CN102369656A - 引擎电源电路及设置有这种电路的飞行控制构件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电动机的电源电路，该电源电路包括多个逆变器桥臂，每个逆变器桥臂具有用于连接到电动机的各个绕组的装置，每个逆变器桥臂包括相串联的连接到控制器的第一绝缘栅双极晶体管和结场效应晶体管，该电源电路包括与各个场效应晶体管串联连接且连接到控制器的第二绝缘栅双极晶体管以及与第二双极晶体管并联连接的阻尼电阻器。飞行器飞行控制构件包括与至少一个驱动电动机相关联的可移动机翼，该驱动电动机连接到这种电源电路。

Description

引擎电源电路及设置有这种电路的飞行控制构件
本发明涉及用于向电动机供电的电路，例如，可用于致动飞行器的可移动机翼的电路。本发明还涉及包括这种可移动机翼的飞行器飞行控制构件。
现有飞行器正在越来越多地使用电子飞行控制系统。这种系统包括飞行控制构件，这些飞行控制构件包括与两个电动机相关联的可移动机翼(诸如，副翼、襟翼、或升降副翼)，每个电动机连接到使用来自由飞行器的飞行员操作的飞行控件的控制信号来控制的电源电路。两个电动机交替地使用，以使在电动机之一发生故障的情况下，另一个电动机可用作替换。
每个电源电路包括多个逆变器桥，每个逆变器桥由三个桥臂构成，桥臂本身设置有用于使它们各自连接到电动机的各个绕组的装置。每个逆变器桥臂包括相串联的连接到控制器的第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管，该控制器本身连接到导频仪器。
当不使用电动机中的一个时，这个电动机与电源电路断开，但是仍然期望它对可移动机翼施加力以衰减它的移动。
由此，专用阻尼电路设置在电动机和电源电路之间，用以耗散它被在另一个电动机驱动下或在动力效应下的可移动机翼驱动时所产生的能量。这种阻尼电路经由机电继电器连接到电动机，该机电继电器使电动机选择性地连接到电源电路或阻尼电路。这种继电器存在若干缺点：寿命短(特别是由于在负载下切换)、不可靠的耐振动能力、以及与由飞行器的设计约束施加的节省重量和空间的要求不太兼容的重量和体积。继电器的主要构件(线圈或控件)的故障还导致丧失所有用于衰减的电容。
本发明的目的在于，提供一种简单的、可靠的和轻量的衰减解决方案。
为此，本发明提供了一种用于向电动机供电的电路，该电路包括由多个桥臂构成的至少一个逆变器桥，每个桥臂本身设置有用于使它们各自连接到电动机的各个绕组的装置，每个桥臂包括相串联的第一绝缘栅双极晶体管和结场效应晶体管，这些晶体管连接到控制器，该电路包括与每个场效应晶体管串联连接且连接到控制器的第二绝缘栅双极晶体管并且还包括与第二绝缘栅双极晶体管并联连接的阻尼电阻器。
由此，电源电路拥有向电动机供电的主动模式和提供衰减的被动模式。在主动模式中，第一双极晶体管和场效应晶体管被控制成连续地向电动机的绕组供电，而第二双极晶体管由控制器保持闭合以短路电阻器。在被动模式中，电源电路与电网断开：由于未从桥获得能量所有双极晶体管自然地开路，而结场效应晶体管在不供电时自然地保持闭路：由此电动机的绕组连接到阻尼电阻器。结场效应晶体管呈现优于继电器的可靠性和寿命，并且呈现比继电器小的重量和体积。在结场效应晶体管中的一个在开路状态中发生故障的情况下，只有相连的电阻器不能用于衰减，以使这种故障的影响受到限制：电动机的整体衰减减小，但未衰减到0。控制第二双极晶体管还使其可能改变衰减。
优选地，电路包括输入装置，该输入装置在功率正在阻尼电阻器中耗散时连接到DC网络并且与被安排成使电源电路与网络隔离的断路器相关联。
断路器在被动模式中用来防止在第一双极晶体管内部的二极管变成有源并且在阻尼电阻器不足以吸收电动机所产生的所有电涌时防止剩余电涌返回到网络。本发明还提供了一种包括飞行控制表面的飞行器飞行控制构件，该飞行控制表面与连接到以上指定类型的电源电路的至少一个驱动电动机相关联。
在阅读本发明的特定、非限制性实施例的以下描述时，本发明的其他特征和优点显现。
参考附图，在附图中：
图1是根据本发明的飞行控制构件的示图；以及
图2是类似于图1的示出变体实施例的局部图。
参考附图，根据本发明的飞行控制构件包括被安装成在飞行器的结构(翅膀、横尾翼、尾鳍)上移动的可移动机翼1，诸如副翼、襟翼、方向舵、或升降副翼。
可移动机翼1借助于两个电动机2来移动，每个电动机与给予总附图标记3的电源电路相关联。电源电路3连接到飞行器的直流(DC)电源网络4并且它们以已知的方式连接到控制单元，该控制单元被编程为操作飞行器并且可从座舱经由飞行员操作的飞行控件致动。电动机2的出口轴可连接到可移动机翼1的铰链销以驱动其绕轴旋转，或者它们可设置有其上啮合有螺帽的螺钉，该螺钉固定到杠杆，该杠杆又固定到可移动机翼1。如果可移动机翼1被安装来滑行，则来自电动机2的出口轴中的每一个可设置有具有其上啮合有螺帽的螺钉，该螺钉固定到可移动机翼1或者对固定有可移动机翼1的可变形的平行四边形的两个臂动作。
每个电源电路3包括具有断路器5的输入线和具有其间相互并联连接的三个逆变器桥臂6的输出线，这些臂设置有用于使它们各自连接到电动机2的各个绕组的装置。每个逆变器桥臂6包括与结场效应晶体管(JFET)8串联连接的第一绝缘栅双极晶体管(IGBT)7。电动机的绕组连接在这两个晶体管之间。
每个电源电路3具有与JFET 8之一串联连接的第二IGBT 9和阻尼电阻器10，阻尼电阻器各自与第二IGBT 9中对应的一个并联连接。
晶体管7、8和9以及断路器5连接到控制器11，控制器11本身连接到控制单元。
每个电源电路3具有向对应的电动机2供电以移动可移动机翼1的主动模式，以及衰减可移动机翼表面1的移动的被动模式。
在主动模式中，第一IGBT 7和JFET 8被控制成连续地向电动机2的绕组供电，而第二IGBT 9由控制器11保持闭路以短路阻尼电阻器10。
在被动模式中，所有IGBT 7和9在没有任何电源时自然地开路，且JFET8在没有任何电源时自然地保持闭路以使电动机2的绕组连接到阻尼电阻器10。
在断路器5上游的输入线上没有电压(断开网络4)时，控制器11使断路器5开路以确保在被动模式中IGBT 7和9内部的二极管变成有源并且任何剩余电涌返回到网络4。如果阻尼电阻器不足以吸收电动机2所产生的所有电涌，则这种返回可在没有断路器5时发生。
控制单元控制每个电源电路3的控制器11以使电源电路3中的一个进入其主动模式并且使其他电源电路3进入其被动模式。由此，连接到处于其主动模式的电源电路3的电动机2用来移动可移动机翼1，而连接到处于被动模式的电源电路3的电动机2用来衰减可移动机翼1的移动。在这个电源电路3中，电动机2在它本身由可移动机翼1驱动时所产生的电能在阻尼电阻器10中被耗尽和消耗。
控制器11能够使全部或部分第二IGBT 9同时开路或闭路或者能够使它们连续地开路(或闭路)。
在特定情形下，控制单元可控制每个电源电路3的控制器11以使两个电源电路3都进入被动模式，从而使可移动机翼1自由地顺流交距(feather)。
通过本发明的电路，由于第二IGBT以静态方式操作，因此它们可在电压方面过小(underdimensioned)而在电流方面过大(overdimensioned)。
在图2的变体中，独立的电子电路12连接到绕组并且被安排成与JFET 8和IGBT 9并联。
独立的电子电路12被安排成向IGBT 9连续地或间歇地供电以增大衰减。在这种情形下，衰减随着电动机所返回能量的量增大而增大(在阵风移动了可移动机翼1的情况下)。独立的电子电路12在电动机产生足够的能量向其供电时操作。
自然地，本发明不限于所述实施例，且覆盖权利要求书显现的本发明定义范围内的任何变体。
具体而言，如果电阻器10被修改尺寸(dimensioned)以适合所有应用情形，则断路器是可任选的。
另外，出于安全原因，有可能提供两个独立的电子电路。

Claims (4)

1.一种电动机的电源电路，所述电源电路包括多个逆变器桥臂，每个逆变器桥臂具有用于连接到所述电动机的各个绕组的装置，所述电路的特征在于：每个逆变器桥臂包括相串联的连接到控制器的第一绝缘栅双极晶体管和结场效应晶体管，以及所述电源电路包括与各个场效应晶体管串联连接且连接到所述控制器的第二绝缘栅双极晶体管以及与所述第二双极晶体管并联连接的阻尼电阻器。
2.如权利要求1所述的电路，包括输入装置，所述输入装置在功率正在所述阻尼电阻器中耗散时用于连接到DC网络并且与被安排成使所述电源电路与所述网络隔离的断路器相关联。
3.如权利要求1所述的电路，包括至少一个独立的电子电路，所述电子电路连接到与所述第二双极晶体管和所述场效应晶体管并联的绕组并且被安排成连续地或间歇地控制所述第二双极晶体管(9)，由此增大衰减。
4.一种飞行器飞行控制构件，所述飞行控制构件包括与至少一个驱动电动机相关联的可移动机翼，所述驱动电动机连接到如权利要求1到3中任一项所述的电源电路。
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