，并且由于消除了功率轉換器，因此允許高效率和更好的可靠性。

對于渦輪噴氣發動機的內部混合，僅存在DC架構的解決方案，因為旋轉速度是可變的，因此無法設想AC架構。

圖3示出了在由兩個渦輪噴氣發動機10、12推進的SMR(短中程)型飛行器的背景下的這種已知架構，每個噴氣發動機在每個機翼下方，可以經由其高壓HP和/或低壓LP渦輪軸在其上獲取動力或注入動力。通常設置在飛行器的機身末端的兩個燃氣輪機14、16也可用于提供功率瞬變。在該DC架構中，兩個渦輪噴氣發動機的HP?100、120和BP?102、122軸中的每個通常通過永磁體(MSAP)連結到同步電機18、20、22、24，從而為AC/DC靜態轉換器26、28、30、32遞送三相交流電壓，在DC分配網34上提供DC電壓(通常為±270V?DC)。連接到該網絡的兩個逆變器36、38將該DC電壓轉換為三相AC電壓，為兩個同步電機40、42供應電力，每個同步電機與燃氣輪機14、16的旋轉軸140、160接合。所有大功率電氣保護器(接觸開關和其它斷路器未示出)都設置在DC分配網上。儲存單元44也可以直接并聯安裝在DC分配網上。

然而，這樣的架構確實有許多缺點：永磁電機內部的短路故障必須予以解決，因為它被認為是至關重要的，并且必然涉及冗余(因此增加了重量)，靜態轉換器的損耗導致相關的發電機的損耗，這使任何重新配置變得困難，或者在此還涉及為每種類型的轉換器增加冗余(因此仍然增加了重量)，保護器的質量增加，因為架構是DC電壓，并且由于沿著線路進行的多次轉化，因此降低了線路的總體效率(約80％的效率)。

發明內容

因此，本發明的主要目的是通過提出一種特別適合于飛行器內部混合的新架構來減輕這些缺點。