CN112600472A - 基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和方法 - Google Patents

基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和方法。一种系统可包括独立速度变频(ISVF)发电机，其被配置为将来自轴的转矩转换为AC功率信号。ISVF发电机可具有一个或更多个极对，其等效轴频等于轴频乘以极对数量。当等效轴频小于频率下限时，发电机控制单元可将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于AC母线的频率下限，当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于AC母线的频率上限，并且当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。

Description

基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和 方法
技术领域
本公开总体上涉及配电领域，具体地，涉及基于独立速度变频(ISVF)发电机的恒定频率和窄带配电。
背景技术
在诸如飞行器和其它载具的配电系统中可使用感应发电机，以提供由各种AC负载使用的交流(AC)功率信号。AC负载通常具有将AC功率信号限制为恒定频率或比原动机(例如，发动机)的典型操作频带窄的频带的功率频率要求。
在典型的配电系统中，为了实现恒定发电机输出频率，可在原动机与发电机的轴之间设置恒速驱动(或一些其它类型的变速传动)。恒速驱动可能复杂、沉重和/或庞大。因此，它们可能不适合一些应用，特别是对于飞行器应用。可存在其它缺点。
发明内容
本文公开了可克服典型配电系统的一个或更多个缺点的系统和方法。在示例中，一种系统包括被配置为使轴旋转的原动机。该系统还包括被配置为将来自轴的转矩转换为AC功率信号的ISVF发电机，其中该ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。该系统包括具有频率下限和频率上限的AC母线。该系统还包括发电机控制单元，其被配置为当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限，当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限，并且当等效轴频大于或等于频率下限且小于或等于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。
在一些示例中，发电机控制单元被配置为生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量。在这种示例中，将发电机输出频率设定为等于频率下限包括将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差，将发电机输出频率设定为等于频率上限包括将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差，将发电机输出频率设定为等于等效轴频包括将励磁信号的等效励磁频率设定为零。
在一些示例中，该系统包括联接器，其被设置在原动机与轴之间并且被配置为将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。在一些示例中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。在一些示例中，原动机被配置为使轴旋转，而没有任何恒速驱动装置联接在它们之间。在一些示例中，该系统包括电连接到AC母线的AC负载集合，其中至少部分地基于AC负载集合的操作要求来确定频率下限和频率上限。在一些示例中，该系统可包括电连接到AC母线的交流-直流(AC/DC)转换器和电连接到AC/DC转换器的直流(DC)母线，其中AC/DC转换器被配置为将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。在一些示例中，原动机是飞行器发动机。
在示例中，一种方法包括使用原动机使轴旋转。该方法还包括使用ISVF发电机将来自轴的转矩转换为AC功率信号，其中ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。该方法还包括将AC功率信号施加到具有频率下限和频率上限的AC母线。该方法还包括当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限。该方法包括当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限。该方法还包括当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。
在一些示例中，该方法包括生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量，其中将发电机输出频率设定为等于频率下限的步骤包括将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差，其中将发电机输出频率设定为等于频率上限的步骤包括将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差，并且其中将发电机输出频率设定为等于等效轴频的步骤包括将励磁信号的等效励磁频率设定为零。
在一些示例中，该方法包括使用联接器将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。在一些示例中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。在一些示例中，在没有任何恒速驱动装置联接在轴与原动机之间的情况下执行使轴旋转的步骤。在一些示例中，AC/DC转换器电连接到AC母线，并且其中DC母线电连接到AC/DC转换器。在这些示例中，该方法可包括在AC/DC转换器处将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。
在示例中，一种系统包括被配置为使轴旋转的原动机。该系统还包括ISVF发电机，其被配置为将来自轴的转矩转换为AC功率信号，其中该ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。该系统还包括AC母线和发电机控制单元，其被配置为生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量，并且其中发电机控制单元通过将等效励磁频率设定为等于恒定发电机输出频率与等效轴频之间的差来维持恒定发电机输出频率。
在一些示例中，该系统包括联接器，其被设置在原动机与轴之间并且被配置为将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩，其中联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。在一些示例中，原动机被配置为使轴旋转，没有任何恒速驱动装置联接在它们之间。在一些示例中，该系统包括电连接到AC母线的AC负载集合，其中至少部分地基于AC负载集合的操作要求来确定恒定发电机输出频率。在一些示例中，该系统包括电连接到AC母线的AC/DC转换器以及电连接到AC/DC转换器的DC母线，其中AC/DC转换器被配置为将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。
附图说明
图1是基于独立速度变频(ISVF)发电机的电力系统的示例的框图。
图2是将轴频带与等效轴频带和AC输出信号频带联系起来的曲线图。
图3是将励磁频带与等效励磁频带联系起来的曲线图。
图4是描绘励磁信号的功率容量要求与励磁信号的频率之间的函数关系的曲线图。
图5是将与基于ISVF发电机的电力系统的第一配置关联的功率要求与第二配置进行比较的一组曲线图。
图6是描绘基于ISVF发电机的配电方法的示例的流程图。
尽管本公开易于进行各种修改和替代形式，但在附图中示出了特定示例并且将在本文中对其进行详细描述。然而，应该理解，本公开并非意在限于所公开的特定形式。相反，本发明是要涵盖落入本公开的范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
参照图1，描绘了基于独立速度变频(ISVF)发电机的电力系统100。如本文所描述的，系统100可被配置为在对于给定轴速范围比使用典型感应发电机所生成的频带窄的频带内生成并分配电力，而没有恒速驱动装置或其它类型的传动装置。
系统100可包括原动机102。例如，原动机102可以是飞行器发动机或另一类型的载具发动机。原动机102可附接到联接器104。联接器104可包括固定齿轮比联接器、皮带联接器或其组合，并且可被配置为将来自原动机102的转矩129转换为轴106上的转矩130。联接器104与恒速装置的不同之处可在于，联接器104的转矩传递比可为固定的，而非可变的。轴106可附接到ISVF发电机108。通过使用ISVF发电机108而非典型感应发电机，系统100可省略原动机102与轴106之间的任何恒速驱动装置。
ISVF发电机108可被配置为将来自轴106的转矩130转换为AC功率信号132。ISVF发电机108可生成AC功率信号132，使得AC功率信号132的频率与轴106的轴速无关。可与系统100一起使用的ISVF发电机108的示例在2017年11月21日提交的美国专利申请No.15/819,919中有进一步描述，其作为美国专利申请公布No.2019/0158002公布并且题为“Independent Speed Variable Frequency Alternating Current Generator”，其内容整体通过引用并入。
ISVF发电机108可具有一个或更多个极对109。图1将ISVF发电机108描绘为具有两个极对109(即，四个极)。然而，多于或少于两个极对是可能的并且与本公开一致。极对109的数量可充当轴106的频率与AC功率信号132的频率之间的乘数。因此，轴106可与等效轴频关联，该等效轴频等于轴106的轴频乘以极对109的数量。
系统100可包括发电机控制单元(GCU)110。发电机控制单元110可被配置为生成励磁信号134以控制ISVF发电机108。ISVF发电机108可使用励磁信号134来在ISVF发电机108的转子处生成旋转磁通量，导致AC功率信号132的频率是轴106的频率与励磁信号134的频率的代数和。ISVF发电机108的极对109的数量也可影响励磁信号134对AC功率信号132的贡献。因此，励磁信号134的等效励磁频率可等于励磁信号134的励磁频率乘以极对109的数量。
ISVF发电机108可联接到AC母线112。AC负载集合114可联接到AC母线112并被配置为从AC母线112接收功率。AC负载集合114可具有操作要求，使得AC负载集合114适于在具有频率下限和频率上限的操作频带内操作。操作频带可比与原动机102关联的操作频带窄。
AC/DC转换器116可联接到AC母线112。AC/DC转换器116可被配置为将AC功率信号132转换为DC功率信号136并使用DC功率信号136来向DC母线118供电。DC负载集合120可联接到DC母线118。
直流至交流(DC/AC)转换器122可联接到DC母线118。DC/AC转换器122可被配置为将DC功率信号136转换为第二AC功率信号134以向第二AC母线124供电。AC负载集合126可联接到第二AC母线124。第二AC负载集合126可具有与AC负载集合114不同的操作频率和电压要求。在一些示例中，第二AC负载集合126对应于电机负载(例如，用于对飞行面进行致动等)。
在操作期间，发电机控制单元110可被配置为控制ISVF发电机108生成落在具有频率下限和频率上限的频带内的AC功率信号132，对于给定轴速范围，该频带比使用典型感应发电机所生成的频带窄。在第一配置中，为了实现该频带，发电机控制单元110可被配置为响应于等效轴频(例如，轴频乘以极对109的数量)小于频率下限而将ISVF发电机108的发电机输出频率设定为等于频率下限。发电机控制单元110可被配置为响应于等效轴频大于频率上限而将ISVF发电机108的发电机输出频率设定为等于频率上限。响应于等效轴频大于或等于频率下限且小于或等于频率上限，发电机控制单元110可被配置为将ISVF发电机108的发电机输出频率设定为等于等效轴频。在第二配置中，发电机控制单元110可简单地维持恒定发电机输出频率，而非将频带变窄。
系统100的益处在于，通过使用ISVF发电机108相对于轴的旋转频率范围将AC功率信号的频率范围变窄，系统100可省略轴与ISVF发电机108之间的复杂、沉重和/或庞大的设备(例如，恒速驱动)。另一益处在于，发电机控制单元110可将发电机输出频率限制为与AC负载集合114的操作要求对应的恒定发电机输出频率。另一益处在于，在AC母线112可支持频带范围的情况下，通过使发电机输出频率504(示出于图5)变窄为具有频率下限和频率上限的范围，由于如本文所描述的窄频带的有利操作条件，负载设备可更轻且没那么复杂。可存在其它益处和优点。
图2和图3描绘了等效轴频210和等效励磁频率308的概念。这些频率取决于与ISVF发电机108关联的极对109的数量。在仅存在一个极对的情况下，等效轴频210和等效励磁频率308分别等于轴频208和励磁频率306。
参照图2，描绘了将轴频带202与等效轴频带204和AC输出信号频带206联系起来的曲线图。如图2所示，轴频208可落在轴频带202内。轴频208可表示原动机(例如，原动机102)使轴(例如，轴106)旋转的频率。轴频带202可被限制在表示原动机将使轴旋转的最低操作频率的轴频下限214与表示原动机将使轴旋转的最高操作频率的轴频上限216之间。出于例示性目的，图2将轴频下限214描绘为100Hz并将轴频上限216描绘为300Hz。
等效轴频带204可等于ISVF发电机(例如，ISVF发电机108)的极对数量乘以轴频带202。在图2的示例中，可存在两个极对，使得如果轴频208为约175Hz，则等效轴频210为约350Hz。同样，等效轴频下限218可为约200Hz，等效轴频上限220可为约600Hz。尽管图2的示例考虑了两个极对，但可使用任何数量的极对。
尽管典型感应电机通常将生成具有落在等效轴频带204内的频率的AC功率信号，但可通过励磁信号(例如，励磁信号134)控制ISVF发电机(例如，ISVF发电机108)以生成较窄的AC输出信号频带206。例如，AC输出信号频带206可具有大于等效轴频下限218的频率下限222。同样，AC输出信号频带206可具有小于等效轴频上限220的频率上限224。因此，可限制AC输出信号频带206以满足AC负载的操作要求。
参照图3，描绘了将励磁频带302与等效励磁频带304联系起来的曲线图。励磁信号(例如，励磁信号134)可被施加到ISVF发电机(例如，ISVF发电机108)的转子上的场绕组，以有效地增加或减小输出功率信号的频率。励磁信号可具有落在励磁频带302内的励磁频率306。由于与ISVF发电机关联的极对数量影响输出频率，所以等效励磁频带304可等于励磁频带302乘以极对数量。同样，等效励磁频率308可等于励磁频率306乘以极对数量。
在单极对系统中，发电机输出频率可以是轴频与励磁频率的代数和：
fGen＝fShaft+fExcit
对于具有多个极对的系统，轴频和励磁频率可均乘以极对数量(PP)：
fGen＝(fShaft+fExcit)·PP
其中fShaft*PP是等效轴频，fExcit*PP是等效励磁频率。
参照图4，曲线图400描绘励磁信号的功率容量要求SExcit与励磁信号的频率fExcit之间的函数关系402。尽管图4中的描述可应用于单极对系统，但是本领域普通技术人员将理解，受益于本申请，这些概念可扩展到多个极对。如曲线图400中所示，随着频率fExcit远离零移动，励磁信号可能需要更多功率SExcit以便维持ISVF发电机的恒定功率输出。分析表明，该关系可大致由如所示的圆锥截面曲线表示。当励磁频率fExcit为零(意味着轴速等于发电机输出频率)时，励磁信号仅需要提供足够的功率以补偿转子绕组处的功率损耗(例如，y0)。当发电机轴速低于发电机输出频率时，励磁频率fExcit为正。在这种情况下，励磁源向定子绕组提供视在功率。当发电机轴速高于发电机输出频率时，励磁频率fExcit为负。在这种情况下，励磁源从发电机轴抽吸视在功率。(励磁频率fExcit与发电机额定输出频率之间的)偏差越大，励磁信号的功率容量SExcit可越高。
参照图5，第一曲线图500描绘了与系统100的第一配置关联的功率要求，并且与描绘与系统100的第二配置关联的功率要求的第二曲线图550进行比较。第一配置可对应于恒定频率输出，第二配置可对应于变窄的频带输出。
如第一曲线图500中所示，发电机控制单元(例如，发电机控制单元110)可维持恒定发电机输出频率504。这可通过将等效励磁频率308设定为等于恒定发电机输出频率504与等效轴频210之差来执行。换言之，发电机输出频率504可等于轴频208和励磁频率306的代数和：
FGen＝fShaft(t)+fExcit(t)
为了维持恒定发电机输出频率504，当轴频208等于发电机输出频率504时，励磁频率306可被设定为零，当轴频208小于发电机输出频率504时可被设定为正值，当轴频208大于发电机输出频率504时可被设定为负值：
如果fShaft(t)＝FGen，则fExcit(t)＝0
如果fShaft(t)＜FGen，则fExcit(t)＞0
如果fShaft(t)＞FGen，则fExcit(t)＜0
当考虑与ISVF发电机关联的极对时，发电机输出频率504可被确定为：
FGen＝(fShaft(t)+fExcit(t))·PP
为了维持恒定发电机输出频率504，当等效轴频210等于发电机输出频率504时，等效励磁频率308可被设定为零，当等效轴频210小于发电机输出频率504时可被设定为正值，当等效轴频210大于发电机输出频率504时可被设定为负值：
如果(fShaft(t))·PP＝FGen，则(fExcit(t))·PP＝0
如果(fShaft(t))·PP＜FGen，则(fExcit(t))·PP＞0
如果(fShaft(t))·PP＞FGen，则(fExcit(t))·PP＜0
如第一曲线图500中所示，随着轴频远离发电机输出频率504移位，更多功率被分配给励磁信号。为了针对等效轴频下限218与等效轴频上限220之间的频率范围提供功率，可使用相对高的功率506。因此，当轴频范围相对窄时，第一曲线图500中描绘的恒定发电机输出频率配置可能适当。对于利用更宽轴频范围的发动机，第二曲线图550中描绘的配置可能更适当。
如第二曲线图550中所示，发电机控制单元(例如，发电机控制单元110)可维持发电机输出频率502。发电机输出频率502可保持在频率下限222和频率上限224之间，而非恒定：
Fmin≤FGen≤Fmax
如果轴频208介于频率下限222和频率上限之间，则可通过将励磁信号的励磁频率306设定为零来将发电机输出频率502设定为等于轴频208。如果轴频208小于频率下限222，则可通过将励磁频率306设定为频率下限222与轴频208之差来将发电机输出频率502设定为等于频率下限222。如果轴频208大于频率上限224，则可通过将励磁信号的励磁频率306设定为等于频率上限224与轴频208之差来将发电机输出频率502设定为等于频率上限224：
如果Fmin≤fShaft(t)≤Fmax，则fExcit(t)＝0
如果fShaft(t)≤Fmin，则fExcit(t)＝Fmin-fShaft(t)
如果fShaft(t)≥Fmax，则fExcit(t)＝Fmax-fShaft(t)
当考虑与ISVF发电机关联的极对时，如果等效轴频210介于频率下限222和频率上限之间，则可通过将励磁信号的等效励磁频率308设定为零来将发电机输出频率502设定为等于等效轴频210。如果等效轴频210小于频率下限222，则可通过将等效励磁频率308设定为频率下限222与等效轴频210之差来将发电机输出频率502设定为等于频率下限222。如果等效轴频210大于频率上限224，则可通过将励磁信号的等效励磁频率308设定为等于频率上限224与等效轴频210之差来将发电机输出频率502设定为等于频率上限224：
如果Fmin≤(fShaft(t))·PP≤Fmax，则(fExcit(t))·PP＝0
如果(fShaft(t))·PP≤Fmin，则(fExcit(t))·PP＝Fmin-(fShaft(t))·PP
如果(fShaft(t))·PP≥Fmax，则(fExcit(t))·PP＝Fmax-(fShaft(t))·PP
如第二曲线图550中所示，随着轴频远离发电机输出频率502移位，在轴频介于频率下限222和频率上限224之间的同时，更多恒定大小的功率被分配给励磁信号。因此，相对低的功率508可用于相同的轴频范围。当轴频范围相对宽并且AC负载能够以介于频率下限222和频率上限224之间的频率操作时，第二曲线图550中描绘的窄带发电机输出频率配置可能适当。
参照图6，描绘了基于ISVF发电机的配电方法600的示例。方法600可包括在602，使用原动机使轴旋转。例如，可使用原动机102使轴106旋转。
方法600还可包括在604，使用ISVF发电机将来自轴的转矩转换为AC功率信号，其中ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。例如，可使用ISVF发电机108将来自轴106的转矩130转换为AC功率信号132。
方法600还可包括在606，使用联接器将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。例如，可使用联接器104将第二转矩129转换为转矩130。
方法600还可包括在608，生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量。例如，发电机控制单元110可生成励磁信号134。
方法600还可包括在610，将AC功率信号施加到具有频率下限和频率上限的AC母线。例如，AC功率信号132可被施加到AC母线112。
方法600可包括在612，当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限。将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限可包括在614，将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差。
方法600还可包括在616，当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限。将发电机输出频率设定为等于频率上限可包括在618，将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差。
方法600可包括在620，当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。将发电机输出频率设定为等于等效轴频包括在622将励磁信号的等效励磁频率设定为零。
方法600的益处在于，通过使用ISVF发电机相对于轴的旋转频率范围将AC功率信号的频率范围变窄，可省略轴与ISVF发电机之间的复杂、沉重和/或庞大的设备(例如，恒速驱动)。可存在其它优点。
此外，本公开包括根据以下条款的示例，由此要注意的是，保护范围由权利要求提供。
条款1.一种系统，该系统包括：原动机，其被配置为使轴旋转；独立速度变频(ISVF)发电机，其被配置为将来自轴的转矩转换为交流(AC)功率信号，其中，该ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中，等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量；AC母线，其具有频率下限和频率上限；以及发电机控制单元，其被配置为：当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限；当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限；并且当等效轴频大于或等于频率下限且小于或等于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。
条款2.根据条款1所述的系统，其中，发电机控制单元被配置为生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中，等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量，其中，将发电机输出频率设定为等于频率下限包括将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差，其中，将发电机输出频率设定为等于频率上限包括将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差，并且其中，将发电机输出频率设定为等于等效轴频包括将励磁信号的等效励磁频率设定为零。
条款3.根据条款1所述的系统，还包括：联接器，其被设置在原动机和轴之间并且被配置为将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。
条款4.根据条款3所述的系统，其中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。
条款5.根据条款1至4中的任一项所述的系统，其中，原动机被配置为使轴旋转，没有任何恒速驱动装置联接在它们之间。
条款6.根据条款1至5中的任一项所述的系统，该系统还包括：电连接到AC母线的AC负载集合，其中，至少部分地基于AC负载集合的操作要求来确定频率下限和频率上限。
条款7.根据条款1至6中的任一项所述的系统，该系统还包括：电连接到AC母线的交流-直流(AC/DC)转换器；以及电连接到AC/DC转换器的直流(DC)母线，其中，AC/DC转换器被配置为将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。
条款8.根据条款1至7中的任一项所述的系统，其中，原动机是飞行器发动机。
条款9.一种方法，该方法包括：使用原动机使轴旋转；使用独立速度变频(ISVF)发电机将来自轴的转矩转换为交流(AC)功率信号，其中，ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中，等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量；将AC功率信号施加到具有频率下限和频率上限的AC母线；当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限；当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限；以及当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。
条款10.根据条款9所述的方法，该方法还包括：生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中，等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量，其中，将发电机输出频率设定为等于频率下限的步骤包括将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差，其中，将发电机输出频率设定为等于频率上限的步骤包括将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差，并且其中，将发电机输出频率设定为等于等效轴频的步骤包括将励磁信号的等效励磁频率设定为零。
条款11.根据条款9所述的方法，该方法还包括：使用联接器将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。
条款12.根据条款11所述的方法，其中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。
条款13.根据条款9至12中的任一项所述的方法，其中，在没有任何恒速驱动装置联接在轴与原动机之间的情况下执行使轴旋转的步骤。
条款14.根据条款9至13中的任一项所述的方法，其中，交流-直流(AC/DC)转换器电连接到AC母线，并且其中，直流(DC)母线电连接到AC/DC转换器，所述方法还包括：在AC/DC转换器处将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。
条款15.根据条款9至14中的任一项所述的方法，其中，原动机是飞行器发动机。
条款16.一种系统，该系统包括：原动机，其被配置为使轴旋转；独立速度变频(ISVF)发电机，其被配置为将来自轴的转矩转换为交流(AC)功率信号，其中，ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中，等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量；AC母线；以及发电机控制单元，其被配置为生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中，等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量，并且其中，发电机控制单元通过将等效励磁频率设定为等于恒定发电机输出频率与等效轴频之间的差来维持恒定发电机输出频率。
条款17.根据条款16所述的系统，该系统还包括：联接器，其被设置在原动机与轴之间并且被配置为将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩，其中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。
条款18.根据条款16至17中的任一项所述的系统，其中，原动机被配置为使轴旋转，没有任何恒速驱动装置联接在它们之间。
条款19.根据条款16至18中的任一项所述的系统，该系统还包括：电连接到AC母线的AC负载集合，其中，至少部分地基于AC负载集合的操作要求来确定恒定发电机输出频率。
条款20.根据条款16至19中的任一项所述的系统，该系统还包括：电连接到AC母线的交流-直流(AC/DC)转换器；以及电连接到AC/DC转换器的直流(DC)母线，其中，AC/DC转换器被配置为将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。
尽管已示出和描述了各种示例，但是本公开不限于此，将被理解为包括对于本领域技术人员而言将显而易见的所有这些修改和变化。

Claims (15)

1.一种系统(100)，该系统包括：
原动机(102)，该原动机被配置为使轴(106)旋转；
独立速度变频ISVF发电机(108)，该ISVF发电机被配置为将来自所述轴(106)的转矩(130)转换为交流AC功率信号(132)，其中，该ISVF发电机(108)具有一个或更多个极对(109)，并且其中，等效轴频(210)等于所述轴(106)的轴频(208)乘以所述极对(109)的数量；
AC母线(112)，该AC母线具有频率下限(222)和频率上限(224)；以及
发电机控制单元(110)，该发电机控制单元被配置为：
当所述等效轴频(210)小于所述频率下限(222)时，将所述ISVF发电机(108)的发电机输出频率(502)设定为等于所述频率下限(222)；
当所述等效轴频(210)大于所述频率上限(224)时，将所述ISVF发电机(108)的所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率上限(224)；以及
当所述等效轴频(210)大于或等于所述频率下限(222)且小于或等于所述频率上限(224)时，将所述ISVF发电机(108)的所述发电机输出频率(502)设定为等于所述等效轴频(210)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发电机控制单元(110)被配置为生成励磁信号(134)以控制所述ISVF发电机(108)，其中，等效励磁频率(308)等于所述励磁信号的励磁频率(306)乘以所述极对(109)的数量，
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率下限(222)包括将所述等效励磁频率(308)设定为所述频率下限(222)与所述等效轴频(210)之差，
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率上限(224)包括将所述励磁信号的所述等效励磁频率(308)设定为等于所述频率上限(224)与所述等效轴频(210)之差，并且
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述等效轴频(210)包括将所述励磁信号的所述等效励磁频率(308)设定为零。
3.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括：
联接器(104)，该联接器被设置在所述原动机(102)和所述轴(106)之间并且被配置为将与所述原动机(102)关联的第二转矩(129)转换为与所述轴(106)关联的转矩(130)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述联接器(104)包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述原动机(102)被配置为使所述轴(106)旋转，没有任何恒速驱动装置联接在所述原动机与所述轴之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，该系统还包括：
电连接到所述AC母线(112)的AC负载集合(114)，其中，至少部分地基于所述AC负载集合(114)的操作要求来确定所述频率下限(222)和所述频率上限(224)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，该系统还包括：
电连接到所述AC母线(112)的交流-直流AC/DC转换器(116)；以及
电连接到所述AC/DC转换器(116)的直流DC母线(118)，其中，所述AC/DC转换器(116)被配置为将所述AC母线(122)上的所述AC功率信号(132)转换为所述DC母线(118)上的DC功率信号(136)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述原动机(102)是飞行器发动机。
9.一种方法，该方法包括以下步骤：
使用原动机(102)使轴(106)旋转；
使用独立速度变频ISVF发电机(108)将来自所述轴(106)的转矩(130)转换为交流AC功率信号(132)，其中，所述ISVF发电机(108)具有一个或更多个极对(109)，并且其中，等效轴频(210)等于所述轴(106)的轴频(208)乘以所述极对(109)的数量；
将所述AC功率信号(132)施加到具有频率下限(222)和频率上限(224)的AC母线(112)；
当所述等效轴频(210)小于所述频率下限(222)时，将所述ISVF发电机(108)的发电机输出频率(502)设定为等于所述频率下限(222)；
当所述等效轴频(210)大于所述频率上限(224)时，将所述ISVF发电机(108)的所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率上限(224)；以及
当所述等效轴频(210)介于所述频率下限(222)和所述频率上限(224)之间时，将所述ISVF发电机(108)的所述发电机输出频率(502)设定为等于所述等效轴频(210)。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括：
生成励磁信号(134)以控制所述ISVF发电机(108)，其中，等效励磁频率(308)等于所述励磁信号的励磁频率(306)乘以所述极对(109)的数量，
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率下限(222)的步骤包括将所述等效励磁频率(308)设定为所述频率下限(222)与所述等效轴频(210)之差，
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述频率上限(224)的步骤包括将所述励磁信号的所述等效励磁频率(308)设定为等于所述频率上限(224)与所述等效轴频(210)之差，并且
其中，将所述发电机输出频率(502)设定为等于所述等效轴频(210)的步骤包括将所述励磁信号的所述等效励磁频率(308)设定为零。
11.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括：
使用联接器(104)将与所述原动机(102)关联的第二转矩(129)转换为与所述轴(106)关联的转矩(130)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述联接器(104)包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中，在没有任何恒速驱动装置联接在所述轴(106)与所述原动机(102)之间的情况下执行使所述轴(106)旋转的步骤。
14.根据权利要求9至13中的任一项所述的方法，其中，交流-直流AC/DC转换器(116)电连接到所述AC母线(112)，并且其中，直流DC母线(118)电连接到所述AC/DC转换器(116)，所述方法还包括：
在所述AC/DC转换器(116)处将所述AC母线(112)上的所述AC功率信号(132)转换为所述DC母线(118)上的DC功率信号(136)。
15.根据权利要求9至14中的任一项所述的方法，其中，所述原动机(102)是飞行器发动机。
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