CN112441239B - 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统 - Google Patents

一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112441239B
CN112441239B CN202011230042.6A CN202011230042A CN112441239B CN 112441239 B CN112441239 B CN 112441239B CN 202011230042 A CN202011230042 A CN 202011230042A CN 112441239 B CN112441239 B CN 112441239B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
contact
direct current
power
output
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.)
Active
Application number
CN202011230042.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112441239A (zh
Inventor
于立
朱锡庆
张卓然
张美琳
李进才
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 CN202011230042.6A priority Critical patent/CN112441239B/zh
Publication of CN112441239A publication Critical patent/CN112441239A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112441239B publication Critical patent/CN112441239B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/026Aircraft characterised by the type or position of power plants comprising different types of power plants, e.g. combination of a piston engine and a gas-turbine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,涉及电推进技术领域,能够提升供电系统的安全性、效率与功率密度。本发明包括:第一电动涵道风扇,第二电动涵道风扇,涡扇发动机,组合动力装置,配电系统,低压蓄电池,高压蓄电池,低压电气负载,高压电气负载。配电系统包括内装式发电机系统/驱动电机系统、内装式起动发电机系统、第一直流/直流变换器、第二直流/直流变换器、低压直流汇流条、组合动力装置电动发电机系统、一号主断路器、二号主断路器、三号主断路器。本发明适用于混合电推进飞行器。

Description

一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统
技术领域
本发明涉及电推进技术领域,尤其涉及一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统。
背景技术
目前,交通电气化是实现国家2060碳中和计划的重要技术方向。对于航空领域,由于传统电池功率与能量密度低,纯电动飞行器的应用受到了很多限制,难以解决蓄电池重量过大导致飞行器有效载荷小以及航程短的问题。混合电推进飞行器的方案能够解决上述问题,但面临较为严峻复杂的电能管理问题。
混合电推进飞行器的电气负载不仅包括二次能源,还包括电动涵道风扇用大功率驱动电机系统,而传统二次能源(液压能、气压能和电能)统一为电能。因此电力容量大幅提升,对电力系统的可靠性和功率密度要求越来越高,而飞机电池还难以满足要求,亟待提出合理可行的动力系统与电力系统架构方式。并且供电系统故障还会造成电驱动系统无法工作的问题,影响飞行安全。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,能够提升供电系统的安全性。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
该电力系统包括:第一电动涵道风扇(1),第二电动涵道风扇(2),涡扇发动机(3),组合动力装置(6),配电系统(7),低压蓄电池(91),高压蓄电池(92),低压电气负载(93),高压电气负载(94)。
第一电动涵道风扇(1)包括第一驱动电机(11),第一风扇(13)。第二电动涵道风扇(2)包括第二驱动电机(21),第二风扇(23),其中,第一电动涵道风扇(1)中的第一风扇(13)与第一驱动电机(11)同轴连接,第二电动涵道风扇(2)中的第二风扇(23)与第二驱动电机(21)同轴连接。
第一驱动电机(11)的电气接口、第二驱动电机(21)的电气接口、内装式发电机(31)的电气接口、内装式起动发电机(32)的电气接口和组合动力装置电动发电机(61)的电气接口连接配电系统(7)。
其中,内装式起动发电机(32)包括第一位置传感器、第一永磁励磁机和第一电励磁双凸极电机。所述内装式发电机(31)包括第二永磁励磁机和第二电励磁双凸极电机。所述组合动力装置电动发电机(61)包括第二位置传感器、第三永磁励磁机和第三电励磁双凸极电机。
低压蓄电池(91)、高压蓄电池(92)、低压电气负载(93)、高压电气负载(94)的电气接口连接配电系统(7)。
配电系统(7)包括内装式发电机系统/驱动电机系统(71)、内装式起动发电机系统(72)、第一直流/直流变换器(73)、第二直流/直流变换器(74)、低压直流汇流条(75)、组合动力装置电动发电机系统(76)、一号主断路器(401)、二号主断路器(402)、三号主断路器(403)。在配电系统(7)中:
第一驱动电机(11)、第二驱动电机(21)和内装式发电机(31)连接内装式发电机系统/驱动电机系统(71)。内装式起动发电机(32)连接内装式起动发电机系统(72)。组合动力装置电动发电机(61)、高压蓄电池(92)和高压电气负载(94)连接组合动力装置电动发电机系统(76)。低压蓄电池(91)和低压电气负载(93)连接低压直流汇流条(75)。
内装式发电机系统/驱动电机系统(71)连接一号主断路器(401),一号主断路器(401)连接内装式起动发电机系统(72),内装式起动发电机系统(72)连接二号主断路器(402),二号主断路器(402)连接第一直流/直流变换器(73),第一直流/直流变换器(73)连接组合动力装置电动发电机系统(76),组合动力装置电动发电机系统(76)连接三号主断路器(403),三号主断路器(403)连接第二直流/直流变换器(74),第二直流/直流变换器(74)连接低压直流汇流条(75)。其中,永磁励磁机可以是转子永磁型电机,也可以是定子永磁型电机。
在本实施例的优选方案中,内装式起动发电机系统(72)包括:一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关、第一起动控制单元、第一三相全桥逆变器、第一桥式不控整流电路、第一发电控制单元、第一励磁功率电路和第二桥式不控整流电路。第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式。
第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第一桥式不控整流电路的输入端连接,第一桥式不控整流电路的输出正端与三号开关的第一触点连接,三号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接,一号主断路器(401)的第二接口与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入正端连接,第一桥式不控整流电路的输出负端与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入负端连接。
第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与二号开关的第一触点连接,二号开关的第二触点分别与第一三相全桥逆变器的输出端连接,第一三相全桥逆变器的输入正端与一号开关的第一触点连接,一号开关的第二触点与二号主断路器(402)的第一接口连接,二号主断路器(402)的第二接口与第一直流/直流变换器(73)的输出正端连接,第一三相全桥逆变器的输入负端与第一直流/直流变换器(73)的输出负端连接。
第一永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第一永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与五号开关的第一触点连接,五号开关的第二触点分别与第二桥式不控整流电路的输入端连接,第二桥式不控整流电路的输出正端分别与四号开关的第一触点、第一励磁功率电路的输入正端连接,第二桥式不控整流电路的输出负端分别与第一励磁功率电路的输入负端、第一三相全桥逆变器的输入负端连接,四号开关的第二触点与一号开关的第二触点连接,第一励磁功率电路的输出端分别与第一励磁绕组两端连接。
一号第一相电流传感器、一号第二相电流传感器检测获得的第一三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第一起动控制单元,一号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号,传输至第一发电控制单元,一号电压传感器检测获得的第一桥式不控整流电路的输出端电压信号,传输至第一发电控制单元。第一位置传感器检测获得的内装式起动发电机转子位置信号,传输至第一起动控制单元。第一发电控制单元输出开关控制信号,分别控制一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关闭合或断开。
进一步的,在本实施例中,内装式发电机系统/驱动电机系统(71)包括:第三桥式不控整流电路、第四桥式不控整流电路、第二励磁功率电路、第二发电控制单元、第一电动控制单元、第二电动控制单元、第二三相全桥逆变器、第三三相全桥逆变器、六号开关、七号开关、八号开关、九号开关、十号开关和十一号开关。
第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第三桥式不控整流电路的输入端连接,第三桥式不控整流电路的输出正端与六号开关的第一触点连接,六号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接,一号主断路器(401)的第二接口与内装式起动发电机系统(72)的输入正端连接。
第三桥式不控整流电路的输出负端与内装式起动发电机系统(72)的输入负端连接。
第二永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与七号开关的第一触点连接,七号开关的第二触点分别与第四桥式不控整流电路的输入端连接,第四桥式不控整流电路的输出正端与第二励磁功率电路的输入正端连接,第四桥式不控整流电路的输出负端与第二励磁功率电路的输入负端连接,第二励磁功率电路的输出端分别与第二励磁绕组两端连接。
第一驱动电机的(11)三相电枢绕组采用星形连接方式,第一驱动电机(11)的三相电枢绕组的输出端分别与八号开关的第一触点连接,八号开关的第二触点分别与第二三相全桥逆变器的输出端连接,第二三相全桥逆变器的输入正端与九号开关的第一触点连接,九号开关的第二触点与六号开关的第二触点连接。
第二三相全桥逆变器的输入负端与第三桥式不控整流电路的输出负端连接。
第二驱动电机(21)的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二驱动电机(21)的三相电枢绕组的输出端分别与十号开关的第一触点连接,十号开关的第二触点分别与第三三相全桥逆变器的输出端连接,第三三相全桥逆变器的输入正端与十一号开关的第一触点连接,十一号开关的第二触点与六号开关的第二触点连接,第三三相全桥逆变器的输入负端与第三桥式不控整流电路的输出负端连接。
二号第一相电流传感器、二号第二相电流传感器检测获得的第二三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第一电动控制单元。三号第一相电流传感器、三号第二相电流传感器检测获得的第三三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第二电动控制单元。二号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号传输至第二发电控制单元。二号电压传感器检测获得的第三桥式不控整流电路的输出端电压信号传输至第二发电控制单元。第二发电控制单元输出开关控制信号,分别控制六号开关、七号开关闭合或断开。第一电动控制单元输出开关控制信号,分别控制八号开关、九号开关闭合或断开。第二电动控制单元输出开关控制信号,分别控制十号开关、十一号开关闭合或断开。
进一步的,在本实施例中,组合动力装置电动发电机系统(76)包括:第二起动控制单元、第四三相全桥逆变器、第五桥式不控整流电路、第五桥式不控整流电路、发电控制单元3、第三励磁功率电路、十二号开关、十三号开关、十四号开关、十五号开关和十六号开关。
第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第五桥式不控整流电路的输入端连接,第五桥式不控整流电路的输出正端与十三号开关的第一触点连接,十三号开关的第二触点分别与高压电气负载(94)的输入正端、第一直流/直流变换器(73)的输入正端、三号主断路器(403)的第一接口连接。
第五桥式不控整流电路的输出负端分别与高压电气负载(94)的输入负端、第一直流/直流变换器(73)的输入负端、第二直流/直流变换器(74)的输入负端连接。
三号主断路器(403)的第二接口与第二直流/直流变换器(74)的输入正端连接。第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与十六号开关的第一触点连接,十六号开关的第二触点分别与第四三相全桥逆变器的输出端连接,第四三相全桥逆变器的输入正端与十二号开关的第一触点连接,十二号开关的第二触点与高压蓄电池(92)的输出正端连接。
第四三相全桥逆变器的输入负端与高压蓄电池(92)的输出负端连接。
第三永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第三永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与十五号开关的第一触点连接,十五号开关的第二触点分别与第五桥式不控整流电路的输入端连接,第五桥式不控整流电路的输出正端分别与十四号开关的第一触点、第三励磁功率电路的输入正端连接。
第五桥式不控整流电路的输出负端分别与第三励磁功率电路的输入负端、第四三相全桥逆变器的输入负端连接。十四号开关的第二触点与十二号开关的第二触点连接,第三励磁功率电路的输出端分别与第三励磁绕组两端连接。四号第一相电流传感器、四号第二相电流传感器检测获得的第四三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第二起动控制单元。三号励磁电流传感器检测获得的第三励磁绕组电流信号传输至第三发电控制单元。三号电压传感器检测获得的第五桥式不控整流电路的输出端电压信号传输至第三发电控制单元。
第二位置传感器检测获得的组合动力装置电动发电机(61)转子位置信号传输至第二起动控制单元,用于检测组合动力装置电动发电机(61)转子位置。第三发电控制单元输出开关控制信号,分别控制十二号开关、十三号开关、十四号开关、十五号开关、十六号开关闭合或断开。
本实施例中,涡扇发动机(3)包括内装式发电机(31),内装式起动发电机(32),涡扇发动机风扇(33),涡扇发动机压气机(34),涡扇发动机高压涡轮(35),涡扇发动机低压涡轮(36),涡扇发动机燃烧室(37),涡扇发动机低压轴(38),涡扇发动机高压轴(39);
涡扇发动机风扇(33)、涡扇发动机低压涡轮(36)与内装式发电机(31)同轴连接,均安装在涡扇发动机低压轴(38)上。内装式发电机(31)安装在涡扇发动机风扇(33)与涡扇发动机低压涡轮(36)之间涡扇发动机高压轴(39)套在涡扇发动机低压轴(38)外部。
具体的,涡扇发动机(3)包括内装式发电机(31),内装式起动发电机(32),涡扇发动机风扇(33),涡扇发动机压气机(34),涡扇发动机高压涡轮(35),涡扇发动机低压涡轮(36),涡扇发动机燃烧室(37),涡扇发动机低压轴(38),涡扇发动机高压轴(39);涡扇发动机(3)中,涡扇发动机风扇(33)、涡扇发动机低压涡轮(36)与内装式发电机(31)同轴连接,均安装在涡扇发动机低压轴(38)上,其中内装式发电机(31)安装在涡扇发动机风扇(33)与涡扇发动机低压涡轮(36)之间。涡扇发动机高压轴(39)套在涡扇发动机低压轴(38)外部,涡扇发动机压气机(34)、涡扇发动机高压涡轮(35)与内装式起动发电机(32)同轴连接,均安装在涡扇发动机高压轴(39)上,其中内装式起动发电机(32)安装在涡扇发动机压气机(34)之前,涡扇发动机燃烧室(37)在涡扇发动机压气机(34)和涡扇发动机高压涡轮(35)之间。空气/空气换热器(48)安装在涡扇发动机(3)的外涵道中。
涡扇发动机压气机(34)、涡扇发动机高压涡轮(35)与内装式起动发电机(32)同轴连接,均安装在涡扇发动机高压轴(39)上,内装式起动发电机(32)安装在涡扇发动机压气机(34)之前,涡扇发动机燃烧室(37)在涡扇发动机压气机(34)和涡扇发动机高压涡轮(35)之间。
空气/空气换热器(48)安装在涡扇发动机(3)的外涵道中。
本实施例中,组合动力装置(6)包括组合动力装置电动发电机(61),组合动力装置冷却涡轮(62),组合动力装置压气机(63),组合动力装置动力涡轮(64),组合动力装置燃烧室(65);组合动力装置轴(66)。在组合动力装置(6)中,组合动力装置冷却涡轮(62)、组合动力装置电动发电机(61)、组合动力装置压气机(63)、组合动力装置动力涡轮(64)依次同轴连接在组合动力装置轴(66)上。在组合动力装置(6)中:组合动力装置冷却涡轮(62)、组合动力装置电动发电机(61)、组合动力装置压气机(63)、组合动力装置动力涡轮(64)依次同轴连接在组合动力装置轴(66)上。
本实施例的优点在于:
(1)本发明采用涡扇发动机与电动涵道风扇共同为飞行器提供推力,避免了驱动电机系统故障导致电动涵道风扇无法提供推力,从而危害飞行器飞行安全的问题,有效提升了飞行器可靠性;
(2)本发明采用内装式起动发电机与内装式发电机,从而消除了涡扇发动机附件机匣,消除了齿轮传动环节,提高了发电系统效率,提高了可靠性;
(3)本发明采用内装式发电机与内装式起动发电机并联发电,提升了电力系统可靠性。电动涵道风扇工作所需电能来源于内装式发电机与内装式起动发电机,对蓄电池容量要求较小,由于蓄电池重量重,减小蓄电池需求,能够提高了电力系统功率密度;
(4)本发明采用组合动力装置电动发电机系统,当飞行器在空中时,内装式发电机与内装式起动发电机均故障,组合动力装置电动发电机系统能够为飞行器重要电气负载(如重要的航电、飞控系统等)提供应急电能,从而提升飞行器的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实施例提供的一种混合电推进飞行器电力系统架构图;
图2为本实施例提供的一种混合电推进飞行器电力系统配电系统架构图;
图3为本实施例提供的内装式起动发电机系统架构图;
图4为本实施例提供的内装式发电机系统/驱动电机系统架构图;
图5为本实施例提供的组合动力装置电动发电机系统架构图;
图6为本实施例提供的三相全桥逆变器1结构图;
图7为本实施例提供的桥式不控整流电路1结构图;
图8为本实施例提供的励磁功率电路1结构图;
附图中的各个标号分别表示:1-第一电动涵道风扇,2-第二电动涵道风扇,3-涡扇发动机,6-组合动力装置,7-配电系统,11-第一驱动电机,13-第一风扇,21-第二驱动电机,23-第二风扇;31-内装式发电机,32-内装式起动发电机,33-涡扇发动机风扇,34-涡扇发动机压气机,35-涡扇发动机高压涡轮,36-涡扇发动机低压涡轮,37-涡扇发动机燃烧室,38-涡扇发动机低压轴,39-涡扇发动机高压轴;61-组合动力装置电动发电机,62-组合动力装置冷却涡轮,63-组合动力装置压气机,64-组合动力装置动力涡轮,65-组合动力装置燃烧室;66-组合动力装置轴;71-内装式发电机系统/驱动电机系统,72-内装式起动发电机系统,73-第一直流/直流变换器,74-第一直流/直流变换器,75-低压直流汇流条,76-组合动力装置电动发电机系统;91-低压蓄电池,92-高压蓄电池,93-低压电气负载,94-高压电气负载;401-一号主断路器,402-二号主断路器,403-三号主断路器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
现有技术存在的动力系统与电力系统整体架构导致的飞行安全性差的问题,例如:发明专利CN201810336908.8公开了一种串联式混合动力飞机及其控制方法,其中混合动力系统包括动力电池、增程系统和电驱动系统,动力电池为驱动电机提供电能。该技术方案的混合动力系统架构中,若供电系统(包括动力电池和增程系统)故障将导致电驱动系统无法工作,则飞行器将丧失全部飞行推力,同时导致重要的飞行控制系统掉电,严重影响飞行安全。
本实施例的设计目的在于:克服现有技术存在的动力系统与电力系统整体架构导致的飞行安全性差的问题,提供一种效率高、可靠性高、系统功率密度高的混合电推进飞行器电力系统。
具体如图1所示,该系统包括:
第一电动涵道风扇1,第二电动涵道风扇2,涡扇发动机3,组合动力装置6,配电系统7;低压蓄电池91,高压蓄电池92,低压电气负载93,高压电气负载94;其中,第一电动涵道风扇1包括第一驱动电机11,第一风扇13;第二电动涵道风扇2包括第二驱动电机21,第二风扇23;涡扇发动机3包括内装式发电机31,内装式起动发电机32,涡扇发动机风扇33,涡扇发动机压气机34,涡扇发动机高压涡轮35,涡扇发动机低压涡轮36,涡扇发动机燃烧室37,涡扇发动机低压轴38,涡扇发动机高压轴39;组合动力装置6包括组合动力装置电动发电机61,组合动力装置冷却涡轮62,组合动力装置压气机63,组合动力装置动力涡轮64,组合动力装置燃烧室65,组合动力装置轴66。
第一电动涵道风扇1中的第一风扇13与第一驱动电机11同轴连接,第二电动涵道风扇2中的第二风扇23与第二驱动电机21同轴连接。
在涡扇发动机3中,涡扇发动机风扇33、涡扇发动机低压涡轮36与内装式发电机31同轴连接,均安装在涡扇发动机低压轴38上,其中内装式发电机31安装在涡扇发动机风扇33与涡扇发动机低压涡轮36之间。涡扇发动机高压轴39套在涡扇发动机低压轴38外部,涡扇发动机压气机34、涡扇发动机高压涡轮35与内装式起动发电机32同轴连接,均安装在涡扇发动机高压轴39上,其中内装式起动发电机32安装在涡扇发动机压气机34之前,涡扇发动机燃烧室37在涡扇发动机压气机34和涡扇发动机高压涡轮35之间。注:因为图1的篇幅限制,内装式发电机31、内装式起动发电机32,这两个电机被分别从涡扇发动机低压轴38、涡扇发动机高压轴39上移出来,用箭头表示安装位置。
在组合动力装置6中,组合动力装置冷却涡轮62、组合动力装置电动发电机61、组合动力装置压气机63、组合动力装置动力涡轮64依次同轴连接在组合动力装置轴66上。
第一驱动电机11的电气接口、第二驱动电机21的电气接口、内装式发电机31的电气接口、内装式起动发电机32的电气接口、组合动力装置电动发电机61的电气接口全都经过电力连接线连接至配电系统7。同时,低压蓄电池91、高压蓄电池92、低压电气负载93、高压电气负载的电气接口也全都经过电力连接线连接至配电系统7。
具体的,如图2所示的,为本实施例的配电系统架构图。图2中各个元件标识与图1中的一致。其中包括配电系统7、第一驱动电机11、第二驱动电机21、内装式电机31、内装式起动发电机32、组合动力装置电动发电机61、低压蓄电池91、高压蓄电池92、低压电气负载93和高压电气负载94。其中,配电系统7包括内装式发电机系统/驱动电机系统71、内装式起动发电机系统72、第一直流/直流变换器73、第二直流/直流变换器74、低压直流汇流条75、组合动力装置电动发电机系统76、一号主断路器401、二号主断路器402、三号主断路器403。
第一驱动电机11、第二驱动电机21和内装式发电机31通过电力连接线连至内装式发电机系统/驱动电机系统71;内装式起动发电机32通过电力连接线连至内装式起动发电机系统72;组合动力装置电动发电机61、高压蓄电池92和高压电气负载94通过电力连接线连至组合动力装置电动发电机系统76;低压蓄电池91和低压电气负载93通过电力连接线连至低压直流汇流条75。
内装式发电机系统/驱动电机系统71通过电力连接线连至一号主断路器401,一号主断路器401通过电力连接线连至内装式起动发电机系统72,内装式起动发电机系统72通过电力连接线连至二号主断路器402,二号主断路器402通过电力连接线连至第一直流/直流变换器73,第一直流/直流变换器73通过电力连接线连至组合动力装置电动发电机系统76,组合动力装置电动发电机系统76通过电力连接线连至三号主断路器403,三号主断路器403通过电力连接线连至第二直流/直流变换器74,第二直流/直流变换器74通过电力连接线连至低压直流汇流条75。
进一步的,图3所示的是本实施例的内装式起动发电机系统架构图。图3中各个元件标识与图1、图2中的一致。
其中,内装式起动发电机32包括位置传感器1、永磁励磁机1和电励磁双凸极电机1,内装式起动发电机系统72包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、起动控制单元1、三相全桥逆变器1、桥式不控整流电路1、发电控制单元1、励磁功率电路1、桥式不控整流电路2。永磁励磁机1、电励磁双凸极电机1同轴连接,均安装在涡扇发动机高压轴39上。电励磁双凸极电机1的三相电枢绕组采用星形连接方式。电励磁双凸极电机1的三相电枢绕组的输出端分别与桥式不控整流电路1的输入端连接,桥式不控整流电路1的输出正端与开关K3的第1触点连接,开关K3的第2触点与一号主断路器401的第一接口连接,一号主断路器401的第二接口与内装式发电机系统/驱动电机系统71的输入正端连接,桥式不控整流电路1的输出负端与内装式发电机系统/驱动电机系统71的输入负端连接。电励磁双凸极电机1的三相电枢绕组的输出端分别与开关K2的第1触点连接,开关K2的第2触点分别与三相全桥逆变器1的输出端连接,三相全桥逆变器1的输入正端与开关K1的第1触点连接,开关K1的第2触点与二号主断路器402的第一接口连接,二号主断路器402的第二接口与第一直流/直流变换器73的输出正端连接,三相全桥逆变器1的输入负端与第一直流/直流变换器73的输出负端连接。
永磁励磁机1的三相电枢绕组采用星形连接方式,永磁励磁机1的三相电枢绕组的输出端分别与开关K5的第1触点连接,开关K5的第2触点分别与桥式不控整流电路2的输入端连接,桥式不控整流电路2的输出正端分别与开关K4的第1触点、励磁功率电路1的输入正端连接,桥式不控整流电路2的输出负端分别与励磁功率电路1的输入负端、三相全桥逆变器1的输入负端连接,开关K4的第2触点与开关K1的第2触点连接,励磁功率电路1的输出端分别与励磁绕组1两端连接。
电流传感器Ha1、电流传感器Hb1检测获得的三相全桥逆变器1输出电流信号ia1、三相全桥逆变器1输出电流信号ib1,传输至起动控制单元1,电流传感器Hf1检测获得的励磁绕组1电流信号if1传输至发电控制单元1,电压传感器Hgd1检测获得的桥式不控整流电路1的输出端电压信号ugd1传输至发电控制单元1。位置传感器1检测获得的内装式起动发电机32转子位置信号θ1传输至起动控制单元1,用于检测内装式起动发电机32转子位置。发电控制单元1输出开关控制信号SK1、SK2、SK3、SK4、SK5,分别控制开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5闭合或断开。
图4是为本实施例的内装式发电机系统/驱动电机系统架构图。图4中各个元件标识与图1、图2中的一致。
其中,内装式发电机31包括永磁励磁机2和电励磁双凸极电机2;内装式发电机系统/驱动电机系统71包括桥式不控整流电路3、桥式不控整流电路4、励磁功率电路2、发电控制单元2、电动控制单元1、电动控制单元2、三相全桥逆变器2、三相全桥逆变器3、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9、开关K10、开关K11。永磁励磁机2、电励磁双凸极电机2同轴连接,均安装在涡扇发动机低压轴38上。电励磁双凸极电机2的三相电枢绕组采用星形连接方式,电励磁双凸极电机2的三相电枢绕组的输出端分别与桥式不控整流电路3的输入端连接,桥式不控整流电路3的输出正端与开关K6的第1触点连接,开关K6的第2触点与一号主断路器401的第一接口连接,一号主断路器401的第二接口与内装式起动发电机系统72的输入正端连接;桥式不控整流电路3的输出负端与内装式起动发电机系统72的输入负端连接。
永磁励磁机2的三相电枢绕组采用星形连接方式,永磁励磁机2的三相电枢绕组的输出端分别与开关K7的第1触点连接,开关K7的第2触点分别与桥式不控整流电路4的输入端连接,桥式不控整流电路4的输出正端与励磁功率电路2的输入正端连接,桥式不控整流电路4的输出负端与励磁功率电路2的输入负端连接,励磁功率电路2的输出端分别与励磁绕组2两端连接。
第一驱动电机11的三相电枢绕组采用星形连接方式,第一驱动电机11的三相电枢绕组的输出端分别与开关K8的第1触点连接,开关K8的第2触点分别与三相全桥逆变器2的输出端连接,三相全桥逆变器2的输入正端与开关K9的第1触点连接,开关K9的第2触点与开关K6的第2触点连接;三相全桥逆变器2的输入负端与桥式不控整流电路3的输出负端连接。第二驱动电机21的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二驱动电机21的三相电枢绕组的输出端分别与开关K10的第1触点连接,开关K10的第2触点分别与三相全桥逆变器3的输出端连接,三相全桥逆变器3的输入正端与开关K11的第1触点连接,开关K11的第2触点与开关K6的第2触点连接,三相全桥逆变器3的输入负端与桥式不控整流电路3的输出负端连接。
电流传感器Ha2、电流传感器Hb2检测获得的三相全桥逆变器2输出电流信号ia2、三相全桥逆变器2输出电流信号ib2,传输至电动控制单元1;电流传感器Ha3、电流传感器Hb3检测获得的三相全桥逆变器3输出电流信号ia3、三相全桥逆变器3输出电流信号ib3,传输至电动控制单元2;电流传感器Hf2检测获得的励磁绕组2电流信号if2传输至发电控制单元2;电压传感器Hgd2检测获得的桥式不控整流电路3的输出端电压信号ugd2传输至发电控制单元2。发电控制单元2输出开关控制信号SK6、SK7,分别控制开关K6、开关K7闭合或断开;电动控制单元1输出开关控制信号SK8、SK9,分别控制开关K8、开关K9闭合或断开;电动控制单元2输出开关控制信号SK10、SK11,分别控制开关K10、开关K11闭合或断开。
图5是为本实施例的组合动力装置电动发电机系统架构图。图5中各个元件标识与图1、图2中的一致。
其中,组合动力装置电动发电机61包括位置传感器2、永磁励磁机3和电励磁双凸极电机3;组合动力装置电动发电机系统76包括起动控制单元2、三相全桥逆变器4、桥式不控整流电路5、桥式不控整流电路6、发电控制单元3、励磁功率电路3、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16。永磁励磁机3、电励磁双凸极电机3同轴连接,均安装在组合动力装置轴66上。电励磁双凸极电机3的三相电枢绕组采用星形连接方式,电励磁双凸极电机3的三相电枢绕组的输出端分别与桥式不控整流电路5的输入端连接,桥式不控整流电路5的输出正端与开关K13的第1触点连接,开关K13的第2触点分别与高压电气负载94的输入正端、第一直流/直流变换器73的输入正端、三号主断路器403的第一接口连接;桥式不控整流电路5的输出负端分别与高压电气负载94的输入负端、第一直流/直流变换器73的输入负端、第二直流/直流变换器74的输入负端连接。三号主断路器403的第二接口与第二直流/直流变换器74的输入正端连接。电励磁双凸极电机3的三相电枢绕组的输出端分别与开关K16的第1触点连接,开关K16的第2触点分别与三相全桥逆变器4的输出端连接,三相全桥逆变器4的输入正端与开关K12的第1触点连接,开关K12的第2触点与高压蓄电池92的输出正端连接;三相全桥逆变器4的输入负端与高压蓄电池92的输出负端连接。
永磁励磁机3的三相电枢绕组采用星形连接方式,永磁励磁机3的三相电枢绕组的输出端分别与开关K15的第1触点连接,开关K15的第2触点分别与桥式不控整流电路6的输入端连接,桥式不控整流电路6的输出正端分别与开关K14的第1触点、励磁功率电路3的输入正端连接;桥式不控整流电路6的输出负端分别与励磁功率电路3的输入负端、三相全桥逆变器4的输入负端连接;开关K14的第2触点与开关K12的第2触点连接,励磁功率电路3的输出端分别与励磁绕组3两端连接。
电流传感器Ha4、电流传感器Hb4检测获得的三相全桥逆变器4输出电流信号ia4、三相全桥逆变器4输出电流信号ib4,传输至起动控制单元2;电流传感器Hf3检测获得的励磁绕组3电流信号if3传输至发电控制单元3;电压传感器Hgd3检测获得的桥式不控整流电路5的输出端电压信号ugd3传输至发电控制单元3;位置传感器2检测获得的组合动力装置电动发电机61转子位置信号θ2传输至起动控制单元2,用于检测组合动力装置电动发电机61转子位置。发电控制单元3输出开关控制信号SK12、SK13、SK14、SK15、SK16,分别控制开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16闭合或断开。
图6是为本实施例的三相全桥逆变器1结构图,包括T1、T2、T3、T4、T5、T6六个功率开关管,D1、D2、D3、D4、D5、D6六个二极管,和电容C1,功率开关管T1的发射极与二极管D1的阳极连接,功率开关管T1的集电极与二极管D1的阴极连接,功率开关管T2的发射极与二极管D2的阳极连接,功率开关管T2的集电极与二极管D2的阴极连接,功率开关管T3的发射极与二极管D3的阳极连接,功率开关管T3的集电极与二极管D3的阴极连接,功率开关管T4的发射极与二极管D4的阳极连接,功率开关管T4的集电极与二极管D4的阴极连接,功率开关管T5的发射极与二极管D5的阳极连接,功率开关管T5的集电极与二极管D5的阴极连接,功率开关管T6的发射极与二极管D6的阳极连接,功率开关管T6的集电极与二极管D6的阴极连接,功率开关管T1的发射极与功率开关管T4的集电极连接,功率开关管T3的发射极与功率开关管T6的集电极连接,功率开关管T5的发射极与功率开关管T2的集电极连接,功率开关管T1的集电极、功率开关管T3的集电极与功率开关管T5的集电极连接构成三相全桥逆变器的输入正端,功率开关管T4的发射极、功率开关管T6的发射极与功率开关管T2的发射极连接构成三相全桥逆变器的输入负端,功率开关管T1的发射极、功率开关管T3的发射极与功率开关管T5的发射极分别构成三相全桥逆变器的输出端。为本实施例的三相全桥逆变器2、三相全桥逆变器3、三相全桥逆变器4结构与三相全桥逆变器1结构相同。起动控制单元1输出控制信号PWMT1~T6,控制三相全桥逆变器1开关管T1~T6斩波;电动控制单元1输出控制信号PWMT11~T16,控制三相全桥逆变器2开关管T11~T16斩波;电动控制单元2输出控制信号PWMT17~T22,控制三相全桥逆变器3开关管T117~T22斩波;起动控制单元2输出控制信号PWMT23~T28,控制三相全桥逆变器4开关管T23~T28斩波。
图7是为本实施例的桥式不控整流电路1结构图,包括D11、D12、D13、D14、D15、D16六个二极管。二极管D11的阴极、二极管D13的阴极与二极管D15的阴极连接构成桥式不控整流电路1的输出正端,二极管D11的阴极、二极管D13的阴极与二极管D15的阴极连接构成桥式不控整流电路1的输出正端,二极管D14的阴极、二极管D16的阴极与二极管D12的阳极连接构成桥式不控整流电路1的输出负端,二极管D11的阳极与二极管D14的阴极连接,二极管D13的阳极与二极管D16的阴极连接,二极管D15的阳极与二极管D12的阴极连接,二极管D11的阳极、二极管D13的阳极与二极管D15的阳极分别构成桥式不控整流电路1的输入端。为本实施例的桥式不控整流电路2、桥式不控整流电路3、桥式不控整流电路4、桥式不控整流电路5、桥式不控整流电路6结构与桥式不控整流电路1结构相同。
图8是为本实施例的励磁功率电路1结构图,包括T7、T8两个功率开关管,D7、D8两个二极管,和电容C5,功率开关管T7的发射极与二极管D7的阴极连接,功率开关管T8的集电极与二极管D8的阳极连接,功率开关管T7的集电极与二极管D8的阴极连接构成励磁功率电路的输入正端,功率开关管T8的发射极与二极管D7的阳极连接构成励磁功率电路的输入负端,功率开关管T7的发射极与功率开关管T8的集电极分别构成励磁功率电路的输出正端与励磁功率电路的输出负端。为本实施例的励磁功率电路2、励磁功率电路3结构与励磁功率电路1结构相同。发电控制单元1输出控制信号PWMT7~T8,控制励磁功率电路1开关管T7~T8斩波;发电控制单元2输出控制信号PWMT9~T10,控制励磁功率电路2开关管T9~T10斩波;发电控制单元3输出控制信号PWMT29~T30,控制励磁功率电路3开关管T29~T30斩波。
本实施例的优点在于:
(1)本发明采用涡扇发动机与电动涵道风扇共同为飞行器提供推力,避免了驱动电机系统故障导致电动涵道风扇无法提供推力,从而危害飞行器飞行安全的问题,有效提升了飞行器可靠性;
(2)本发明采用内装式起动发电机与内装式发电机,从而消除了涡扇发动机附件机匣,消除了齿轮传动环节,提高了发电系统效率,提高了可靠性;
(3)本发明采用内装式发电机与内装式起动发电机并联发电,提升了电力系统可靠性。电动涵道风扇工作所需电能来源于内装式发电机与内装式起动发电机,对蓄电池容量要求较小,由于蓄电池重量重,减小蓄电池需求,能够提高了电力系统功率密度;
(4)本发明采用组合动力装置电动发电机系统,当飞行器在空中时,内装式发电机与内装式起动发电机均故障,组合动力装置电动发电机系统能够为飞行器重要电气负载(如重要的航电、飞控系统等)提供应急电能,从而提升飞行器的安全性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,包括:
第一电动涵道风扇(1)中的第一风扇(13)与第一驱动电机(11)同轴连接,第二电动涵道风扇(2)中的第二风扇(23)与第二驱动电机(21)同轴连接;
第一驱动电机(11)的电气接口、第二驱动电机(21)的电气接口、内装式发电机(31)的电气接口、内装式起动发电机(32)的电气接口和组合动力装置电动发电机(61)的电气接口连接配电系统(7);
低压蓄电池(91)、高压蓄电池(92)、低压电气负载(93)、高压电气负载(94)的电气接口连接配电系统(7);
在配电系统(7)中:
第一驱动电机(11)、第二驱动电机(21)和内装式发电机(31)连接内装式发电机系统/驱动电机系统(71);内装式起动发电机(32)连接内装式起动发电机系统(72);组合动力装置电动发电机(61)、高压蓄电池(92)和高压电气负载(94)连接组合动力装置电动发电机系统(76);低压蓄电池(91)和低压电气负载(93)连接低压直流汇流条(75);
内装式发电机系统/驱动电机系统(71)连接一号主断路器(401),一号主断路器(401)连接内装式起动发电机系统(72),内装式起动发电机系统(72)连接二号主断路器(402),二号主断路器(402)连接第一直流/直流变换器(73),第一直流/直流变换器(73)连接组合动力装置电动发电机系统(76),组合动力装置电动发电机系统(76)连接三号主断路器(403),三号主断路器(403)连接第二直流/直流变换器(74),第二直流/直流变换器(74)连接低压直流汇流条(75)。
2.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,还包括:
内装式起动发电机系统(72)包括:一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关、第一起动控制单元、第一三相全桥逆变器、第一桥式不控整流电路、第一发电控制单元、第一励磁功率电路和第二桥式不控整流电路;
第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式。
3.根据权利要求2所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第一桥式不控整流电路的输入端连接,第一桥式不控整流电路的输出正端与三号开关的第一触点连接,三号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接,一号主断路器(401)的第二接口与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入正端连接,第一桥式不控整流电路的输出负端与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入负端连接;
第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与二号开关的第一触点连接,二号开关的第二触点分别与第一三相全桥逆变器的输出端连接,第一三相全桥逆变器的输入正端与一号开关的第一触点连接,一号开关的第二触点与二号主断路器(402)的第一接口连接,二号主断路器(402)的第二接口与第一直流/直流变换器(73)的输出正端连接,第一三相全桥逆变器的输入负端与第一直流/直流变换器(73)的输出负端连接。
4.根据权利要求3所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,第一永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第一永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与五号开关的第一触点连接,五号开关的第二触点分别与第二桥式不控整流电路的输入端连接,第二桥式不控整流电路的输出正端分别与四号开关的第一触点、第一励磁功率电路的输入正端连接,第二桥式不控整流电路的输出负端分别与第一励磁功率电路的输入负端、第一三相全桥逆变器的输入负端连接,四号开关的第二触点与一号开关的第二触点连接,第一励磁功率电路的输出端分别与第一励磁绕组两端连接;
一号第一相电流传感器、一号第二相电流传感器检测获得的第一三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第一起动控制单元,一号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号,传输至第一发电控制单元,一号电压传感器检测获得的第一桥式不控整流电路的输出端电压信号,传输至第一发电控制单元,第一位置传感器检测获得的内装式起动发电机转子位置信号,传输至第一起动控制单元,第一发电控制单元输出开关控制信号,分别控制一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关闭合或断开。
5.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,内装式发电机系统/驱动电机系统(71)包括:第三桥式不控整流电路、第四桥式不控整流电路、第二励磁功率电路、第二发电控制单元、第一电动控制单元、第二电动控制单元、第二三相全桥逆变器、第三三相全桥逆变器、六号开关、七号开关、八号开关、九号开关、十号开关和十一号开关;
第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第三桥式不控整流电路的输入端连接,第三桥式不控整流电路的输出正端与六号开关的第一触点连接,六号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接,一号主断路器(401)的第二接口与内装式起动发电机系统(72)的输入正端连接;
第三桥式不控整流电路的输出负端与内装式起动发电机系统(72)的输入负端连接。
6.根据权利要求5所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,第二永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与七号开关的第一触点连接,七号开关的第二触点分别与第四桥式不控整流电路的输入端连接,第四桥式不控整流电路的输出正端与第二励磁功率电路的输入正端连接,第四桥式不控整流电路的输出负端与第二励磁功率电路的输入负端连接,第二励磁功率电路的输出端分别与第二励磁绕组两端连接;
第一驱动电机(11)的三相电枢绕组采用星形连接方式,第一驱动电机(11)的三相电枢绕组的输出端分别与八号开关的第一触点连接,八号开关的第二触点分别与第二三相全桥逆变器的输出端连接,第二三相全桥逆变器的输入正端与九号开关的第一触点连接,九号开关的第二触点与六号开关的第二触点连接;
第二三相全桥逆变器的输入负端与第三桥式不控整流电路的输出负端连接;
第二驱动电机(21)的三相电枢绕组采用星形连接方式,第二驱动电机(21)的三相电枢绕组的输出端分别与十号开关的第一触点连接,十号开关的第二触点分别与第三三相全桥逆变器的输出端连接,第三三相全桥逆变器的输入正端与十一号开关的第一触点连接,十一号开关的第二触点与六号开关的第二触点连接,第三三相全桥逆变器的输入负端与第三桥式不控整流电路的输出负端连接;
二号第一相电流传感器、二号第二相电流传感器检测获得的第二三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第一电动控制单元;
三号第一相电流传感器、三号第二相电流传感器检测获得的第三三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第二电动控制单元;
二号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号传输至第二发电控制单元;
二号电压传感器检测获得的第三桥式不控整流电路的输出端电压信号传输至第二发电控制单元;
第二发电控制单元输出开关控制信号,分别控制六号开关、七号开关闭合或断开;
第一电动控制单元输出开关控制信号,分别控制八号开关、九号开关闭合或断开;
第二电动控制单元输出开关控制信号,分别控制十号开关、十一号开关闭合或断开。
7.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,还包括:
组合动力装置电动发电机系统(76)包括:第二起动控制单元、第四三相全桥逆变器、第五桥式不控整流电路、发电控制单元、第三励磁功率电路、十二号开关、十三号开关、十四号开关、十五号开关和十六号开关;
第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第五桥式不控整流电路的输入端连接,第五桥式不控整流电路的输出正端与十三号开关的第一触点连接,十三号开关的第二触点分别与高压电气负载(94)的输入正端、第一直流/直流变换器(73)的输入正端、三号主断路器(403)的第一接口连接;
第五桥式不控整流电路的输出负端分别与高压电气负载(94)的输入负端、第一直流/直流变换器(73)的输入负端、第二直流/直流变换器(74)的输入负端连接;
三号主断路器(403)的第二接口与第二直流/直流变换器(74)的输入正端连接;
第三电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与十六号开关的第一触点连接,十六号开关的第二触点分别与第四三相全桥逆变器的输出端连接,第四三相全桥逆变器的输入正端与十二号开关的第一触点连接,十二号开关的第二触点与高压蓄电池(92)的输出正端连接;
第四三相全桥逆变器的输入负端与高压蓄电池(92)的输出负端连接。
8.根据权利要求7所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,第三永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式,第三永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与十五号开关的第一触点连接,十五号开关的第二触点分别与第五桥式不控整流电路的输入端连接,第五桥式不控整流电路的输出正端分别与十四号开关的第一触点、第三励磁功率电路的输入正端连接;
第五桥式不控整流电路的输出负端分别与第三励磁功率电路的输入负端、第四三相全桥逆变器的输入负端连接;
十四号开关的第二触点与十二号开关的第二触点连接,第三励磁功率电路的输出端分别与第三励磁绕组两端连接;
四号第一相电流传感器、四号第二相电流传感器检测获得的第四三相全桥逆变器输出电流信号,传输至第二起动控制单元;
三号励磁电流传感器检测获得的第三励磁绕组电流信号传输至第三发电控制单元;
三号电压传感器检测获得的第五桥式不控整流电路的输出端电压信号传输至第三发电控制单元;
第二位置传感器检测获得的组合动力装置电动发电机(61)转子位置信号传输至第二起动控制单元,用于检测组合动力装置电动发电机(61)转子位置;
第三发电控制单元输出开关控制信号,分别控制十二号开关、十三号开关、十四号开关、十五号开关、十六号开关闭合或断开。
9.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,在涡扇发动机(3)中:涡扇发动机风扇(33)、涡扇发动机低压涡轮(36)与内装式发电机(31)同轴连接,均安装在涡扇发动机低压轴(38)上;
内装式发电机(31)安装在涡扇发动机风扇(33)与涡扇发动机低压涡轮(36)之间涡扇发动机高压轴(39)套在涡扇发动机低压轴(38)外部;
涡扇发动机压气机(34)、涡扇发动机高压涡轮(35)与内装式起动发电机(32)同轴连接,均安装在涡扇发动机高压轴(39)上,内装式起动发电机(32)安装在涡扇发动机压气机(34)之前,涡扇发动机燃烧室(37)在涡扇发动机压气机(34)和涡扇发动机高压涡轮(35)之间;
空气/空气换热器(48)安装在涡扇发动机(3)的外涵道中。
10.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统,其特征在于,在组合动力装置(6)中:组合动力装置冷却涡轮(62)、组合动力装置电动发电机(61)、组合动力装置压气机(63)、组合动力装置动力涡轮(64)依次同轴连接在组合动力装置轴(66)上。
CN202011230042.6A 2020-11-06 2020-11-06 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统 Active CN112441239B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011230042.6A CN112441239B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011230042.6A CN112441239B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112441239A CN112441239A (zh) 2021-03-05
CN112441239B true CN112441239B (zh) 2022-04-22

Family

ID=74736541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011230042.6A Active CN112441239B (zh) 2020-11-06 2020-11-06 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112441239B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114123296B (zh) * 2021-10-26 2023-11-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 风力发电用四输入单输出直流串并联并网切换系统
CN114142454B (zh) * 2021-12-02 2023-08-29 北京机电工程研究所 一种飞行器电源供电控制系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1949655B (zh) * 2005-10-10 2010-05-12 贺雷 电动-发电复用控制方法及其系统
GB201511033D0 (en) * 2015-05-19 2015-08-05 Rolls Royce Plc Aircraft electrical network
US11970062B2 (en) * 2017-04-05 2024-04-30 Ge Aviation Systems Llc Systems and methods of power allocation for hybrid electric architecture
US11091272B2 (en) * 2018-07-19 2021-08-17 Raytheon Technologies Corporation Aircraft hybrid propulsion fan drive gear system DC motors and generators
US10773812B2 (en) * 2018-08-17 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Hybrid electric aircraft battery charging

Also Published As

Publication number Publication date
CN112441239A (zh) 2021-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10035607B2 (en) Electrical drive system for an aircraft and operating method
US6188139B1 (en) Integrated marine power distribution arrangement
EP2801719B1 (en) Aircraft electrical system
US8922057B2 (en) System for multiple energy storage and management and method of making same
CN1949655B (zh) 电动-发电复用控制方法及其系统
US7459889B2 (en) DC bus short circuit compliant power generation systems using induction machine
EP2367280B1 (en) Electrical machine with integrated current source inverter
CN108288853B (zh) 飞机直流供电系统及供电方法
CN112441239B (zh) 一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统
US20150349687A1 (en) Electric Power Generation and Distribution for Islanded or Weakly-Connected Systems
US6351090B1 (en) Device for starting a gas turbine in an aircraft
WO2018108040A1 (zh) 电动驱动装置、电动设备、逆变器以及多相交流电机
CN106849782B (zh) 电动驱动装置以及电动设备
CN112532128A (zh) 一种航空大功率复合无刷起动发电系统及其控制方法
CN102497038A (zh) 多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置
CN112072781A (zh) 全水冷永磁同步柴油发电机组应急无缝切换系统及方法
US11628943B2 (en) Electrical power systems
CN110733516A (zh) 一种轴控内燃机车及其主传动系统和方法
CN107086830B (zh) 直流电动驱动装置以及电动设备
CN113141053A (zh) 一种水电站a类黑启动应急电源设计方法
CN202395542U (zh) 一种多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置
CN106899245A (zh) 直流电动驱动装置以及电动设备
US20160194009A1 (en) Integrated traction system for locomotives
EP4054041A1 (en) Electrical power systems
CN112468041A (zh) 基于二极管箝位的双三相开绕组永磁同步发电机系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant