BR102015027124A2 - sistema de motor mais-elétrico, e, método de controle de um sistema de motor mais-elétrico - Google Patents

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Jacek F Gieras
Jason B Solomonides
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Abstract

sistema de motor mais-elétrico, e, método de controle de um sistema de motor mais-elétrico um sistema de motor mais-elétrico (mee) configurado para operar em uma pluralidade de módulos de operação incluem um primeiro subsistema de geração de energia e um segundo subsistema de geração de energia. o primeiro subsistema de geração de energia é configurado para dar saída a energia elétrica para um primeiro barramento de energia. o segundo subsistema de geração de energia é configurado para dar saída à energia elétrica para um segundo barramento de energia. o sistema mee inclui adicionalmente um módulo eletrônico de armazenamento e distribuição de fonte/carga (slmd) em comunicação de energia e sinal com cada um do primeiro subsistema de geração de energia, do segundo subsistema de geração de energia e da pluralidade de subsistemas elétricos. o módulo eletrônico slmd é configurado para operar seletivamente o sistema mee em um dentre um primeiro modo de operação e um segundo modo de operação entre uma pluralidade de modos de operação. os modos de operação primeiro e segundo ajustam a distribuição da primeira e da segunda energia elétrica aos barramentos de energia primeiro e segundo.

Description

“SISTEMA DE MOTOR MAIS-ELÉTRICO, E, MÉTODO DE CONTROLE DE UM SISTEMA DE MOTOR MAIS-ELÉTRICO” ESTADO DA TÉCNICA
[001] A presente invenção refere-se, em linhas gerais, a sistemas de motores mais-elétricos (MEE) e, mais especificamente, a uma arquitetura de sistema eletrônico incluída em um sistema MEE.
FUNDAMENTOS
[002] Recentes tendências na indústria aeronáutica a buscar aeronaves mais leves e eficazes conduziram ao desenvolvimento de sistemas de aeronaves mais-elétricas (MEA) e motores mais-elétricos (MEE). Estes sistemas MEA tradicionais destinam-se a substituir um ou mais sistemas pneumáticos com sistemas movidos a eletricidade. Em sistemas pneumáticos tradicionais, por exemplo, o Sistema de Controle Ambiental (ECS) e o Sistema de Proteção Anti-Gelo Para Asas (IPS) dependem de arquiteturas pneumáticas mecânicas que utilizam ar quente purgado a partir do motor para "energizar" o respectivo sistema. Quando implementa os mesmos sistemas em um sistema MEA, no entanto, ar purgado não é exigido porque os sistemas são eletricamente acionados.
[003] Sistemas MEE convencionais incluem acessórios de motor acionados por caixa de velocidades, um sistema de geração de energia primário que fornece energia exclusivamente ao sistema de motor e um sistema de geração de energia secundário que fornece energia exclusivamente a uma hélice de passo. Portanto, cada qual dos sistemas de geração de energia primário e secundário tradicionalmente exigem seus próprios sistemas de geração de backup respectivos, os quais elevam os custos, o peso físico e a complexidade dos sistemas convencionais MEE.
SUMÁRIO
[004] De acordo com uma modalidade não-limitante, um sistema de motor mais-elétrico (MEE) configurado para operar em uma pluralidade de módulos de operação incluem um primeiro subsistema de geração de energia e um segundo subsistema de geração de energia. O primeiro subsistema de geração de energia é configurado para dar saída a energia elétrica para um primeiro barramento de energia. O segundo subsistema de geração de energia é configurado para dar saída à energia elétrica para um segundo barramento de energia. O sistema MEE inclui adicionalmente um módulo eletrônico de armazenamento e distribuição de fonte/carga (SLMD) em comunicação de energia e sinal com cada um do primeiro subsistema de geração de energia, do segundo subsistema de geração de energia e da pluralidade de subsistemas elétricos. O módulo eletrônico SLMD é configurado para operar seletivamente o sistema MEE em um dentre um primeiro modo de operação e um segundo modo de operação entre uma pluralidade de modos de operação. Os modos de operação primeiro e segundo ajustam a distribuição da primeira e da segunda energia elétrica aos barramentos de energia primeiro e segundo que são eletricamente conectados, respectivamente, aos subsistemas elétricos primeiro e segundo.
[005] De acordo com outra modalidade não-limitante, um método de controle sistema de motor mais-elétrico (MEE) compreende dar saída à energia elétrica para um primeiro barramento de energia usando-se um primeiro subsistema de geração de energia, e dar saída à energia elétrica para um segundo barramento de energia diferente do primeiro usando-se um segundo subsistema de geração de energia diferente do primeiro subsistema de geração de energia. O método inclui adicionalmente a operação seletiva do sistema MEE em um de um dentre um primeiro modo de operação ou segundo modo de operação entre a pluralidade de modos de operação. Os modos de operação primeiro e segundo ajustam a distribuição de energia elétrica aos barramentos de energia primeiro e segundo eletricamente conectados aos subsistemas elétricos primeiro e segundo.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS O objeto que é tido como a invenção é especificamente salientado e distintamente reivindicado nas reivindicações à conclusão do relatório descritivo. Tanto os recursos precedentes quando outros, bem como vantagens da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com as figuras anexas, nas quais: A FIG. 1 é um diagrama em blocos de um sistema MEE de acordo com uma modalidade não-limitando da divulgação; A FIG. 2 é um diagrama esquemático elétrico de um subsistema de geração de energia primário de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação; A FIG. 3A é um diagrama em blocos elétrico de um subsistema de geração de energia secundário de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação; A FIG. 3B é um diagrama em bloco elétrico de um subsistema de geração de energia secundário de acordo com outra modalidade não-limitante; A FIG. 3C é um diagrama em bloco elétrico de um subsistema de geração de energia secundário de acordo com mais uma modalidade não-limitante; A FIG. 3D é um diagrama em bloco elétrico de um subsistema de geração de energia secundário de acordo com mais outra modalidade não-limitante; A FIG. 3E é um diagrama em bloco elétrico de um subsistema de geração de energia secundário de acordo com mais uma outra modalidade não-limitante; A FIG. 4 é um diagrama em blocos de um módulo de controle de acessórios de motor eletrônico 110 de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação; A FIG. 5 é um diagrama em blocos de um módulo de controle de hélice de passo elétrico de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação; A FIG. 6 é um diagrama esquemático elétrico de um módulo eletrônico de armazenamento e distribuição de carga/fonte (SLMD) de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação; e A FIG. 7 é um fluxograma que ilustra um método de controle de um sistema MEE de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[006] Com referência à FIG. 1, um sistema de motor mais-elétrico (MEE) 100 é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante da divulgação. O sistema MEE 100 pode ser implementado, por exemplo, em um veículo aeronáutico, e configurado para distribuir energia a vários subsistemas elétricos da aeronave. De acordo com uma modalidade não-limitante, o sistema MEE 100 é configurado para operar em uma pluralidade de modos de operação de modo a controlar a maneira como a energia é distribuída aos vários subsistemas elétricos da aeronave. Por exemplo, o modo de operação do sistema MEE 100 pode ser comutado a um primeiro modo de operação (por exemplo, um modo normal) e um segundo modo de operação (por exemplo, um modo auxiliar), tal como se discutirá mais detalhadamente abaixo. Um módulo de controle de sistema 103 (por exemplo, um módulo de controle de voo) pode ser provido para desempenhar várias decisões de controle relacionadas à falha de operação tolerante, qualidade da energia e decisões de modo de operação.
[007] O sistema MEE 100 inclui um primeiro subsistema de geração de energia 102, um segundo subsistema de geração de energia 104 e um módulo eletrônico de armazenamento e distribuição de fonte/carga (SLMD) 106. O primeiro subsistema de geração de energia 102 é configurado para dar saída à energia elétrica para um primeiro barramento de energia que aciona um primeiro subsistema elétrico 108. De acordo com uma modalidade, o primeiro subsistema de geração de energia 102 inclui uma máquina de relutância comutada acionada por uma haste giratória de alta velocidade (não ilustrada) e um conversor de energia. O primeiro subsistema elétrico 108 inclui um módulo de controle de acessório de motor eletrônico 110 para sustentar a operação de um motor de turbina 112. O módulo de controle acessório de motor eletrônico 110 é configurado para dar saída a um ou mais sinais elétricos para controlar o motor de turbina 112 em conjunto com vários componentes de sistema de motor, incluindo, mas não se limitando a, uma bomba de combustível, uma bomba de petróleo, um acionador de palhetas.
[008] De acordo com uma modalidade, o sistema MEE 100 inclui um conjunto de freios eletromagnéticos 109 em comunicação elétrica com o 106. O conjunto de freio eletromagnético 109 está configurado para reduzir a velocidade giratória da haste de alta velocidade, caso necessário. Por exemplo, as pás do motor são acionadas pelo fluxo de ar e o torque resultante é transmitido ao motor núcleo que faz com que o motor percebe um caso de velocidade excessiva, o que pode aumentar a velocidade giratório para além dos limites da concepção. O conjunto de freio eletromagnético 109 pode ser usado para proteger o motor de turboélice de excessos de velocidade que possam ocorrer durante a transição de ângulo (mudança de passo) das pás.
[009] O segundo subsistema de geração de energia 104 é diferente do primeiro subsistema de geração de energia 102 e é configurado para dar saída à energia elétrica para um segundo barramento de energia que aciona um segundo subsistema elétrico 114. De acordo com uma modalidade, o segundo subsistema de geração de energia 102 é montado como um gerador sincrônico de campo enrolado que é acionado por uma haste de velocidade lenta na saída da caixa de velocidade de redução de velocidade 115. O segundo subsistema elétrico 114 inclui um subsistema de hélice de passo variável 114, por exemplo, tendo um módulo eletrônico de controle de passo 116 em comunicação elétrica com uma ou mais hélices de passo variável 118 da aeronave. O módulo eletrônico de controle de passo 116 é alimentado pelo sistema de geração de energia secundário 104 que controla a posição e/ou passo da hélice de aeronave 118, tal como compreendido por alguém moderadamente versado na técnica.
[0010] O módulo SLMD eletrônico 106 provê distribuição de energia elétrica nos barramentos de energia conectados ao primeiro subsistema elétrico 108, ao segundo subsistema elétrico 114 e a outras cargas elétricas 107 conectadas ao sistema MEE 100. O módulo SLMD eletrônico 106 está configurado para operar seletivamente o sistema MEE 100, quer no primeiro modo de operação ou no segundo modo de operação. Os modos de operação primeiro e segundo ajustam a distribuição das energias primeira e segunda ao primeiro subsistema elétrico 108 e ao segundo subsistema elétrico 114. De acordo com uma modalidade não-limitante, o módulo SLMD 106 é configurado para determinar se o sistema MEE 100 está operando normalmente ou se há falha com base na primeira saída de energia a partir do primeiro subsistema de geração de energia 102 e/ou da segunda saída de energia a partir do segundo subsistema de geração de energia 104. Por exemplo, quando cada uma dentre a primeira energia e a segunda energia é superior a ou igual a um valor de limiar de energia, o módulo SLMD 106 determina que o sistema MEE 100 está funcionando normalmente. No entanto, quando ou a primeira energia ou a segunda energia é inferior ao valor de limiar de energia, o módulo SLMD 106 determina que há falha no sistema MEE 100. Por conseguinte, o módulo SLMD 106 inicializa o primeiro modo de operação quando o sistema 100 MEE está operando normalmente, e inicializa o segundo modo de operação quando há falha ou falhas no sistema MEE 100. Entende-se que limiares de energia individuais podem ser atribuídos ao primeiro subsistema de geração de energia 102 e ao segundo subsistema de geração de energia 104, respectivamente. Desta forma, o primeiro subsistema de geração de energia 102 é determinado como defeituoso quando o nível de energia elétrica do primeiro barramento de energia é inferior a um primeiro valor de limiar de energia, por exemplo, e o segundo subsistema de geração de energia 104 é determinado como defeituoso quando a energia elétrica do segundo barramento de energia é inferior ao segundo valor de limiar de energia. Entende-se igualmente que os valores de limiar de energia primeiro e segundo podem ser configurados como iguais, ou podem ser configurados como diferentes.
[0011] Quando o primeiro modo de operação é inicializado, o módulo SLMD eletrônico 106 distribui a primeira e a segunda energia independentemente ao primeiro subsistema elétrico 108 e ao segundo subsistema elétrico 114, respectivamente. Quando se inicializa o segundo modo de operação, no entanto, o módulo eletrônico SLMD 106 distribui comumente uma dentre a primeira ou segunda energia a cada um dentre o primeiro subsistema elétrico 108 e o segundo subsistema elétrico 114. De acordo com uma modalidade não-limitante, o módulo SLMD eletrônico 106 conecta o primeiro subsistema de geração de energia 102 tanto ao primeiro subsistema elétrico 108 e ao segundo subsistema elétrico 114 em resposta à inicialização do segundo modo de operação. De acordo com outra modalidade não-limitante, por exemplo, o módulo eletrônico SLMD 106 conecta o segundo subsistema de geração de energia 104 tanto ao primeiro subsistema elétrico 108 e ao segundo subsistema elétrico 114 em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
[0012] O módulo electrónico SLMD 106 também está configurado para ajustar o nível de energia gerado pelo primeiro subsistema de geração de energia 102 e o segundo subsistema de geração de energia 104 com base no modo de operação do sistema MEE 100. Por exemplo, o módulo SLMD 106 pode dar saída a um sinal que comanda o primeiro subsistema de geração de energia 102 e o segundo subsistema de geração de energia 104 a darem saída à energia elétrica para o primeiro e o segundo barramento de energia, a um percentual da energia total disponível em resposta à inicialização do primeiro modo de operação. Quando o segundo modo de operação é inicializado, no entanto, o módulo SLMD eletrônico 106 pode dar saída a um sinal que comanda ou o primeiro subsistema de geração de energia 102 ou o segundo subsistema de geração de energia 104 a dar saída à energia elétrica ao primeiro ou segundo barramento de energia, respectivamente, à máxima energia (por exemplo, 100%). A energia total é então comumente distribuída ao primeiro subsistema elétrico 108 ou ao segundo subsistema elétrico 114, tal como descrito acima.
[0013] Passando agora à FIG. 2, um diagrama elétrico esquemático de um subsistema de geração de energia primário 102 é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante. O subsistema de geração de energia primário 102 está em comunicação elétrica com o módulo SLMD 106 através de um ou mais barramentos de energia primários 200. O subsistema de geração de energia primário 102 inclui um gerador/iniciador de relutância comutada multifásica tolerante a falhas. Por exemplo, o subsistema de geração de energia primário 102 pode ser montado como um par de sistemas trifásicos 120a/120b, os quais definiríam um gerador/iniciador de relutância comutada hexafásico. Embora sejam ilustradas seis fases, o número de fases não se limita a este. Cada fase opera de maneira completamente independente uma da outra elétrica e magneticamente. O subsistema de geração de energia primário 102 pode operar de forma fiável a altas velocidades (por exemplo, superiores a aproximadamente 20.000 rpm) e em ambientes de alta temperatura. A operação em altas velocidades permite menor peso/tamanho de design do sistema elétrico de geração de energia.
[0014] Cada fase inclui uma pluralidade de dispositivos de comutação 122 e díodos 124 em conexão elétrica com uma carga indutiva 126. Os dispositivos de comutação incluem, por exemplo, dispositivos de energia SiC 122, que possibilitam a integração de conversor de energia ao invólucro do subsistema de geração de energia primário 102. Por conseguinte, o subsistema de geração de energia primário 102 fornece energia elétrica ao módulo SLMD eletrônico 106 quando o primeiro modo de operação é habilitado. De acordo com uma modalidade não-limitante, o subsistema de geração de energia primário 102 e configurado para operar como um inversor que pode efetivamente operar o subsistema de geração de energia primário 102 como um motor para acionar o motor 112. Compreende-se que energia de batería pode ser igualmente provida no intuito de facilitar o arranque do motor, tal como entendido por um indivíduo moderadamente versado na técnica.
[0015] Com referência à FIG. 3 A, um diagrama elétrico em bloco de um subsistema de geração de energia secundário 104a é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante. O subsistema de geração de energia secundário 104a está em comunicação elétrica com o módulo SLMD eletrônico 106 por meio de um ou mais barramentos de energia secundários 202, um ou mais barramentos de excitação de energia 204, e/ou um ou mais barramentos de comunicação redundante 206. O módulo SLMD eletrônico 106 inclui uma unidade de gerador sincrônico de campo enrolado 128 acionada por uma haste comum de baixa velocidade (não mostrada). A velocidade mais baixa de operação provida pela haste de baixa velocidade possibilita operação fiável e consistente da unidade de gerador sincrônico de campo bobinado 128. A unidade de gerador sincrônico de campo bobinado 128 inclui uma bobinagem de armadura principal 135 instalada em uma estrutura estacionária 130 e uma bobinagem de campo principal giratória 136 instalada em uma estrutura giratória 132. A corrente que flui através do bobinamento de campo principal 136 é regulada em resposta a uma tensão de barramento DC à saída de um circuito de retificação de seis pulsos 138. De acordo com pelo menos uma modalidade, o segundo subsistema de geração de energia 104a está em comunicação elétrica com o módulo SLMD eletrônico 106. Desta maneira, o segundo subsistema de geração de energia 104a é configurado para controlar energia regenerativa a partir do segundo subsistema elétrico 114 (por exemplo, o subsistema de hélice de passo variável) ao módulo SLMD 106 controlando-se o fluxo de corrente através do bobinamento de campo principal 136.
[0016] A unidade de gerador sincrônico de campo bobinado 128 inclui adicionalmente um transformador de energia giratório 140. O transformador de energia giratório 140 inclui um bobinamento estacionário 142 instalado na estrutura estacionária 130 que transfere energia ao bobinamento giratório 144 instalado na estrutura giratória 132. A energia de saída recebida no bobinamento giratório 144 é retificada pelo conversor de energia giratório 134, o qual está em comunicação elétrica com um segundo subsistema elétrico 114 (por exemplo, o subsistema de hélice de passo variável). Desta forma, a saída de energia DC do conversor de energia giratório 134 pode alimentar o módulo eletrônico de controle de passo 116.
[0017] O subsistema de geração de energia secundário 104a inclui adicionalmente um transformador de comunicação giratório 146. O conversor de energia giratório 134 controla a corrente que flui através do bobinamento de campo principal 136. O controle de corrente tem base em uma saída de controle de sinal a partir de uma unidade decodificadora/codificadora 148. Por exemplo, o transformador de comunicação giratório 146 inclui um bobinamento primário 150 e um bobinamento secundário 152. Comunicação elétrica entre o módulo SLMD 106 e o subsistema gerador de energia secundário 104a é conseguida modulando-se um sinal aplicado ao primeiro bobinamento 150 usando uma primeira unidade moduladora/desmoduladora 154. O sinal recebido no bobinamento secundário 152 é, em seguida, desmodulado por uma segunda unidade moduladora/desmoduladora 156 e transferido a uma unidade decodificadora/codificadora 148 para controlar a corrente no principal de campo bobinado 136 da unidade de gerador sincrônico de campo bobinado 128 controlando-se o ciclo de dever de comutações do conversor unifásico do conversos de energia giratório 134. A comunicação entre o subsistema de geração de energia secundário 104a e o módulo SLMD 106 é bidirecional, de modo a possibilitar o monitoramento de sinais de feedback por parte do módulo de controle de sistema 103. Desta forma, o módulo de controle de sistema 103 pode desempenhar diversas decisões de controle relacionadas a operações tolerantes a falha, qualidade da energia e modos de operação do sistema MEE 100.
[0018] Passando agora à FIG. 3B, um diagrama elétrico em bloco de um subsistema de geração de energia secundário 104b é ilustrado de acordo com outra modalidade não-limitante. Nesta modalidade, o secundo subsistema de geração de energia 104b inclui um único gerador sincrônico de campo bobinado que é controlado usando-se controladores de energia eletrônicos em estado sólido (SSPCs) 153 de ambos os barramentos giratórios DC. Desta maneira, uma operação tolerante a falhas pode ser alcançada.
[0019] Passando agora à FIG. 3C, um diagrama elétrico em bloco de um subsistema de geração de energia secundário 104c é ilustrado de acordo com outra modalidade não-limitante. Nesta modalidade, o subsistema de geração de energia secundário 104c pode ser implementado como sistema auxiliar para alimentar o sistema de controle de passe, caso o subsistema de geração de energia primário 102 seja usado e dimensionado para dar suporte a uma pluralidade de subsistemas, incluindo, mas não se limitando a, o primeiro subsistema elétrico 108 (por exemplo, o módulo de acessórios de máquina 110), o segundo subsistema elétrico 114 (por exemplo, o módulo de controle de passo eletrônico 116) e um barramento de aeronave 201. A modalidade ilustrada na Fig. 3C inclui adicionalmente o resistor de energia 158 para dissipar energia regenerativa do subsistema elétrico 114.
[0020] Passando agora à FIG. 3D, um diagrama elétrico em bloco de um subsistema de geração de energia secundário 104d é ilustrado de acordo com mais outra modalidade não-limitante. Nesta modalidade, o conversor de energia giratório de 6-pulsos 134 é substituído por um circuito retificador ativo giratório 160. Além disso, uma unidade retificadora ativa/inversora eletrônica 162 é conectada ao bobinamento estacionário 142. Por conseguinte, o fluxo de energia bidirecional é alcançado de modo a distribuir energia regenerativa a partir do segundo subsistema elétrico 114 (por exemplo, o subsistema de hélice de passo variável) ao módulo SLMD eletrônico 106.
[0021] Passando agora à FIG. 3E, um diagrama elétrico em bloco de um subsistema de geração de energia secundário 104e é ilustrado de acordo com mais outra modalidade não-limitante. Nesta modalidade, o transformador de energia giratório ilustrado nas FIGS. 3A-3D pode ser substituído por um excitador sincrônico elétrico 164. Um circuito conversor monofásico 165 regula a corrente na bobina de excitação do excitador sincrônico 164 em resposta à tensão de barramento de energia de controle de passo para atingir seu exigido. O circuito conversor monofásico 165 é configurado como uma topologia de dois comutadores-dois díodos (2S-2D) ilustrada no bloco 134 da Fig. 3A.
[0022] Passando agora à FIG. 4, um diagrama de blocos de um módulo de controle acessório para motor eletrônico 110 é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante. O módulo de controle acessório para motor eletrônico 110 está em comunicação elétrica com o módulo SLMD eletrônico 106 por meio do barramento de comunicação redundante 206 e/ou barramento de energia de acessórios de motor 208. O módulo de controle acessório para motor eletrônico 110 controla diversos acessórios de motor e componentes de motor incluindo, mas não se limitando a, bombas, acionadores e válvulas acionadas por motores elétricos correspondentes. Por exemplo, diversos motores elétricos recebem sinais elétricos correspondentes a partir do módulo de controle acessório para motor eletrônico 110 e utilizam dupla redundância devido a funções críticas de voo. Os motores podem ser de relutância comutada (SR) ou máquina de PM de fluxo regulado (FRPMM) para possibilitar des-excitaçâo durante condições de falha e manter a tolerância a falhas requerida. De acordo com uma modalidade, a energia regenerativa durante a inversão do acionador pode ser distribuída ao módulo eletrônico SLMD 106.
[0023] Com referência à FIG. 5, um diagrama de blocos de um módulo eletrônico de controle de passo 116 é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante. O módulo eletrônico de controle de passo 116 está em comunicação elétrica com o módulo eletrônico SLMD 106 por meio de um barramento de energia de passo 210 e/ou um barramento de comunicação de passo 212. De acordo com uma modalidade, o 116 inclui um sistema de controle de passo elétrico que inclui controladores de motor redundantes 168 e motores de passo AC 170, que se encontram instalados na estrutura rotativa 132. Os motores de passo AC 170 conduzem um acionador de parafuso esférico 172 para variar o passo de uma ou mais pás da hélice (não ilustrada). De acordo com uma modalidade, os motores de passo AC 170 podem ser de relutância comutada (SR) ou máquinas PM reguladas por fluxo (FRPMM) para alcançar a tolerância a falha exigida e comunalidade de design com os acessórios de motor acionados por motor.
[0024] Passando agora à FIG. 6, um diagrama esquemático elétrico de um módulo SLMD eletrônico 106 é ilustrado de acordo com uma modalidade não-limitante. O módulo SLMD 106 está em comunicação elétrica com 102, 103, 104, 107, 108, 109 e 114 por meio de uma ou mais conexões de barramento elétrico. As conexões de barramento incluem, mas não se limitam a, o barramento de energia primário 200, o barramento de aeronave 201, o barramento de energia secundário 202, o barramento de excitação 204, o barramento de energia de acessórios de motor 208, o barramento de energia de passo 210, o barramento de comunicação de passo 212 e um barramento de energia de controle de freio 214. Um barramento coletor principal 216 que inclui carris positivos e negativos pode encontrar-se conectado aos vários barramentos de energia 200,201,202,210,212,206,214,208 de modo a possibilitar e/ou fluxo de energia entre um ou mais dos módulos elétricos (por exemplo, o primeiro subsistema de geração de energia 102, o segundo subsistema de geração de energia 104) e/ou subsistemas elétricos (por exemplo, o primeiro subsistema elétrico 108, o segundo subsistema elétrico 114). O módulo SLMD 106 inclui vários barramentos SSPCs 174 que controlam a distribuição de energia entre o barramento coletor 216 e os módulos de energia associados. Controle dos SSPCs é alcançado por meio do barramento de comunicação redundante 206. Um controlador redundante 176 provê controle supervisionante de distribuição e armazenamento de carga e fonte no interior do turboélice MEE e carga de aeronave 107 e interface de comunicação entre o SLMD e o módulo de controle de sistema 103 (por exemplo, um módulo de controle de voo).
[0025] O barramento coletor 216 recebe energia a partir de canais de geração de energia primários e secundários conectados ao 102 e 104, respectivamente. Uma bateria (não ilustrada) pode também estar conectada a um barramento de aeronave 201 para prover energia de bateria que facilite o arranque do motor. De acordo com uma modalidade não-limitante, o barramento coletor 216 é um barramento DC de alta tensão (HVDC) (por exemplo, aproximadamente 270 Vdc) qu possibilita redução do peso do sistema devido a correntes de operação mais baixas.
[0026] Passando agora à FIG. 7, um fluxograma ilustra um método de controle de um sistema MEE de acordo com uma modalidade não-limitante. O método começa à operação 700 e dão saída a uma primeira energia usando-se um primeiro subsistema de geração de energia à operação 702. Na operação 704, uma segunda energia diferente da primeira energia tem saída usando-se um segundo subsistema de geração de energia diferente do primeiro subsistema de geração de energia. Na operação 706, faz-se uma determinação quanto a se o sistema MEE contém falha eletrônica. Se não existe falha elétrica (por exemplo, o sistema MEE está operando normalmente), a primeira e a segunda energia são distribuídas independentemente ao primeiro e ao segundo subsistema elétrico, respectivamente, na operação 708, e o método retoma à operação 706 para continuar monitorando possíveis falhas elétricas. Se, no entanto, existe falha elétrico ou no primeiro subsistema de geração de energia ou no segundo subsistema de geração de energia, por exemplo, uma dentre a primeira ou segunda energia é distribuída tanto ao primeiro quanto ao segundo subsistema elétrico na operação 710, e o método termina na operação 712.
[0027] Conforme utilizado neste documento, o termo "módulo" refere-se a um módulo de hardware incluindo um Circuito Integrado de Aplicação Específica (ASIC), um circuito eletrônico, um processador (compartilhado, dedicado ou grupai) e memória que execute um ou mais programas de software ou firmware, um circuito de lógica combinacional e/ou outros componentes adequados que proveem a funcionalidade descrita.
[0028] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em ligação com apenas um número limitado de modalidades, deve ser prontamente entendido que a invenção não está limitada a tais modalidades divulgadas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes, até agora não descritas, mas que são comensuráveis com o espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas, é para ser entendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das modalidades descritas. Consequentemente, a invenção deve ser vista como limitada pela descrição precedente, limitando-se apenas pelo escopo das reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Sistema de motor mais-elétrico (MEE) configurado para operar em uma pluralidade de modos de operação, sendo o sistema MEE caracterizado pelo fato de compreender: um primeiro subsistema de geração de energia configurado para dar saída à energia elétrica para um primeiro barramento de energia; um segundo subsistema de geração de energia diferente do primeiro subsistema de geração de energia, estando o segundo subsistema de geração de energia configurado para dar saída à energia elétrica para um segundo barramento de energia diferente do primeiro barramento de energia; e um módulo eletrônico de distribuição e armazenamento de carga/fonte (SLMD) em comunicação de energia e sinal com cada um dentro o primeiro e o segundo subsistema de geração de energia e uma pluralidade de subsistemas elétricos, sendo o módulo SLMD configurado para operar seletivamente o sistema MEE em um dentro um primeiro modo de operação ou um segundo modo de operação entre a pluralidade de modos de operação, ajustando o primeiro e segundo modo de operação a distribuição da primeira e segunda energia elétrica aos barramentos de energia primeiro e segundo conectados à pluralidade de subsistemas elétricos.
2. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo SLMD eletrônico distribui a primeira e a segunda energia elétrica independentemente aos subsistemas elétricos de barramento de energia primeiro e segundo, respectivamente, em resposta à inicialização do primeiro modo de operação, e em que o módulo SLMD eletrônico comumente distribui uma dentre a primeira e segunda energia a cada um dentre os barramentos de energia primeiro e segundo dos subsistemas elétricos em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
3. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo SLMD eletrônico conecta o primeiro subsistema gerador de energia tanto ao primeiro quanto ao segundo barramento de energia de subsistemas elétricos em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
4. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo SLMD conecta o segundo subsistema de geração de energia tanto ao primeiro quanto ao segundo barramento de energia dos subsistemas elétricos em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
5. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo SLMD inicializa o primeiro modo de operação quanto um nível de energia de cada um dentre o primeiro e segundo barramento de energia são superiores ou iguais a um valor de limiar de energia, e inicializa o segundo modo de operação quando o nível de energia de pelo menos dentre um primeiro e segundo barramento de energia é inferior ao valor de limiar de energia.
6. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro subsistema de geração de energia compreende: um gerador/acionador de relutância comutada multifásica configurado para dar saída ao primeiro sinal de energia para o módulo SLMD; e em que o segundo subsistema de geração de energia compreende: pelo menos um gerador sincrônico de campo bobinado incluindo um conversor de energia giratório que regula uma corrente de campo principal, e um retifícador multifásico que retifica a saída do conversor de energia giratório para gerar o segundo sinal de energia e dá saída ao segundo sinal de energia para o módulo SLMD.
7. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um gerador sincrônico de campo bobinado inclui um bobinamento de armadura de gerador conectado eletricamente ao segundo barramento de energia, e em que o retificador multifásico é um retificador trifásico que retifica energia AC no bobinamento de armadura de gerados para gerar a energia elétrica.
8. Sistema MEE de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro subsistema elétrico controla a operação de um motor de uma aeronave; e em que o segundo subsistema elétrico controla uma hélice de passo de uma aeronave.
9. Método de controle de um sistema de motor mais-elétrico (MEE), sendo o método caracterizado por compreender: dar saída à energia elétrica para um primeiro barramento de energia usando um primeiro subsistema de geração de energia; dar saída de energia elétrica para um segundo barramento de energia diferente do primeiro barramento de energia usando um segundo subsistema de geração de energia diferente do primeiro subsistema de geração de energia; e operar seletivamente o sistema MEE em um dentre um primeiro modo de operação ou um segundo modo de operação entre a pluralidade de modos de operação, ajustando o primeiro e segundo modo de operação a distribuição de energia elétrica ao primeiro e segundo barramento de energia que são, cada qual, conectados ao primeiro e segundo subsistemas respectivos.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda: a distribuição de energia elétrica ao primeiro e segundo barramento de energia independentemente do primeiro e segundo subsistema elétrico, respectivamente, em resposta à inicialização do primeiro modo de operação;e a distribuição de energia elétrica a um dentre o primeiro e o segundo barramento de energia de cada um dentre o primeiro e segundo subsistema elétrico em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a conexão do primeiro subsistema de geração de energia tanto ao primeiro e ao segundo subsistema elétrico em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender conectando o segundo subsistema de geração de energia tanto ao primeiro quanto ao segundo subsistema elétrico em resposta à inicialização do segundo modo de operação.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreender o primeiro modo de operação quando um nível de energia de cada um dentre o primeiro e segundo barramento de energia é superior ou igual ao valor de limiar de energia; inicializando-se o segundo modo de operação quanto pelo menos um dentre o primeiro sinal de energia e segundo sinal de energia são inferiores ao valor de limiar de energia.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro subsistema de geração de energia compreende: um gerador/acionador de relutância comutada multifásico configurado para dar saída à energia elétrica para o módulo SLMD; e em que o segundo subsistema de geração de energia compreende: pelo menos um gerador sincrônico de campo bobinado incluindo um conversor de energia giratório que regula uma corrente de campo principal, e um retificador trifásico que retifica energia AC em um bobinamento de armadura de gerador para gerado energia elétrica no segundo barramento de energia, distribuindo o segundo barraraento de energia a energia elétrica a partir do retificador trifásico ao módulo SLMD.
15. Sistema MEE como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender uma operação de controle de um motor de uma aeronave usando os primeiros controles de subsistema elétricos, e controlando operação de uma hélice de passo da aeronave usando o segundo controle de subsistema elétrico
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10608565B2 (en) 2017-12-07 2020-03-31 General Electric Company Systems and methods for rotating a crankshaft to start an engine

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5422517A (en) 1993-05-26 1995-06-06 United Technologies Corporation Control of electric loads during generator failure in a multi-generator system
US5481648A (en) 1993-12-23 1996-01-02 United Technologies Corp. Fuzzy logic method and apparatus for changing the position of turbine blades via an induction motor, brake and a position lock.
US5451141A (en) 1993-12-23 1995-09-19 United Technologies Corporation Propeller pitch change machanism with inductive brake and motor
US6011377A (en) 1994-03-01 2000-01-04 Hamilton Sundstrand Corporation Switched reluctance starter/generator system and method of controlling same
US6992403B1 (en) * 2001-03-08 2006-01-31 Pacific Scientific Electric power and start system
US8213136B2 (en) 2007-08-16 2012-07-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Engine having power bus fault short circuit control with a disconnection switch
US7952220B2 (en) 2007-09-21 2011-05-31 Hamilton Sundstrand Corporation Generator for gas turbine engine having main DC bus accessory AC bus
US8217616B2 (en) 2007-11-02 2012-07-10 HJamilton Sundstrand Corporation Electric motor control with buck boost converter
US8076882B2 (en) 2007-12-26 2011-12-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Motor drive architecture with active snubber
US8209107B2 (en) 2008-01-23 2012-06-26 Hamilton Sundstrand Corporation Electric motor for fuel pump with improved shutdown features
US7777384B2 (en) 2008-04-02 2010-08-17 Hamilton Sundstrand Corporation Permanent magnet dynamoelectric machine with variable magnetic flux excitation
US7852049B2 (en) 2008-04-20 2010-12-14 Hamilton Sundstrand Corporation Dual channel power generation system
US8162611B2 (en) 2008-07-15 2012-04-24 Hamilton Sundstrand Corporation Controllable pitch propeller with electrical power generation
GB0816637D0 (en) 2008-09-12 2008-10-22 Rolls Royce Plc Blade Pitch Control
US8237416B2 (en) 2008-12-09 2012-08-07 Hamilton Sundstrand Corporation More electric engine with regulated permanent magnet machines
US8134331B2 (en) 2009-05-08 2012-03-13 Hamilton Sundstrand Corporation Motor drive system with flux regulated PM generator
US8148867B2 (en) 2009-08-10 2012-04-03 Hamilton Sundstrand Corporation Permanent magnet brushless machine with magnetic flux regulation
US8461732B2 (en) 2009-09-15 2013-06-11 Hamilton Sundstrand Corporation Transverse regulated flux alternator
US8390160B2 (en) 2010-01-14 2013-03-05 Hamilton Sundstrand Corporation Compact electromechanical actuator
US8390151B2 (en) 2010-03-10 2013-03-05 Hamilton Sundstrand Corporation SSPC with active current limiting
FR2959279B1 (fr) 2010-04-23 2016-02-26 Hispano Suiza Sa Demarreur-generateur de turbomachine et procede pour sa commande
US8344544B2 (en) 2010-05-19 2013-01-01 Hamilton Sundstrand Corporation Bus-tie SSPCS for DC power distribution system
US8519686B2 (en) 2010-05-19 2013-08-27 Hamilton Sundstrand Corporation SSPC for soft start of DC link capacitor
US8553373B2 (en) 2011-08-25 2013-10-08 Hamilton Sundstrand Corporation Solid state power controller for high voltage direct current systems
US8625243B2 (en) 2011-08-25 2014-01-07 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-functional solid state power controller
US20140032002A1 (en) 2012-07-30 2014-01-30 The Boeing Company Electric system stabilizing system for aircraft
US20140191606A1 (en) 2013-01-10 2014-07-10 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-channel wound-field synchronous machine
US9257889B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 Hamilton Sundstrand Corporation EPGS architecture with multi-channel synchronous generator and common field regulated exciter
US8912765B2 (en) 2013-03-15 2014-12-16 Hamilton Sundstrand Corporation EPGS architecture with multi-channel synchronous generator and common unregulated PMG exciter
US9054610B2 (en) 2013-03-15 2015-06-09 United Technologies Corporation Generator architecture with main field rotating power converter
US9729036B2 (en) 2013-03-15 2017-08-08 Hamilton Sundstrand Corporation Permanent magnet machine for integrated starter generator
US9325229B2 (en) 2013-03-15 2016-04-26 Hamilton Sundstrand Corporation Generator architecture with PMG exciter and main field rotating power converter
GB201306565D0 (en) * 2013-04-11 2013-05-22 Rolls Royce Plc Aircraft Electrical System Operating Method

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US20160114899A1 (en) 2016-04-28
US9771164B2 (en) 2017-09-26
EP3016230A1 (en) 2016-05-04

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