CN102223085A - 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统 - Google Patents

混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102223085A
CN102223085A CN2011101635624A CN201110163562A CN102223085A CN 102223085 A CN102223085 A CN 102223085A CN 2011101635624 A CN2011101635624 A CN 2011101635624A CN 201110163562 A CN201110163562 A CN 201110163562A CN 102223085 A CN102223085 A CN 102223085A
Authority
CN
China
Prior art keywords
excitation generator
hybrid excitation
converter
voltage
generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101635624A
Other languages
English (en)
Inventor
吴雪花
王慧贞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN2011101635624A priority Critical patent/CN102223085A/zh
Publication of CN102223085A publication Critical patent/CN102223085A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

一种飞机专用电源系统，采用飞机发动机直接驱动的混合励磁发电机与DC/DC变换装置组合的方案。本发明电路具体可以分为三个部分：同步混合励磁发电机及其调压电路，整流电路和DC/DC变换器。在低转速变化范围15％-45％，混合励磁发电机工作在正常励磁电流状态，发电机输出电压稳定；在转速变化范围45％-115％，混合励磁发电机工作在反相励磁电流最大限制状态，发电机输出电压随转速的变化而变化。混合励磁发电机输出电压输入整流电路，得到一幅值在28V以上变化的直流电压Vin；Vin输入DC/DC变换器进行直直变换。DC/DC变换器采用Buck(降压)变换器，在其输出端得到直流电压Vo，Vo为恒定28V。

Description

混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统
技术领域
本发明涉及一种飞机发动机专用电源系统，属于电气技术学科中的电力电子变换技术及电机电器技术。
背景技术
航空发动机的专用电源系统一般由交流发电机和DC/DC变换器构成，该交流发电机安装在附件传动机匣上，由附件传动机匣直接传动，DC/DC变换器集成在发动机的控制器上。航空发动机的工作可靠性要求高，转速变化范围大，要求其专用电源系统在发动机转速变化范围15％-115％能给发动机控制器供电，并仅给发动机控制器供电，这样不受飞机上其他用电设备干扰，工作可靠性高。
永磁发电机的励磁特性不易调整，当转速或负载变化时，电压难以稳定。混合励磁发电机气隙主磁场是由转子上的永磁体和定子上的电励磁绕组产生的磁场叠加而成，(其中永磁体是主要的励磁源，励磁绕组产生的磁场只是用来增强或削弱磁路的磁通)，改善了混合励磁发电机的调压特性。
发明内容
新型高可靠性飞机专用电源系统采用飞机发动机直接驱动的混合励磁发电机与DC/DC变换装置组合的方案。混合励磁发电机选择功率密度较高的同步混合励磁发电机。混合励磁发电机发出三相交流电，经三相整流电路得到直流电，DC/DC变换器采用Buck变换器。混合励磁发电机通过调节励磁，在低转速变化范围15％-45％，混合励磁发电机的励磁回路工作在正常励磁状态，发电机输出电压稳定，后级的DC/DC变换器工作在占空比最大状态；在转速变化范围45％-115％，混合励磁发电机的励磁回路工作在反相励磁电流最大限制状态，发电机输出电压随转速的变化而变化，由后级的DC/DC变换器进行稳压。该方案系统结构简单、可靠性高、效率高和适用的转速范围宽，通过混合励磁发电机与DC/DC变换器在不同的转速范围的控制组合，最终得到稳定的28V直流电。
附图说明
图1是本发明电路结构示意图。
图2是本发明之混合励磁发电机控制电路的示意图。
图3是本发明之Buck变换器控制电路的示意图。
图1——图3的主要符号名称：(1)V，ufref，uf*，Vin，Vo，uref，u*——分别为直流电源，同步混合励磁发电机输出电压基准，同步混合励磁发电机输出电压采样，Buck变换器输入电压，Buck变换器输出电压，Buck变换器输出电压基准，Buck变换器输出电压采样。(2)ifref，if*，iref，i*——分别为同步混合励磁发电机励磁电流基准，同步混合励磁发电机励磁电流采样，Buck变换器电感电流基准，Buck变换器电感电流采样。(3)S1-S4，S——功率管。(4)D1-D6，D——分别为二极管，续流二极管。(5)Cin，Co——电容。(6)L1，L21-L23，L——分别为同步混合励磁发电机励磁绕组，同步混合励磁发电机三相电枢绕组，电感。(7)Ro——负载
具体实施方式
图1为本发明电路结构示意图，包括包括同步混合励磁发电机，直流电源V，二极管D1-D6，功率管S、S1-S4，续流二极管D，电感L，电容Cin、Co，负载Ro。同步混合励磁发电机中，L1为同步混合励磁发电机的励磁绕组，L21-L23为同步混合励磁发电机的三相电枢绕组。该电路结构连接方式为：功率管S1-S4构成一个桥式电路；S1、S2串联构成一个桥臂，S3、S4串联构成一个桥臂，S5、S6串联构成一个桥臂；S1、S2桥臂中点引出一导线，接于励磁绕组L1一端，S3、S4桥臂中点引出一导线，接于励磁绕组L1另一端；S1、S3的漏极相连后，接于直流电源V的正极；S2、S4的漏极相连后，接于直流电源V的负极；二极管D1-D6构成一个桥式电路：D1、D4串联构成一个桥臂，D2、D5串联构成一个桥臂，D3、D6串联构成一个桥臂：D1、D4桥臂中点引出一导线，接于电枢绕组L21，D2、D5桥臂中点引出一导线，接于电枢绕组L22，D3、D6桥臂中点引出一导线，接于电枢绕组L23；D1、D2、D3的阴极相连后，接于电容Cin的一端，并另引一导线接于功率管S的漏极；D4、D5、D6的阳极相连后，接于电容Cin的另一端，并另引一导线接于续流二极管D的阳极；功率管S的源极连接至D的阴极，S、D串联点处引出一导线，接于电感L的一端，L的另一端连接至输出负载Ro的正极输入端，Ro的负极输入端连接至D的阳极。此外，有一滤波电容Co与Ro并联。
本发明电路可以分为三个部分：同步混合励磁发电机及其调压电路，整流电路和DC/DC变换器。在低转速变化范围15％-45％，混合励磁发电机工作在正相励磁电流状态，发电机输出电压稳定；在转速变化范围45％-115％，混合励磁发电机工作在反相励磁电流最大限制状态，发电机输出电压随转速的变化而变化。混合励磁发电机输出电压输入整流电路，得到一幅值在28V以上变化的直流电压Vin；Vin输入DC/DC变换器进行直直变换。DC/DC变换器采用Buck变换器，在其输出端得到直流电压Vo，Vo为恒定28V。
图2为本发明之同步混合励磁发电机控制电路的示意图，包括输出电压基准ufref、输出电压采样uf*、电压误差放大器、输出电流采样if*，电压比较器。连接方式为：输出电压基准ufref的输出端连接至电压误差放大器的“+”输入端，输出电压采样uf*的输出端连接至电压误差放大器的“-”输入端，电压误差放大器的输出端连接至电压比较器的“+”输入端，输出电流采样if*转换为电压信号，并接至电压比较器的“-”输入端。电压比较器的输出端输出至励磁回路功率管。励磁回路功率管控制发电机励磁电流。
其实施过程为：电压输入采样uf*为混合励磁发电机输出端电压；输入电压基准为一阈值ufref，电压误差放大器对uf*和ufref的误差进行放大，得到误差电压ifref。将励磁电流采样if*转变为电压信号后，作为载波信号，通过电压比较器与ifref进行调制，输出PWM方波。PWM方波控制励磁回路功率管的开关，从而达到调节发电机励磁电流的效果。当发动机运行在低速范围15％-45％时，混合励磁发电机工作在正常励磁电流状态，输出电压稳定在28V。此时励磁电路有两种工作模态：1、功率管S1、S4进行PWM(脉宽调制)斩波，功率管S2、S3关断，混合励磁发电机工作在正相励磁状态，气隙磁场增强；2、功率管S2、S3进行PWM斩波，功率管S1、S4关断，混合励磁发电机工作在反相励磁状态，气隙磁场削弱。当转速变化范围45％-115％，功率管S2、S3进行PWM斩波，限制反相励磁电流在最大值，功率管S1、S4一直保持关断，混合励磁发电机工作在反相励磁电流最大限制状态，发电机输出电压随转速的变化而变化。
Buck变换器的实施过程为：周期起始时刻，功率管S导通，储能电感L的电流从零开始上升：经过ton时间后功率管S关断，续流二极管D导通，在此期间由储能电感L向负载供电。
上述功率管S的控制电路结构如图3所示，其控制电路结构包括输出电压基准uref、输出电压采样u*、电压误差放大器、输出电流采样i*，电压比较器。连接方式为：输出电压基准uref的输出端连接至电压误差放大器的“+”输入端，输出电压采样u*的输出端连接至电压误差放大器的“-”输入端，电压误差放大器的输出端连接至电压比较器的“+”输入端，电感电流采样i*转换为电压信号，并接至电压比较器的“-”输入端。电压比较器的输出端输出至功率管S。
其实施过程为：电压输入采样u*为Buck变换器输出端电压Vo；输入电压基准为一阈值uref，电压误差放大器对u*和uref的误差进行放大，得到误差电压iref。将电感L电流采样i*转变为电压信号后，作为载波信号，通过电压比较器与iref进行调制，输出PWM方波。当Buck变换器输出端电压Vo较小时，输出电压采样u*较小，电压误差放大器输出端得到较大误差电压。误差电压作为基准，与电感电流采样调制，得到占空比较大的PWM方波，从而得到较低的衰减倍数，反之得到较高的衰减倍数。采用此实施过程可以使Buck变换器输出端电压Vo为恒定28V。

Claims (2)

1.一种飞机专用电源系统，采用飞机发动机直接驱动的混合励磁发电机与DC/DC变换装置组合的方案。
2.混合励磁发电机选择功率密度较高的同步混合励磁发电机。当低速范围15％-45％时，混合励磁发电机工作在正常励磁电流状态，电压稳定为28V，后级的DC/DC变换器工作在占空比最大状态；当转速变化范围45％-115％，混合励磁发电机工作在反相励磁电流最大限制状态，发电机输出电压随转速的变化而变化，由后级的DC/DC变换器进行稳压。
CN2011101635624A 2011-06-17 2011-06-17 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统 Pending CN102223085A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101635624A CN102223085A (zh) 2011-06-17 2011-06-17 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101635624A CN102223085A (zh) 2011-06-17 2011-06-17 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102223085A true CN102223085A (zh) 2011-10-19

Family

ID=44779533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101635624A Pending CN102223085A (zh) 2011-06-17 2011-06-17 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102223085A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102664577A (zh) * 2012-05-02 2012-09-12 南京航空航天大学 高功率因数高可靠的航空发动机专用电源
CN106787977A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 中国矿业大学 一种带容错运行的同步电机转子励磁电路
CN108111072A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 陕西航空电气有限责任公司 一种三相变频交流发电机控制器pwm动态限制模块
CN109495039A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 田振荣 电子增容发电机
CN110855198A (zh) * 2019-11-05 2020-02-28 哈尔滨工程大学 一种同时使用太阳能和风能的发电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0847106A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Meidensha Corp ハイブリッド方式駆動装置
CN101610062A (zh) * 2009-07-15 2009-12-23 南京航空航天大学 自励混合励磁同步电机交流发电系统及其控制方法
CN101728916A (zh) * 2008-10-25 2010-06-09 陈国弟 双控整流汽车永磁发电机
CN101752969A (zh) * 2008-11-28 2010-06-23 上海电机学院 混合励磁无刷同步电机
CN102075128A (zh) * 2011-01-21 2011-05-25 南京航空航天大学 转子磁分路混合励磁同步电机驱动系统及其电流控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0847106A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Meidensha Corp ハイブリッド方式駆動装置
CN101728916A (zh) * 2008-10-25 2010-06-09 陈国弟 双控整流汽车永磁发电机
CN101752969A (zh) * 2008-11-28 2010-06-23 上海电机学院 混合励磁无刷同步电机
CN101610062A (zh) * 2009-07-15 2009-12-23 南京航空航天大学 自励混合励磁同步电机交流发电系统及其控制方法
CN102075128A (zh) * 2011-01-21 2011-05-25 南京航空航天大学 转子磁分路混合励磁同步电机驱动系统及其电流控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102664577A (zh) * 2012-05-02 2012-09-12 南京航空航天大学 高功率因数高可靠的航空发动机专用电源
CN108111072A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 陕西航空电气有限责任公司 一种三相变频交流发电机控制器pwm动态限制模块
CN106787977A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 中国矿业大学 一种带容错运行的同步电机转子励磁电路
CN109495039A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 田振荣 电子增容发电机
CN110855198A (zh) * 2019-11-05 2020-02-28 哈尔滨工程大学 一种同时使用太阳能和风能的发电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101610060B (zh) 自励混合励磁无刷直流发电系统及其控制方法
CN102075128B (zh) 转子磁分路混合励磁同步电机驱动系统及其电流控制方法
KR101501607B1 (ko) 인버터 회로가 내장된 이동체를 가지는 권선형 동기기 및 그 제어 방법
KR20140028772A (ko) 전기차량용 모터 제어 장치 및 이를 이용한 토크리플 저감 방법
CN103684160B (zh) 自升压双凸极无刷直流发电系统
CN102185448A (zh) 无线传输、齿谐波励磁的混合励磁永磁电机
CN102223085A (zh) 混合励磁发电机和直流变换器组合的航空发动机专用电源系统
CN104242580B (zh) 一种汽车用可变绕组起动发电机
CN105322838A (zh) 一种实现快速退磁的三电平电机功率变换器
US20230147551A1 (en) Electric drive system, powertrain, and electric vehicle
RU2443903C2 (ru) Устройство стабилизации напряжения и частоты ветроэнергетической установки
CN103199637B (zh) 绕线式转子同步电机励磁电流非接触式传输装置和方法
Wadibhasme et al. Review of various methods in improvement in speed, power & efficiency of induction motor
CN2874907Y (zh) 自调压多相永磁风力发电机
CN202094756U (zh) 轴带发电机与逆变器构成的恒频恒压正弦波电源机
CN207884524U (zh) 一种自励恒压发电机的三频励磁机系统
CN102545754A (zh) 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统
CN103066906A (zh) 一种永磁无刷直流起/发电机的控制发电系统及控制方法
CN101841210B (zh) 轴带发电机与逆变器构成的恒频恒压正弦波电源机
KR102246884B1 (ko) 전력 변환 회로
KR100975072B1 (ko) 브러시리스 자여자 동기발전기
CN212588282U (zh) 一种电机驱动系统
CN106887958B (zh) 永磁同步电机电动及发电交替运行系统及其调节方法
CN201702492U (zh) 多极永磁弧焊电焊机组
CN112583308B (zh) 一种基于无线电能传输的同步电机无刷励磁系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111019