CN114829258A - 用于平衡推进系统的电动马达的至少一个待平衡参数的系统和方法 - Google Patents

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CN114829258A CN202080085744.1A CN202080085744A CN114829258A CN 114829258 A CN114829258 A CN 114829258A CN 202080085744 A CN202080085744 A CN 202080085744A CN 114829258 A CN114829258 A CN 114829258A
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Abstract

一种用于平衡推进系统(1)的电动马达的至少一个待平衡的参数的系统(11),该推进系统特别是飞行器的推进系统,该推进系统包括至少两个电动马达(3,4)和由所述电动马达驱动旋转的推进构件(2)。平衡系统被配置为根据速度设定点的校正因子(F1、F2)和推进构件(2)的速度设定点(Cons_VH)来计算速度设定点的校正(Corr_Cons_VI、Corr_Cons_V2),该校正因子取决于旨在被平衡的相关联电动马达的参数(P1、P2)。

Description

用于平衡推进系统的电动马达的至少一个待平衡参数的系统 和方法
技术领域
本发明涉及飞行器推进系统领域,这些飞行器推进系统比如尤其是电动或混合动力飞行器推进系统。
背景技术
电动或混合动力飞行器推进系统包括推进构件和至少两个电动马达,该推进构件被配置为能够实现和/或参与飞行器的推进和/或升降,该至少两个电动马达被配置为驱动推进构件的旋转。推进构件可以是螺旋桨(例如流线型或非流线型的螺旋桨)、涡轮喷气式风扇、或更一般地是由至少两个电动马达驱动的任何推进构件。
用于驱动螺旋桨的电动马达的数量通常很大,以便在电动马达之一发生故障的情况下能够实现螺旋桨的旋转并因此实现飞行器的推进和/或升降。
电动马达可以串联地设置在同一驱动轴上或者借助于机械耦接或齿轮啮合系统设置,并且全部或部分地以旋转的方式运动学地联接到螺旋桨。因此,在至少一种操作模式中,电动马达的旋转速度与螺旋桨的旋转速度成比例。
通常,这些电动马达中的每一个被单独地控制。可以使用两种控制模式来单独地控制所述马达。
根据第一控制模式,对于所有电动马达,推进构件的速度被共同地直接控制。因此,根据直接关于螺旋桨速度的单个速度控制回路来控制这些马达。在这种情况下,推进构件的所谓的总体速度控制使得可以计算各电动马达的扭矩控制设定点。因此,各电动马达在扭矩方面被单独地控制。
根据第二控制模式,可以根据用于各马达的特定扭矩控制回路在扭矩方面控制这些马达。这种控制模式使得可以在电动马达之一出现失灵情况下确保飞行器的安全。
对于这些电动马达中的每一个,根据马达相应速度的马达的控制系统包括独立于其它马达的自主控制回路。因此,螺旋桨速度控制对于控制回路中的一个和/或电动马达的失灵是稳健的。此外,在螺旋桨解除耦接的情况下,保持电动马达速度控制,这便于螺旋桨的重新耦接。
然而,在这种分散式(decentralised)速度控制系统(即,特定于各电动马达)中,观察到由各马达供应的功率的差异。所供应的功率的这种差异主要是由于以下事实:马达没有被配置为自然平衡,并且可能引起供应最高功率的电动马达的显著过热,并且因此引起马达的退化,或者甚至引起所述马达的故障。
因此,有必要平衡由驱动螺旋桨的同一旋转轴的电动马达供应的功率。
为了平衡电动马达,已知在电动马达之间建立通信。然而,这种通信所需的连接的数量与马达的数量成比例,这使得推进系统更加复杂。此外,处理这种通信的故障是特别困难的。
因此,需要平衡推进系统的电动马达、同时增强马达之间的独立性。
发明内容
因此,本发明的目的是克服上述系统的缺点,并提出一种用于在飞行器推进系统的不同电动马达之间没有任何通信的情况下平衡这些电动马达的系统和方法。
因此,本发明涉及一种用于平衡推进系统(特别是飞行器的推进系统)的电动马达的至少一个待平衡参数的系统,该推进系统包括至少两个电动马达和由所述电动马达驱动旋转的推进构件或螺旋桨。
将注意到的是,推进构件的驱动扭矩优选地随其旋转速度单调变化,这通常是在飞行器中使用的推进构件的情况。
该平衡系统包括与电动马达相关联的平衡模块,这些平衡模块中的每一个被配置为根据速度设定点的校正因子和推进构件的速度设定点来计算速度设定点的校正,该校正因子取决于旨在被平衡的相关联电动马达的参数。
因此,平衡因此特定于各马达,并且仅使用受控马达的一个或多个参数。
将注意到的是,本发明不限于参照附图描述的马达的数量,并且可以应用于N个电动马达,N是大于二的整数。
速度设定点的校正因子例如是取决于平衡增益(balancing gain)和预定最大设定点校正值的递减单调仿射函数(decreasing monotonic affine function)。
平衡增益可以根据分配用于平衡电动马达的推进构件的速度上的静态误差的最大值(该最大值例如根据推进构件的最大旋转速度设定点被预先确定)、分配用于平衡电动马达的推进构件的速度上的静态误差的最小值(该最小值例如根据推进构件的最小旋转速度设定点被预先确定)、以及待平衡的参数的最大值和最小值来确定。
确定平衡增益,以便减小旨在被平衡的电动马达的参数之间的静态误差,并且因此减小推进构件的速度上的静态误差。
根据实施方案,平衡系统包括用于补偿推进构件的速度上的静态误差的模块,该模块被配置为根据相关联马达的待平衡的参数来计算推进构件的速度设定点的补偿设定点。
根据另一实施方案,平衡系统包括用于补偿推进构件的速度上的静态误差的模块,该模块被配置为根据推进部件的估计负载值来计算推进构件的速度设定点的补偿设定点。
待平衡的参数例如对应于相关联电动马达中的电流。
待平衡的参数P对应于用于电动马达设计的基本物理量,并且可以从列表中选择,该列表不是穷举的并且包括由电动马达传递的扭矩、电动马达中的电流、由电动马达的功率电子器件消耗的电流、机械功率、推进链中某点处的电功率、例如在电动马达上测量的温度。
例如,平衡系统包括在各平衡模块的上游的低通滤波器,以便对进入平衡模块的旨在平衡的相关联电动马达的参数进行滤波。
根据第二方面,本发明涉及一种控制系统,该控制系统包括如上所述的平衡系统和控制模块,该控制模块与电动马达相关联并且被配置为根据相关联电动马达的旋转速度和由平衡系统计算的速度设定点来计算扭矩命令并将该扭矩命令发送到相关联电动马达。
有利地,控制系统包括两个单独的控制单元,各控制单元被分配给电动马达,这些控制单元中的每一个至少包括平衡模块和控制模块。
根据另一方面,本发明涉及一种推进系统,特别是飞行器的推进系统,该推进系统包括安装在同一旋转轴上的至少两个电动马达、由所述马达驱动旋转的推进构件或螺旋桨、以及用于控制电动马达的如上所述的系统。
根据另一方面,本发明涉及一种用于平衡推进系统的电动马达的至少一个待平衡的参数的方法,该推进系统特别是飞行器的推进系统,该推进系统包括至少两个电动马达和由所述电动马达驱动旋转的推进构件或螺旋桨,该方法包括:
-计算速度设定点的校正因子的步骤,该校正因子取决于旨在被平衡的相关联电动马达的参数,以及
-对于这些电动马达中的每一个,根据所计算的校正因子和推进构件的速度设定点来计算速度设定点的校正的步骤。
有利地,为了计算速度设定点的校正因子,平衡增益根据分配用于平衡电动马达的推进构件的速度上的静态误差的最大值(该最大值例如根据推进构件的最大旋转速度设定点被预先确定)、分配用于平衡电动马达的推进构件的速度上的静态误差的最小值(该最小值例如根据推进构件的最小旋转速度设定点被预先确定)、以及待平衡的参数的最大值和最小值来计算。
根据实施方案,推进构件的速度设定点的补偿设定点根据相关联马达的待平衡的参数或根据推进构件的估计负载值来计算。
根据另一方面,本发明涉及一种控制方法,其中,在如上所述的平衡方法的计算步骤中计算的速度设定点被发送到与电动马达相关联的控制模块,并且根据相关联电动马达的旋转速度和所述速度设定点来计算扭矩命令。
因此,控制方法被配置为根据由平衡方法计算的速度设定点校正因子来调节这些马达中的每一个的速度设定点。
附图说明
在阅读以下描述时,本发明的其他目的、特征和优点将显现,以下描述仅通过非限制性实施例的方式、参考附图给出,在附图中:
[图1]示意性地示出了根据本发明第一实施方案的飞行器推进系统,该飞行器推进系统包括两个电动马达和用于控制所述马达的系统,该系统包括用于平衡所述马达的参数的系统;
[图2]是示出了根据x轴上的所述推进系统的参数,在y轴上的推进系统的马达的旋转速度设定点校正的图形;
[图3]表示了用于控制图1中的推进系统的电动马达的方法,该方法包括用于平衡在图1中的平衡系统中实施的所述马达的参数的方法;
[图4]示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的飞行器推进系统,该飞行器推进系统包括两个电动马达和用于控制所述马达的系统,该系统包括用于平衡所述马达的参数的系统;以及
[图5]示意性地示出了根据本发明的第三实施方案的飞行器推进系统,该飞行器推进系统包括两个电动马达和用于控制所述马达的系统,该系统包括用于平衡所述马达的参数的系统。
具体实施方式
在图1中,非常示意性地表示了飞行器推进系统1,该飞行器推进系统包括螺旋桨2,该螺旋桨能够实现和/或参与飞行器的推进和/或升降;和两个电动马达3、4,该两个电动马达被配置为借助于耦接和/或齿轮啮合设备5、6驱动螺旋桨2的旋转。将注意的是,本发明不限于参照附图描述的马达的数量,并且可以应用于N个马达,N是大于二的整数。
此外,本发明不限于存在耦接和/或齿轮啮合设备。电动马达3、4可以直接设置在螺旋桨2的轴上。
还将注意到的是,马达3、4可以是单独的装备条目,各装备条目由定子和转子、单个马达构件、或者是上述元件的任意组合构成,该单个马达构件由几个多相定子绕组和公共转子构成。
推进系统1还包括控制系统,该控制系统被配置为计算扭矩命令Cons_C1、Cons_C2并将该扭矩命令发送到这些电动马达3、4中的每一个。
控制系统10包括两个单独的控制单元10a、10b,各控制单元分配给电动马达3、4。各控制单元承担相关联马达的平衡和控制功能。控制电子器件本身也可以形成电动马达的一部分。这种马达被称为“智能的”。
替代性地,可以为两个电动马达提供单个电子控制单元。
控制系统10被配置为根据旨在被平衡的相关联电动马达的参数P、例如根据由对应的马达输送的功率来修改各电动马达3、4的扭矩命令。
为此目的,控制系统10包括平衡系统11,该平衡系统被配置为根据速度设定点的校正因子F1、F2来计算相关联电动马达3、4的速度设定点的校正Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2,该校正因子F1、F2取决于旨在被平衡的相关联电动马达的参数P。因此,平衡特定于各马达,并且仅使用受控马达的一个或多个参数。
待平衡的参数P对应于用于电动马达设计的基本物理量,并且可以从列表中选择,该列表不是穷举的并且包括由电动马达传递的扭矩、电动马达中的电流、由电动马达的功率电子器件消耗的电流、机械功率、运动链中的某点处的电功率、例如在电动马达上测量的温度。
在示出和描述的所有实施例中,待平衡的参数P对应于电动马达中的电流。实际上,电流对应于用于电动马达的设计、且特别是电动马达的功率电子器件的设计的基本参数。平衡电动马达中的电流使得可以优化电动马达的设计并降低电动马达的温度。将注意到的是,本发明不限于使用马达中的电流作为待平衡的参数,并且可以应用于如上定义的任何待平衡的参数。
如图所示,平衡系统11包括与第一电动马达3相关联的第一平衡模块12和与第二电动马达4相关联的第二平衡模块13。
第一平衡模块12被配置为根据螺旋桨的速度设定点Cons_VH和第一校正因子F1计算速度设定点的校正Corr_Cons_V1。第一校正因子F1取决于待平衡的参数P1,这里是第一电动马达3中的电流。然后速度设定点Corr_Cons_V1被发送到第一电动马达3的速度V1的控制模块14,该控制模块被配置为根据第一电动马达3的旋转速度V1和由平衡模块12计算的速度设定点Corr_Cons_V1计算扭矩设定点Cons_C1。
类似地,第二平衡模块13被配置为根据螺旋桨的速度设定点Cons_VH和第二校正因子F2计算速度设定点的校正Corr_Cons_V2。第二校正因子F2取决于待平衡的参数P2,这里是第二电动马达4中的电流。然后速度设定点Corr_Cons_V2被发送到第一电动马达4的速度V2的控制模块15,该控制模块被配置为根据所述第二马达4的旋转速度V2和由平衡模块13计算的速度设定点Corr_Cons_V2计算扭矩命令Cons_C2。
在推进系统1包括N个电动马达的情况下,相关联电动马达的平衡模块中的每一个被配置为根据以下等式计算速度设定点的校正Corr_Cons_VN:
Corr_Cons_VN=Cons_VH+F
其中:
FN是根据以下等式表示的递减单调仿射函数:
FN=Corr_Cons_Vmax+GN.PN
其中:
GN是各电动马达的平衡增益;以及
Corr_Cons_Vmax是预定的最大设定点校正值,对应于螺旋桨的速度设定点上的最大静态误差,允许产生该最大静态误差以平衡马达。
平衡增益GN被确定为,以便减小螺旋桨2的速度上的静态误差E,该静态误差E与待平衡的马达的参数(这里是电流)成比例。
平衡增益GN根据以下等式表示:
Figure BDA0003686734760000061
其中:
Emax是分配用于平衡电动马达的螺旋桨的速度上的静态误差的最大值,该最大值根据螺旋桨的最大旋转速度设定点被预先确定;所述静态误差由飞行器飞行控制系统施加在推进系统上,静态误差取决于驾驶系统所需的精度,以确保驾驶员稳定、舒适且有效的飞行控制;
Emin是分配用于平衡电动马达的螺旋桨的速度上的静态误差的最小值,该最小值根据螺旋桨的最小旋转速度设定点被预先确定;类似于最大静态误差,所述最小静态误差由飞行器飞行控制系统施加在推进系统上;
PN(max)是待平衡的参数的最大值,这里是电动马达N所允许的电流的最大值;以及
PN(min)是待平衡的参数的最小值,这里是电动马达N的电流的最小值。
过大的平衡增益GN导致马达N的速度控制稳定裕量的劣化,从而潜在地导致电动马达振荡。因此,重要的是确定平衡增益,以便获得电动马达的平衡质量、螺旋桨的速度上引起的静态误差和整个马达控制的稳定性稳健性之间的折衷。
为了弥补这个缺点,控制系统10可以包括各平衡模块上游的低通滤波器,以便对进入平衡模块的马达的待平衡的参数P(这里是电流)进行滤波。
第一电子控制单元10a包括第一平衡模块12和第一控制模块14。
第二电子控制单元10b包括第二平衡模块13和第二控制模块15。
因此,控制系统包括分配给电动马达的两个单独的控制单元。
图2表示示出了根据x轴上各马达3、4的待平衡参数P1、P2,在y轴上推进系统1的电动马达3、4的旋转速度设定点校正的图形。
线D1对应于平衡线,该平衡线对应于根据待平衡的参数P(这里是马达中的电流)施加在各电动马达上的速度设定点的校正。
在该图形中,表示了根据上述的第一实施方案平衡的电动马达的工作点的趋势的实施例,以便显示平衡函数、待平衡的参数和速度设定点的校正之间的相互作用。工作点Pt1和Pt2分别对应于第一电动马达3和第二电动马达4的初始工作点。
在所示的实施例中,第一电动马达3最初具有低电流,而第二电动马达4最初具有比第一马达的电流更高的电流。
与第一马达3相关联的平衡模块12被配置为校正所述马达的速度设定点以便增加该马达的电流。
相反地,与第二马达4相关联的平衡模块13被配置为校正所述马达的速度设定点以便减小该马达的电流。
因此,平衡系统11被配置为使电动马达的工作点彼此靠近地移动。电动马达之间的剩余电流偏差E_P与所述马达之间的速度测量误差E_V成比例。
因此,电流偏差被显著减小,而不会消除所有这些偏差。
图3中表示的流程图示出了用于控制电动马达3、4的方法20的实施例,该方法包括用于平衡在图1的平衡系统中实施的所述马达的参数的方法21。
平衡方法21包括计算速度设定点的校正因子F1、F2的步骤22,该校正因子取决于旨在被平衡的相关联电动马达的参数P1、P2;以及对于电动马达3、4中的每一个,根据上述方程的数学式1至数学式3、根据校正因子和螺旋桨2的速度设定点Cons_VH来计算速度设定点的校正Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2的步骤23。
控制方法20还包括将平衡方法21的计算步骤23中计算的速度设定点Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2发送到与电动马达3、4中的一个相关联的控制模块14、15的步骤24;以及根据相关联电动马达3、4的旋转速度V1、V2和所述速度设定点Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2来计算扭矩命令Cons_C1、Cons_C2,或直接计算马达的占空比命令PWM的步骤25。
图4中所示的实施方案(其中相同的元件具有相同的附图标记)与图1中所示的实施方案的不同之处在于:在这些控制单元10a、10b中的每一个中集成了用于补偿静态误差的模块16a、16b。
用于补偿静态误差的模块16a、16b中的每一个被配置为根据螺旋桨2的负载的估计值charge_H计算螺旋桨2的设定点的补偿设定点Cons_comp。
螺旋桨2的负载的估计值charge_H从螺旋桨制造商已知,特别是使用根据螺旋桨的螺距和螺旋桨的旋转速度的映射图已知。
然后,螺旋桨2的设定点的补偿设定点Cons_comp被发送到平衡系统11的平衡模块12、13中的每一个的输入。
这些模块16a、16b中的每一个使得可以在开环中部分地补偿螺旋桨的速度上的静态误差。
然而,螺旋桨的负载的估计不是定值。
图5中所示的实施方案(其中相同的元件具有相同的附图标记)与图1中所示的实施方案的不同之处在于:在分配给电动马达中的每一个的电子控制单元10a、10b的上游集成了用于补偿控制系统10中的静态误差的模块17。例如,用于补偿静态误差的模块17可以被集成在控制单元中,该控制单元被配置为计算螺旋桨的速度设定点Cons_VH。
用于补偿静态误差的模块17被配置为根据待平衡的参数P(这里是电流)计算螺旋桨2的设定点的补偿设定点Cons_comp。
然后,螺旋桨2的设定点的补偿设定点Cons_comp被发送到平衡系统11的平衡模块12、13中的每一个的输入。
模块17使得可以在闭环中完全补偿螺旋桨的速度上的静态误差,而无需电动马达之间的通信。
本发明的第二实施方案和第三实施方案的模块16和模块17使得可以应用由平衡模块应用的速度设定点的反向调节。
由于本发明,电动马达彼此不通信,而是与指定的电子控制单元10a、10b通信。这种通信已经存在于飞行器推进系统上,使得所提出的解决方案不会使推进系统更复杂。
本发明可以应用于包括推进构件和安装在推进构件的同一旋转轴上的至少两个电动马达的任何推进系统。
在附图的详细描述中更具体地使用的术语“螺旋桨”通常涵盖由至少两个电动马达驱动的任何推进构件。换句话说,推进构件可以是螺旋桨(例如流线型或非流线型螺旋桨类型的螺旋桨)或涡轮喷气式风扇。

Claims (14)

1.一种用于利用至少一个参数(P1、P2)来平衡推进系统(1)的电动马达的系统(11),所述推进系统特别是飞行器的推进系统,所述推进系统包括至少两个电动马达(3、4)和由所述电动马达驱动旋转的推进构件(2),其特征在于,所述平衡系统(11)包括与各电动马达(3、4)相关联的平衡模块(12、13),所述平衡模块(12、13)中的每一个被配置为根据速度设定点的校正因子(F1、F2)和所述推进构件(2)的速度设定点(Cons_VH)来计算速度设定点的校正(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2),所述校正因子(F1、F2)取决于旨在被平衡的相关联电动马达的所述至少一个参数(P1、P2)。
2.根据权利要求1所述的平衡系统(11),其中,所述速度设定点的所述校正因子(F1、F2)是取决于平衡增益(GN)和预定最大速度设定点校正值(Corr_Cons_Vmax)的递减单调仿射函数。
3.根据权利要求2所述的平衡系统(11),其中,所述平衡增益(GN)根据被分配用于平衡所述电动马达的所述推进构件(2)的速度上的静态误差的最大值(Emax)、分配用于平衡所述电动马达的所述推进构件(2)的速度上的所述静态误差的最小值(Emin)、以及待平衡的所述参数(P)的最大值(PN(max))和最小值(PN(min))来确定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的平衡系统(11),所述平衡系统包括用于补偿所述推进构件(2)的速度上的所述静态误差(E)的模块(16a、16b),所述模块被配置为根据所述推进构件(2)的负载的估计值(Charge_H)来计算所述推进构件(2)的所述速度设定点(Cons_VH)的补偿设定点(Cons_comp)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的平衡系统(11),所述平衡系统包括用于补偿所述推进构件(2)的速度上的所述静态误差(E)的模块(17),所述模块被配置为根据相关联马达的待平衡的所述参数(P1、P2)来计算所述推进构件(2)的所述速度设定点(Cons_VH)的补偿设定点(Cons_comp)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的平衡系统(11),其中,待平衡的所述参数(P1、P2)对应于所述相关联电动马达(3、4)中的电流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的平衡系统(11),所述平衡系统包括各平衡模块的上游的低通滤波器,以便对进入所述平衡模块的旨在平衡的所述相关联电动马达的所述参数(P1、P2)进行滤波。
8.一种控制系统(10),所述控制系统包括根据前述权利要求中任一项所述的平衡系统(11)和控制模块(14、15),所述控制模块与电动马达(3、4)相关联并且被配置为根据所述相关联电动马达(3、4)的旋转速度(V1、V2)和由所述平衡系统(11)计算的所述速度设定点(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)来计算扭矩命令(Cons_C1、Cons_C2)并将所述扭矩命令发送到所述相关联电动马达(3、4)。
9.根据权利要求8所述的控制系统(10),所述控制系统包括两个单独的控制单元(10a、10b),各控制单元被分配给电动马达(3、4),所述控制单元(10a、10b)中的每一个至少包括平衡模块(12、13)和控制模块(14、15)。
10.一种推进系统(1),特别是飞行器的推进系统,所述推进系统包括安装在同一旋转轴上的至少两个电动马达(3、4)、由所述马达(3、4)驱动旋转的推进构件(2)、以及用于控制所述电动马达的根据权利要求8或9所述的系统(10)。
11.一种用于利用至少一个待平衡的参数(P1、P2)来平衡推进系统(1)的电动马达的方法(21),所述推进系统特别是飞行器的推进系统,所述推进系统包括至少两个电动马达(3、4)和由所述电动马达驱动旋转的推进构件(2),所述方法包括:
-计算速度设定点的校正因子(F1、F2)的步骤(22),所述校正因子取决于旨在待平衡的相关联电动马达的参数(P1、P2),以及
-对于所述电动马达(3、4)中的每一个,根据所计算的校正因子(F1、F2)和所述推进构件(2)的速度设定点(Cons_VH)来计算速度设定点的校正(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)的步骤(23)。
12.根据权利要求11所述的平衡方法(21),其中,为了计算所述速度设定点的所述校正因子(F1、F2),根据分配用于平衡所述电动马达的所述推进构件(2)的速度上的静态误差的最大值(Emax)、分配用于平衡所述电动马达的所述推进构件(2)的速度上的静态误差的最小值(Emin)、以及待平衡的所述参数(P)的最大值(PN(max))和最小值(PN(min))来计算平衡增益(GN)。
13.根据权利要求11或12所述的平衡方法(21),其中,所述推进构件(2)的所述速度设定点(Cons_VH)的补偿设定点(Cons_Comp)根据相关联马达的待平衡的所述参数(P1、P2)、或根据所述推进构件(2)的负载的估计值(Charge_H)来计算。
14.一种电动马达(3、4)的控制方法(20),其中,向与电动马达(3、4)相关联的控制模块(14、15)发送在根据权利要求11至13中任一项所述的平衡方法(21)的计算步骤(23)中计算的所述速度设定点(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2),并且根据所述相关联电动马达(3、4)的旋转速度(V1,V2)和所述速度设定点(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)来计算扭矩命令(Cons_C1、Cons_C2)。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3129923A1 (fr) * 2021-12-07 2023-06-09 Safran Helicopter Engines Procédé de vérification de la puissance maximale disponible de différents organes d’une chaîne propulsive d’un aéronef.
EP4243274A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-13 Hamilton Sundstrand Corporation Speed control of mechanically paralleled electrical drives without intercommunication buses

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB751615A (en) * 1954-01-22 1956-07-04 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in control arrangements for electric motors
GB1383028A (en) * 1971-06-03 1975-02-05 Asea Ab Electric motor drive systems
DE102005033884A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-08 Bosch Rexroth Ag Verfahren zum Kompensieren von unterschiedlichen Drehmomenten zweier gekoppelter Elektromotoren und Vorrichtung hierfür
CN101092170A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 尤洛考普特公司 平衡一架飞行器的两台涡轮轴发动机的功率的方法
US20130054053A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Sikorsky Aircraft Corporation Torque based power limit cueing system and method
CN103097243A (zh) * 2010-08-16 2013-05-08 泰克诺卡德项目股份公司 尤其用于旋翼飞机的推进和运动传递组件
US20160001880A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Airbus Helicopters Method of regulating the speed of rotation of the main rotor of a multi-engined rotorcraft in the event of one of the engines failing
US20170190435A1 (en) * 2014-07-17 2017-07-06 Japan Aerospace Exploration Agency Motorized Aircraft and Method for Determining Output and Number of Electric Motors in Motorized Aircraft
CN106935116A (zh) * 2015-12-04 2017-07-07 通用电气公司 自适应性发动机模型扭矩分担优化
US20170297732A1 (en) * 2015-10-30 2017-10-19 Sikorsky Aircraft Corporation Power leveling controller

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4733515B2 (ja) * 2005-12-21 2011-07-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 舶用電気推進装置
DE102016220234A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine
DE102017220941A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit erhöhter Betriebssicherheit
CN108216646A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 吉林大学 一种并联混合动力飞机动力耦合系统及其驱动控制方法
FR3082504B1 (fr) * 2018-06-14 2021-03-05 Airbus Helicopters Procede et dispositif de limitation de couple sur un giravion comprenant au moins trois moteurs non equirepartis en puissance

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB751615A (en) * 1954-01-22 1956-07-04 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in control arrangements for electric motors
GB1383028A (en) * 1971-06-03 1975-02-05 Asea Ab Electric motor drive systems
DE102005033884A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-08 Bosch Rexroth Ag Verfahren zum Kompensieren von unterschiedlichen Drehmomenten zweier gekoppelter Elektromotoren und Vorrichtung hierfür
CN101092170A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 尤洛考普特公司 平衡一架飞行器的两台涡轮轴发动机的功率的方法
CN103097243A (zh) * 2010-08-16 2013-05-08 泰克诺卡德项目股份公司 尤其用于旋翼飞机的推进和运动传递组件
US20130054053A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Sikorsky Aircraft Corporation Torque based power limit cueing system and method
US20160001880A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Airbus Helicopters Method of regulating the speed of rotation of the main rotor of a multi-engined rotorcraft in the event of one of the engines failing
US20170190435A1 (en) * 2014-07-17 2017-07-06 Japan Aerospace Exploration Agency Motorized Aircraft and Method for Determining Output and Number of Electric Motors in Motorized Aircraft
US20170297732A1 (en) * 2015-10-30 2017-10-19 Sikorsky Aircraft Corporation Power leveling controller
CN106935116A (zh) * 2015-12-04 2017-07-07 通用电气公司 自适应性发动机模型扭矩分担优化

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