CN112713826A - 一种飞行器用起动/发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于飞机电气设计技术领域，公开了一种飞行器用起动/发电系统。利用电机的可逆原理，在飞机起动时通过合理地控制起动/发电机的主发电机电枢绕组的电流矢量，使其运行在电动状态，提供航空发动机起动所需的扭矩，当发动机达到一定转速并进入稳定工作状态后，再将起动/发电机切换到发电状态为机载用电设备供电，不仅省去传统飞机电源系统的专用起动组件，简化发动机的附件驱动齿轮箱以及相应的润滑、冷却系统，有效降低航空电源系统的体积重量、复杂程度以及制造成本，还能提高飞机电源系统的可靠性和维护性。

Description

一种飞行器用起动/发电系统
技术领域
本发明属于飞机电气设计技术领域，特别涉及一种飞行器用起动/发电系统。
背景技术
起动/发电系统是整个飞机供电体系的核心。在传统的大功率航空电源系统中，一般采用专用的起动机完成航空发动机的起动功能，当发动机达到额定转速后，再通过发电机将发动机输出的部分机械能转化为飞机用电设备所需的电能。这种飞机电源系统包含独立的起动系统及发电系统，体积和重量较大、系统复杂，不仅降低了系统的可靠性，而且当发动机起动完成后，起动机就成了影响飞机性能的负担，当航空电源系统的功率较大时，这种缺陷将变得更为严重。
发明内容
本发明利用电机的可逆原理，在飞机起动时通过合理地控制起动/发电机的主发电机电枢绕组的电流矢量，使其运行在电动状态，提供航空发动机起动所需的扭矩，当发动机达到一定转速并进入稳定工作状态后，再将起动/发电机切换到发电状态为机载用电设备供电，不仅省去传统飞机电源系统的专用起动组件，简化发动机的附件驱动齿轮箱以及相应的润滑、冷却系统，有效降低航空电源系统的体积重量、复杂程度以及制造成本，还能提高飞机电源系统的可靠性和维护性。
本发明技术方案：
一种飞行器用起动/发电系统，包括：起动发电机、起动发电机控制器；
所述起动发电机包括：电机本体、串激绕组、并激绕组和换向补偿绕组、A,B,C,D,E五个接线柱；
所述B接线柱与电机正极连接，所述D接线柱与电机负极连接；
所述并激绕组一端与A接线柱连接，另一端与电机负极连接；
所述串激绕组一端与C接线柱连接，另一端与电机正极连接；
换向补偿绕组一端与E接线柱连接，另一端与电机负极连接；
当所述起动发电机用于起动时，所述A、D接线柱与起动发电机控制器两个励磁端连接，C接线柱连接外部电源正极，E接线柱连接外部电源负极；
当所述起动发电机用于发电时，B接线柱作为发电机正输出端，E接线柱作为发电机负输出端，A、D接线柱与起动发电机控制器两个励磁端连接。
进一步，所述系统还包括：起动接触器；所述C接线柱通过起动接触器与外部电源正极相连；所述起动接触器控制线包与起动发电机控制器相连，所述起动发电机控制器通过控制起动接触器的开合控制外部电源是否向起动发电机供电。
进一步，所述系统还包括：主接触器；所述B接线柱通过主接触器与主汇流条相连；所述起动接触器控制线包与起动发电机控制器相连；所述起动发电机控制器通过控制主接触器的开合控制起动发电机是否与主汇流条接通。
进一步，所述起动发电机控制器还与B接线柱和E接线柱连接，用于当起动发电机处于发电状态时检测输出电压值。
进一步，所述起动发电机控制器还与C接线柱连接，用于当起动发电机处于起动状态时检测起动电压值。
进一步，所述起动发电机控制器还接收上位机的起动/发电信号，当起动信号有效时，起动发电机控制器将整个系统切换至起动状态，控制起动接触器闭合并控制主接触器断开。
进一步，所述起动发电机控制器还接收上位机的发电信号和允许投网信号，当发电信号和允许投网信号同时有效时，起动发电机控制器将整个系统切换至发电状态，控制起动接触器断开并控制主接触器闭合；允许投网信号为28V/开信号，开有效。
进一步，所述起动发电机控制器还接收来自上位机的轮载信号和维护自检指令；当起动发电机控制器根据上位机下发的轮载信号判定飞行器处于地面状态，且维护自检指令有效时，将进行维护自检。
进一步，所述起动发电机控制器向上位机上传自身故障状态信号，当起动控制器检测到本系统发生过压、欠压、过流、反流等故障时，可将以上故障信息通过硬线上传上位机。
进一步，所述起动发电机控制器还接收来自上位机的过压检测指令；当起动发电机控制器收到的过压检测指令有效时，其将进行过压检测。
本发明实现了起动机发电机一体化，不仅省去传统飞机电源系统的专用起动组件，简化发动机的附件驱动齿轮箱以及相应的润滑、冷却系统，有效降低航空电源系统的体积重量、复杂程度以及制造成本，还能提高飞机电源系统的可靠性和维护性。
与现有航空电源系统相比具有以下优点：
a)起动/发电一体化设计
采用起动/发电一体化设计，既可以起动航空发动机，又可以作为飞机主电源为飞机提供高品质的28V电。
b)系统结构简单
该系统中的发电机采用有刷设计，无需外部逆变就可以起动发动机，系统架构简单、可靠。
c)保护功能完善
该系统具有过压、欠压、反流、过流以及防拍合等保护功能，并可以将故障结果上传上位机。
附图说明
图1为起动发电机原理图；
图2为一种飞行器用起动/发电系统原理框图。
具体实施方式
一种飞行器用起动/发电系统，如图1所示，其中电机主要由串激绕组、并激绕组、换向极绕组、补偿绕组、电刷组件及电枢绕组等组成。
如图2所示，当起动发电控制器接收到上位机下发的起动/发电信号，且起动信号有效时，起动发电控制器将本系统切换为电动状态，即先通过主接触器驱动信号使主接触器断开，然后通过起动接触器驱动信号使起动接触器常开触点闭合、常闭触点断开，这将使外部起动电源正极接入起动发电机C端、起动发电机E端连接于外部起动电源负极，这将使外部起动电源向起动发电机供电，起动发电机产生电磁转矩拖动发动机运转。此外起动发电机A、D与起动发电控制器连接，以进行起动电磁转矩大小的控制。
当起动发电控制器接收到上位机下发的起动/发电信号，且发电信号有效时，起动发电控制器将本系统切换为发电状态，即先通过起动接触器驱动信号使起动接触器常开触点断开、常闭触点闭合。在此状态下，起动发电机B端作为起动发电机的输出正极，E作为输出负极，A、D端接入起动发电控制器。当发电控制开关闭合时，起动发电机在发动机的拖动下进行剩磁建压，一旦起动发电机输出电压升高到15V以上后，起动发电机控制器将通过敏感发电机输出电压，并通过调节A、D端的励磁电流的大小进行电压调节，当起动发电控制器收到上位机下发的允许投网信号为有效时，起动发电控制器将通过主接触器驱动信号使主接触器闭合，为机上提供稳定的28V直流电。
起动发电机控制器还接收来自上位机的轮载信号和维护自检指令；当起动发电机控制器根据上位机下发的轮载信号判定飞行器处于地面状态，且维护自检指令有效时，将进行维护自检。
起动发电机控制器向上位机上传自身故障状态信号，当起动控制器检测到本系统发生过压、欠压、过流、反流等故障时，可将以上故障信息通过硬线上传上位机。
此外，所述起动发电机控制器还接收来自上位机的过压检测指令；当起动发电机控制器收到的过压检测指令有效时，其将进行过压检测。

Claims (8)

1.一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述系统包括：起动发电机、起动发电机控制器；
所述起动发电机包括：电机本体、串激绕组、并激绕组和换向补偿绕组、A、B、C、D、E五个接线柱；
所述B接线柱与电机本体正极连接，所述D接线柱与电机本体负极连接；
所述并激绕组一端与A接线柱连接，另一端与电机本体负极连接；
所述串激绕组一端与C接线柱连接，另一端与电机本体正极连接；
换向补偿绕组一端与E接线柱连接，另一端与电机本体负极连接；
当所述起动发电机用于启动时，所述A、D接线柱与起动发电机控制器两个励磁端连接，C接线柱连接外部电源正极，E接线柱连接外部电源负极；
当所述起动发电机用于发电时，B接线柱作为发电机正输出端，E接线柱作为发电机负输出端，A、D接线柱与起动发电机控制器两个励磁端连接。
2.根据权利要求1所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述系统还包括：起动接触器；所述C接线柱通过起动接触器与外部电源正极相连；所述起动接触器控制线包与起动发电机控制器相连，所述起动发电机控制器通过控制起动接触器的开合控制外部电源是否向起动发电机供电。
3.根据权利要求2所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述系统还包括：主接触器；所述B接线柱通过主接触器与主汇流条相连；所述起动接触器控制线包与起动发电机控制器相连；所述起动发电机控制器通过控制主接触器的开合控制起动发电机是否与主汇流条接通。
4.根据权利要求1所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述起动发电机控制器还与B接线柱和E接线柱连接，用于当起动发电机处于发电状态时检测输出电压值。
5.根据权利要求1所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述起动发电机控制器还与C接线柱连接，用于当起动发电机处于起动状态时检测起动电压值。
6.根据权利要求3所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述起动发电机控制器还接收上位机下发的起动/发电信号，当起动信号有效时起动发电机控制器将整个系统切换至起动状态，控制起动接触器闭合并控制主接触器断开。
7.根据权利要求3所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述起动发电机控制器还接收上位机下发的起动/发电信号和允许投网信号，当发电信号和允许投网信号同时有效时，起动发电机控制器将整个系统切换至发电状态，控制起动接触器断开并控制主接触器闭合；允许投网信号为28V/开信号，开有效。
8.根据权利要求1所述的一种飞行器用起动/发电系统，其特征在于：所述起动发电机控制器还接收来自上位机的轮载信号和维护自检指令；当起动发电机控制器根据上位机下发的轮载信号判定飞行器处于地面状态，且维护自检指令有效时，将进行维护自检。
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