DE102009005242B4 - Elektromotor für Brennstoffpumpe mit verbesserten Abschalteigenschaften - Google Patents
Elektromotor für Brennstoffpumpe mit verbesserten Abschalteigenschaften Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009005242B4 DE102009005242B4 DE102009005242.9A DE102009005242A DE102009005242B4 DE 102009005242 B4 DE102009005242 B4 DE 102009005242B4 DE 102009005242 A DE102009005242 A DE 102009005242A DE 102009005242 B4 DE102009005242 B4 DE 102009005242B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- electric motor
- fuel pump
- bus line
- control coil
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
- F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Generator- und Brennstoffpumpen-Anordnung, aufweisend:einen Generator (213), der zum Erzeugen von elektrischem Strom sowie zum Zuführen von Spannung zu einer Busleitung (43) betreibbar ist;wobei die Busleitung (43) einem Elektromotor für eine Brennstoffpumpe (48) Spannung zuführt; undein Abschaltsignal, welches anzeigt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) abgeschaltet werden sollte;eine Steuerung (46) für den Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48), die betriebsmäßig dazu ausgebildet ist, die Rotation des Elektromotors für die Brennstoffpumpe (48) zu stoppen sowie ein Spannungsreduzierungssignal in Aufwärtsrichtung zurück zu einem Spannungsregler für den Generator (213) zu schicken, um die zu der Busleitung (43) geschickte Spannung zu reduzieren; undeine Rückkopplungsschaltung für den Elektromotor, die ein Signal zurück zu dem Spannungsregler dahingehend bereitstellt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) gestoppt wird, und dass der Spannungsregler dann die der Busleitung (43) zugeführte Spannung reduziert.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für eine Brennstoffpumpe, bei der der Brennstoffpumpenmotor mittels einfacher Steuervorgänge rasch gestoppt werden kann.
- Elektromotorsteuerungen werden zunehmend komplexer. Typischerweise wird einem Stator Dreiphasen- bzw. Drehstrom zugeführt, um einen Rotor für den Elektromotor antriebsmäßig zu bewegen. Zusätzlich dazu steuert eine Steuerspule den Betrieb des Motors. Ein Inverter bzw. Stromrichter ist mit einer Gate-Ansteuerung versehen und steuert den Stromfluss zu Spulen, die den drei Phasen zugeordnet sind.
- Es ist bekannt, dem Inverter einen Buck-Regler bzw. Abwärtsregler vorzuschalten, der eine Steuerung der Spannungsversorgung von einer Spannungsquelle zu dem Inverter bewirkt.
- Bei vielen Anwendungen wird es notwendig, den Brennstofffluss in bestimmten Notsituationen zu stoppen. Beispielsweise wenn der Motor hohen Stromspitzen, Spannungsspitzen usw. ausgesetzt wird, ist es wünschenswert, den Betrieb des Elektromotors unmittelbar zu stoppen. Auch andere Bedingungen, wie z.B. ein Feuer, eine Brennstoffleckage usw., sind eine Anzeige für ein sofortiges Stoppen des Elektromotors. Daher ist es wünschenswert, eine Brennstoffpumpe innerhalb von Millisekunden zu stoppen, sobald eine Entscheidung für ein Stoppen der Brennstoffpumpe gefallen ist.
- Die Steuerung von Brennstoffpumpen der vorstehend beschriebenen Art wird dann besonders aufwendig, wenn diese zum Zuführen von Brennstoff zu einem Gasturbinentriebwerk in einem Flugzeug angebracht sind. Bei derartigen Anwendungen werden die Größe und das Gewicht der Steuerung von kritischer Bedeutung. Es ist stets wünschenswert, das Gewicht von Komponenten in Verbindung mit Flugzeugtriebwerken zu reduzieren.
- Beim Stand der Technik wurde das Abschaltsignal für den Elektromotor durch den Buck-Regler geleitet. Da der Stromfluss beim Stand der Technik unidirektional ist, war eine Unterdrückungsvorrichtung für Übergangszustände auf einer Gleichstrom-Busleitung erforderlich, um die Spannung während eines raschen Abschaltvorgangs innerhalb spezifizierter Grenzen zu halten, wenn der Motor im regenerativen Modus arbeitet. Darüber hinaus verwendet der Stand der Technik die Steuerwicklung nicht nur als Schutzvorrichtung in der Anordnung mit dualer Redundanz, sondern auch als Induktor des Buck-Reglers. Dies führte zu dem Erfordernis, die Größe und das Gewicht der Steuerung größer als gewünscht auszuführen.
-
US 2007/0175454 A1 -
US 2007/0062477 A1 -
US 6 901 326 B2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung mindestens einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs über ein Steuersignal, wobei die Schaltungsanordnung eine digitale Steuereinheit umfasst, die während ihres Betriebs ein Ausgangssignal bereitstellt. Die Schaltungsanordnung weist einen Versorgungsanschluss auf, und die digitale Steuereinheit startet seinen Betrieb, wenn der Versorgungsanschluss eine Betriebsspannung über einem vorbestimmten Schwellenwert aufweist. Die digitale Steuereinheit stoppt ihren Betrieb, wenn der Versorgungsanschluss einen Betriebswert unterhalb des Schwellenwerts aufweist. -
US 6 070 760 A zeigt ein Pumpsystem zur Verwendung in einer Tankstelle mit einem oder mehreren Kraftstoffspendern, einem Kraftstoffspeichertank und Leitungen, die die Kraftstoffspender mit dem Tank verbinden. Das Pumpsystem umfasst eine Pumpen-Motor-Anordnung mit variabler Geschwindigkeit zum Pumpen von Kraftstoff von dem Speichertank zu der Leitung und den Spendern und eine Steuerung, die mit der Pumpen-Motor-Anordnung verbunden ist, um den Kraftstoffdruck in einem voreingestellten Bereich zu halten. Die Steuerung umfasst Sensoren, die auf den Druck in den Leitungen reagieren, die zu den Kraftstoffspendern führen. -
US 5 937 829 A zeigt eine Kraftstoffpumpenantriebsvorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, die ausgebildet ist, eine Kraftstoffpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung anzutreiben, ohne durch eine Spannungsänderung über eine Batterie beeinflusst zu werden. Ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Magneto ist mit einer Batterieladespule und einer Pumpenantriebsspule versehen. Ein Ausgang der Pumpenantriebsspule wird einem Pumpenantriebsmotor über eine Pumpenantriebsschaltung zugeführt, die einen Spannungsregler enthält. Eine Diode ist zwischen einen positiven Ausgangsanschluss einer Batterieladeschaltung und einen positiven Ausgangsanschluss einer Pumpenansteuerschaltung geschaltet, so dass ein Strom von der Batterie über die Diode zu dem Pumpenantriebsmotor nur dann zugeführt wird, wenn eine höhere Spannung über die Batterie anliegt als eine Ausgangsspannung der Pumpenansteuerschaltung. -
US 5 769 134 A zeigt ein Pumpsystem zur Verwendung in einer Tankstelle mit einem oder mehreren Kraftstoffspendern, einem Kraftstoffspeichertank und Leitungen, die die Kraftstoffspender mit dem Tank verbinden. Das Pumpsystem umfasst eine Pumpen-Motor-Anordnung mit variabler Geschwindigkeit zum Pumpen von Kraftstoff von dem Speichertank zu der Leitung und den Spendern und eine Steuerung, die mit der Pumpen-Motor-Anordnung verbunden ist, um den Kraftstoffdruck in einem voreingestellten Bereich zu halten. Die Steuerung umfasst Sensoren, die auf den Druck in den Leitungen reagieren, die zu den Kraftstoffspendern führen. Die Sensoren können zum Beispiel einen Drucksensor in der Leitung umfassen, oder sie können Leistungsverbrauchssensoren umfassen, die mit der elektrischen Energieversorgung für die Pumpen-Motor-Anordnung mit variabler Geschwindigkeit verbunden sind. - Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, Abhilfe bei den vorstehend geschilderten Problemen zu schaffen.
- Bei dem offenbarten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Ausschalt-Schalter bzw. Aus-Schalter für einen Elektromotor zum Ansteuern einer Brennstoffpumpe zum Öffnen eines an eine Steuerspule angrenzenden Schaltkreises angeordnet sowie einem Motorsteuerungs-Inverter bzw. Motorsteuerungs-Stromrichter nachgeschaltet. Somit weist die Steuerung ein relativ geringes Gewicht auf. Gemäß einem weiteren Merkmal wird bei der Feststellung, dass der Antriebsmotor für die Brennstoffpumpe in einen Regenerationsmodus für einen raschen Stillsetzungs- bzw. Abschaltvorgang eingetreten ist, ein Signal zurück in Aufwärtsrichtung zu einer Steuerung für einen zugeordneten Generator geschickt, um den von dem Generator zugeführten Strom zu reduzieren und dadurch einer erwarteten Spannungsspitze Rechnung zu tragen, nachdem der Brennstoffpumpen-Elektromotor nunmehr in einen Regenerationsmodus eingetreten ist.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Motorsteuerung gemäß dem Stand der Technik; -
2 eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems, in das die vorliegende Erfindung integriert ist; -
3 eine schematische Darstellung für eine Brennstoffpumpen-Motorsteuerung; und -
4 eine detailliertere Darstellung des Systems der3 . - Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.
- Eine Elektromotorsteuerung
20 gemäß dem Stand der Technik ist in1 veranschaulicht. Wie gezeigt ist, sind ein Paar redundante Statoren22 und24 zum Antreiben einer Welle26 vorgesehen. Die Statoren beinhalten drei Spulen, die drei Phasen von elektrischem Strom zugeordnet sind, sowie Steuerspulen27 . - Die Buck-Regler- bzw. Abwärtsreglereinrichtung besitzt eine Leistungsstufe
32 , eine Steurung30 sowie einen Induktor27 . Der Induktor27 der Buck-Regiereinrichtung verwendet eine Steuerspule einer geregelten Permanentmagnet-Maschine. Die Buck-Regler steuern den Gleichspannungs-Busleitungsstrom zu den Invertern bzw. Stromrichtern28 . Bei diesem System des Standes der Technik würde ein Signal zum Abschalten von einem der defekten Elektromotoren22 oder24 von einer Stelle34 kommen und den Buck-Reglern zugeführt werden. Dies ist unerwünscht, da die Steuerspule für die Handhabung der gesamten Motorleistung ausgelegt ist, um eine Steuerung mit vollem Drehmoment zu erzielen, und nicht nur für Schutzzwecke vorgesehen ist. Die elektromagnetische Entkopplung in einer dualen redundanten Anordnung kann dadurch erzielt werden, dass der Motor mit einer Steuerwicklung von beträchtlich geringerer Größe ausgebildet wird. Der Stand der Technik beinhaltet keine Unterdrückungsvorrichtung für Übergangszustände (einen Leistungswiderstand, der über einen Leistungsschalter mit der Gleichstrom-Busleitung verbunden ist), der während eines raschen Abschaltvorgangs der Brennstoffpumpe notwendig wäre, um die Gleichstrom-Busspannung innerhalb bestimmter Grenzen zu halten, wenn der Motor in einem regenerativen Modus arbeitet. Dies führte zu unerwünscht schweren Komponenten, die für die Steuerung für die Flugzeug-Brennstoffpumpe erforderlich waren. - Ein erfindungsgemäßes System
39 , das eine Verbesserung des bestehenden Systems darstellt, ist in2 gezeigt. Bei dem System39 wird eine Kraftmaschine40 , wie eine Gasturbinenmaschine, rotationsmäßig angetrieben und diese erzeugt elektrische Energie durch ein elektrisches Stromerzeugungssystem42 . Wie bekannt ist, führt das Stromerzeugungssystem42 Strom über eine Gleichstrom-Busleitung43 einer Verbraucher-Last44 zu. Die Verbraucher-Last44 kann durch eine beliebige Anzahl von Komponenten an einem Flugzeug gebildet sein. Darüber hinaus führt eine Zusatz-Busleitung45 Energie einer Motorsteuerung46 zu, die eine Brennstoffpumpe48 steuert. Bei dieser grundlegenden Architektur kann die Busleitung45 auch Energie zu einer Mehrzahl von Zusatzeinrichtungen zuführen, die der Gasturbinenmaschine zugeordnet sind, wie z.B. einer Wasserpumpe, einer Brennstoffpumpe und einer Schmiermittelpumpe. - Ein Abschalt- bzw. Aus-Schalter
50 führt der Motorsteuerung46 ein Abschaltsignal zu. Wenn ein Abschaltsignal an der Motorsteuerung46 eingeht, wird ein Signal52 zu dem elektrischen Stromerzeugungssystem42 zurückgeschickt. -
3 zeigt die Motorsteuerung46 . Wie gezeigt ist, ist die Brennstoffpumpe48 mit einem Rotor55 versehen. Den mehreren Statorwicklungen54 wird Spannung über einen Inverter bzw. Stromrichter56 zugeführt. Eine Gleichstromquelle58 , bei der es sich bei dem offenbarten Ausführungsbeispiel um die Zusatz-Busleitung45 handelt, führt die Energie über den Inverter56 zu, um den den drei Phasen führenden Spulen54 zugeordneten Strom zu steuern und dadurch wiederum den Rotor55 antriebsmäßig zu bewegen. Eine Steuerspule60 ist auch dem Stator für den Elektromotor zugeordnet. Ein Spulen-Steuerschalter62 , bei dem es sich um einen MOSFET handeln kann, empfängt ein Abschaltsignal, wie es bei dem Bezugszeichen68 dargestellt ist. Ein Impulsweitenmodulator66 empfängt das Abschaltsignal68 und sendet ein Signal durch eine Gate-Ansteuerung64 zum Steuern des Schalters62 . Wenn der Schalter62 geöffnet ist, fließt keine Energie mehr zu der Steuerspule60 , und der Motor wird nicht mehr angetrieben. Bei der dualen redundanten Anordnung würde die Steuerspule60 diesen Motor von dem zweiten Motor, der sich die gleiche Rotorwelle mit diesem Motor teilt, elektromagnetisch entkoppeln. Das bei dem Bezugszeichen68 dargestellte Signal kann ein Signal für Überstrom, Überspannung oder irgend eine andere Art von Notfall sein, beispielsweise ein Feuer oder eine Brennstoffleckage. - Die Motorsteuerung verwendet einen stromgesteuerten bidirektionalen Spannungsquelleninverter
56 . Ein Positions-Rückkopplungssignal70 wird einem Geschwindigkeitsdetektor72 , einer Koordinaten-Transformationseinheit202 und einem Raum-Vektor-Modulator88 zugeführt. Die Koordinaten-Transformationseinheit202 leitet direkte (Id_fdbk) und Quadratur- (Iq-fdbk) Komponenten des Statorstroms von Stromwandlern201 ab. Ein Komparator74 , dem auch ein Referenzgeschwindigkeitssignal (spd_ref) zugeführt wird, erzeugt ein Geschwindigkeits-Fehlersignal, das von einem Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) verarbeitet wird, um ein Drehmoment erzeugendes Referenzsignal (Iq_ref) zu erhalten. Ein Abschaltsignal78 wird auf dieser Leitung bereitgestellt, die zum Öffnen angesteuert werden kann, wenn das Signal an der Stelle68 ansteht. An diesem Punkt würde der erwünschte Strom Iq_ref an dem Komparator80 Null werden. Eine Nachschlagtabelle84 ergibt einen Gleichstrom-Referenzwert (Idref) als Funktion der Geschwindigkeit. Die d- und q-Stromschleifen des Motors werden unter Verwendung der Komparatoren86 bzw.80 und der PI-Regler203 bzw.204 geschlossen. Die Ausgangssignale der Stromschleifen-PI-Regler (Vd_ref und Vq_ref) gehen dann an einen Raum-Vektor-Modulator88 , der wiederum die Gate-Ansteuerungen90 zum Steuern des Stroms in den Statorwicklungen54 steuert. - Wenn ein Null-Signal, wie ein Abschaltsignal von dem Schalter
78 vorliegt, liefert ferner ein Differenzierer82 ein Ansteuer- bzw. Feedforward-Signal52 zurück zu einem Spannungsregler für das Stromerzeugungssystem. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf4 erläutert. - Ein elektrisches Stromerzeugungssystem
42 ist in4 veranschaulicht. Die Kraftmaschine40 , bei der es sich um eine Gasturbinenmaschine handeln kann, ist einem Generator213 zugeordnet. Bei dem Generator213 kann es sich um eine Permanentmagnet-Maschine mit geregeltem Fluss mit einer Steuerspule92 handeln. Der Generator213 führt Energie über einen Gleichrichter43 , wobei ein Gleichstromfilter durch einen Kondensator206 gebildet ist, und einer Gleichstrom-Busleitung43 sowie die Zusatz-Busleitung45 zu. Ein Stromqualitäts-/EMI-Filter212 wird dafür verwendet, sicherzustellen, dass die der Verbraucher-Last zugeführte Stromqualität die Erfordernisse gemäß Spezifikation erfüllt. - Die Spannungsregelung auf der Gleichstrom-Busleitung
43 wird durch Steuern des Stroms in der Steuerwicklung92 in Abhängigkeit von der durch den Spannungswandler207 erzielten Rückkopplungsspannung (Vdc_fdbk) erreicht und beinhaltet eine Spannungs- und eine Stromschleife. Die Spannungsschleife beinhaltet einen Komparator102 und einen PI-Regler211 . Der Komparator102 leitet einen Spannungsfehler zwischen einem Referenzsignal (Vdc_ref) und einem Rückkopplungssignal (Vdc_fdbk) ab. Außerdem beinhaltet der Komparator102 einen dritten Eingang, um einem Feedforward-Signal von der Motorpumpensteuerung48 Rechnung zu tragen, um die Leistungsqualität auf der Gleichstrom-Busleitung während starker Übergangszustände in Verbindung mit der Motorpumpe, wie z.B. einem Schnellabschaltvorgang, aufrecht zu erhalten. Der PI-Regler211 erzeugt ein Strom-Referenzsignal (lcc_ref) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators102 . - Die Stromschleife beinhaltet ein H-Brückenelement
94 , einen Stromwandler214 , einen Komparator100 , einen PI-Regler209 , einen PWM-Modulator210 und eine Gate-Ansteuerung96 . Ein Komparator100 leitet ein Strom-Fehlersignal zwischen dem Strom-Referenzsignal (Icc_ref) und dem Rückkopplungssignal (Icc_fdbk) ab, das von dem Stromwandler214 zugeführt wird. Dieses Signal wird von einem PI-Regler209 verarbeitet, um einen Arbeitszyklus für den PWM-Modulator210 abzuleiten, der die Gate-Ansteuerung96 steuert. Das H-Brückenelement94 steuert den Strom in der Steuerspule92 in Abhängigkeit von dem Strom-Referenzsignal Icc_ref. - Wenn der Brennstoffpumpen-Elektromotor in den regenerativen Modus versetzt wird, um einen Schnellabschaltvorgang zu erzielen, könnte eine Spannungsspitze der Spannung vorhanden sein, die an einer nachgeordneten Stelle durch die Busleitung
43 zugeführt wird. Durch Bereitstellen des Feedforward-Signals52 wieder zurück in Aufwärtsrichtung bzw. zu einer vorgeschalteten Stelle können jedoch die Spannungs-Übergangszustände auf der Gleichstrom-Busleitung43 in signifikanter Weise verbessert werden. - Zusammengefasst betrachtet schafft die vorliegende Erfindung ein System mit geringerem Gewicht zur Erzielung eines raschen Abschaltvorgangs sowie eine hinsichtlich Fehlern redundante Architektur eines Elektromotors für eine Brennstoffpumpe. Die vorliegende Erfindung ist besonders gut zur Verwendung bei der Steuerung einer Brennstoffpumpe für ein Gasturbinentriebwerk bei einer Flugzeuganwendung geeignet.
Claims (13)
- Generator- und Brennstoffpumpen-Anordnung, aufweisend: einen Generator (213), der zum Erzeugen von elektrischem Strom sowie zum Zuführen von Spannung zu einer Busleitung (43) betreibbar ist; wobei die Busleitung (43) einem Elektromotor für eine Brennstoffpumpe (48) Spannung zuführt; und ein Abschaltsignal, welches anzeigt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) abgeschaltet werden sollte; eine Steuerung (46) für den Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48), die betriebsmäßig dazu ausgebildet ist, die Rotation des Elektromotors für die Brennstoffpumpe (48) zu stoppen sowie ein Spannungsreduzierungssignal in Aufwärtsrichtung zurück zu einem Spannungsregler für den Generator (213) zu schicken, um die zu der Busleitung (43) geschickte Spannung zu reduzieren; und eine Rückkopplungsschaltung für den Elektromotor, die ein Signal zurück zu dem Spannungsregler dahingehend bereitstellt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) gestoppt wird, und dass der Spannungsregler dann die der Busleitung (43) zugeführte Spannung reduziert.
- Anordnung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) mit einem Inverter bzw. Stromrichter (56) versehen ist, wobei dem Inverter (56) Strom von der Busleitung (43) zugeführt wird und der Inverter (56) mindestens drei Phasen von Strom mindestens drei Wicklungen (54) zuführt, die einem Stator zugeordnet sind, um einen Rotor (55) anzutreiben, der Bestandteil des Elektromotors ist. - Anordnung nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Stator auch eine Steuerspule (60) zugeordnet ist. - Anordnung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspule (60) dem Inverter (56) nachgeschaltet angeordnet ist. - Anordnung nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterbrecherschalter (62) zum Stoppen der Spannungszufuhr zu der Steuerspule (60) zwischen der Steuerspule (60) und dem Inverter (56) angeordnet ist. - Anordnung nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Unterbrecherschalter (62) um einen Halbleiterschalter handelt, der zum Öffnen eines Schaltkreises und zum Stoppen der Spannungszufuhr zu der Steuerspule (60) vorgesehen ist. - Anordnung nach
Anspruch 5 oder6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsschaltung zum Steuern der den Wicklungen (54) zugeführten Spannung auch einen Schalter aufweist, der sich bei Empfang des Abschaltsignals öffnet, um die Spannungszufuhr zu den Wicklungen (54) zu stoppen. - Steuerung für eine Brennstoffpumpe, aufweisend: eine Brennstoffpumpe (48) mit einem Elektromotor mit einem Rotor (55) zum Antreiben einer Welle für die Brennstoffpumpe; wobei der Motor eine Mehrzahl von Statorwicklungen (54) und eine Steuerspule (60) aufweist; eine Spannungsversorgung zum Zuführen von Spannung zu der Mehrzahl von Statorwicklungen (54) und zu der Steuerspule (60) sowie einen Inverter bzw. Stromrichter (56), der zwischen der Energieversorgung sowie der Steuerspule und der Statorspule angeordnet ist; einen Unterbrecherschalter (62) zum Stoppen des Betriebs des Elektromotors, wobei der Unterbrecherschalter (62) dem Inverter (56) nachgeschaltet sowie der Steuerspule (60) vorgeschaltet ist und betriebsmäßig dazu ausgebildet ist, die Spannungszufuhr zu der Steuerspule (60) zu blockieren; eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der den Statorwicklungen (54) zugeführten Spannung aufweisend einen Schalter, der sich bei Empfang des Abschaltsignals öffnet, um die Spannungszufuhr zu den Statorwicklungen (54) zu stoppen.
- Steuerung nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Stator auch eine Steuerspule (60) zugeordnet ist. - Steuerung nach
Anspruch 8 oder9 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Unterbrecherschalter (62) um eine Halbleitervorrichtung handelt. - Generator- und Brennstoffpumpen-Anordnung, aufweisend: einen Generator (213), der zum Erzeugen von elektrischem Strom sowie zum Zuführen von Spannung zu einer Busleitung (43) betreibbar ist; wobei die Busleitung (43) einem Elektromotor für eine Brennstoffpumpe (48) Spannung zuführt; und ein Abschaltsignal, welches anzeigt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) abgeschaltet werden sollte; sowie eine Steuerung (46) für den Elektromotor für die Brennstoffpumpe, die betriebsmäßig dazu ausgebildet ist, den Betrieb des Elektromotors für die Brennstoffpumpe (48) zu stoppen sowie ein Spannungsreduzierungssignal in Aufwärtsrichtung zurück zu einem Spannungsregler für den Generator (213) zu schicken, um die zu der Busleitung (43) geschickte Spannung zu reduzieren; wobei der Elektromotor mit einem Inverter bzw. Stromrichter (56) versehen ist, dem Strom von der Busleitung (43) zugeführt wird und der drei Phasen von Strom mindestens drei Wicklungen (54) zuführt, die einem Stator zugeordnet sind, um einen Rotor (55) anzutreiben, der Bestandteil des Elektromotors ist; einen Unterbrecherschalter (62) zum Stoppen der Spannungszufuhr zu der Steuerspule (60), der zwischen der Steuerspule (60) und dem Inverter (56) angeordnet ist, wobei das Abschaltsignal den Unterbrecherschalter (62) öffnet; eine Rückkopplungsschaltung für den Elektromotor, die ein Signal zurück zu dem Spannungsregler dahingehend bereitstellt, dass der Elektromotor für die Brennstoffpumpe (48) gestoppt wird, und dass der Spannungsregler dann die der Busleitung (43) zugeführte Spannung reduziert.
- Anordnung nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Unterbrecherschalter (62) um eine Halbleitervorrichtung handelt. - Anordnung nach
Anspruch 11 oder12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsschaltung zum Steuern der den Statorwicklungen (54) zugeführten Spannung auch einen Schalter aufweist, der sich bei Empfang eines Abschaltsignals öffnet, um die Spannungszufuhr zu den Statorwicklungen (54) zu stoppen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/018,408 US8209107B2 (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Electric motor for fuel pump with improved shutdown features |
US12/018,408 | 2008-01-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009005242A1 DE102009005242A1 (de) | 2009-08-06 |
DE102009005242B4 true DE102009005242B4 (de) | 2019-02-28 |
Family
ID=40822337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009005242.9A Expired - Fee Related DE102009005242B4 (de) | 2008-01-23 | 2009-01-20 | Elektromotor für Brennstoffpumpe mit verbesserten Abschalteigenschaften |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8209107B2 (de) |
DE (1) | DE102009005242B4 (de) |
GB (1) | GB2456676B (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8707932B1 (en) | 2010-08-27 | 2014-04-29 | Paragon Products, Llc | Fuel transfer pump system |
WO2012040610A2 (en) * | 2010-09-23 | 2012-03-29 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Variable flow fuel transfer pump system and method |
GB201200803D0 (en) | 2012-01-18 | 2012-02-29 | Rolls Royce Goodrich Engine Control Systems Ltd | Fault tolerant electric drive system |
GB201418685D0 (en) * | 2014-10-21 | 2014-12-03 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine fuel system |
US9771164B2 (en) | 2014-10-27 | 2017-09-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric system architecture included in a more-electric engine (MEE) system |
US10738727B2 (en) | 2015-02-03 | 2020-08-11 | Paragon Products, Llc | Electric pump pressure sensorless electronic pressure limiting and flow leveling system |
CN105425080B (zh) * | 2015-12-17 | 2019-07-26 | 重庆五福科技有限公司 | 一种通机调压器测试装置 |
CN105811853A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-27 | 华中科技大学 | 一种可嵌入式变频调速系统功率变换器故障容错控制方法 |
US11101765B1 (en) * | 2020-01-28 | 2021-08-24 | Paragon Products, Llc | High temperature inverter |
EP4305653A1 (de) | 2021-03-12 | 2024-01-17 | Essex Industries, Inc. | Wippschalter |
US11688568B2 (en) | 2021-03-15 | 2023-06-27 | Essex Industries, Inc. | Five-position switch |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5769134A (en) | 1995-07-11 | 1998-06-23 | Fe Petro Inc. | Variable speed pump-motor assembly for fuel dispensing system |
US5937829A (en) | 1996-03-13 | 1999-08-17 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Fuel pump drive apparatus for fuel injection equipment for internal combustion engine |
US6901326B2 (en) | 2003-05-28 | 2005-05-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit layout and procedure to control at least one electrical component of a motor vehicle |
US20070062477A1 (en) | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Engine control device |
US20070175454A1 (en) | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Engine control device |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3581179A (en) * | 1969-09-11 | 1971-05-25 | Borg Warner | Multiphase motor control system with overcurrent and undercurrent protection |
US4031407A (en) * | 1970-12-18 | 1977-06-21 | Westinghouse Electric Corporation | System and method employing a digital computer with improved programmed operation for automatically synchronizing a gas turbine or other electric power plant generator with a power system |
DE3528519A1 (de) * | 1985-08-08 | 1987-02-19 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Gasturbinentriebwerk mit einer generatoreinrichtung |
JP2544009B2 (ja) * | 1990-07-16 | 1996-10-16 | 富士通株式会社 | 電源装置 |
JP2672417B2 (ja) * | 1991-08-15 | 1997-11-05 | ファナック株式会社 | 教示操作盤の非常停止回路 |
US5689398A (en) * | 1996-01-03 | 1997-11-18 | Allen-Bradley Company, Inc. | Redundant control relay circuits |
JP3506590B2 (ja) * | 1997-10-03 | 2004-03-15 | 三菱電機株式会社 | モータの非常停止装置 |
US6209309B1 (en) * | 1997-12-19 | 2001-04-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Pulse width modulated fuel flow control for an engine |
US20040135436A1 (en) * | 1998-04-02 | 2004-07-15 | Gilbreth Mark G | Power controller system and method |
US6534958B1 (en) * | 1999-08-16 | 2003-03-18 | Coleman Powermate, Inc. | System that supplies electrical power and compressed air with throttle control |
JP4440390B2 (ja) * | 1999-11-01 | 2010-03-24 | ヤマハ発動機株式会社 | 船舶用推進機 |
JP2001132527A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Sanshin Ind Co Ltd | 燃料噴射式4サイクルエンジン |
JP3803220B2 (ja) * | 1999-12-16 | 2006-08-02 | 株式会社日立製作所 | 電磁駆動式吸排気バルブを備えたエンジンシステムの制御装置 |
US6401446B1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-06-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Valve apparatus for providing shutoff and overspeed protection in a gas turbine fuel system |
US6891346B2 (en) * | 2000-12-30 | 2005-05-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Commutation and velocity control system for a brushless DC motor |
JP4061951B2 (ja) * | 2001-05-16 | 2008-03-19 | 国産電機株式会社 | 4サイクル内燃機関の行程判定方法及び装置 |
US6666015B2 (en) * | 2002-01-28 | 2003-12-23 | Hamilton Sundstrand | Simplified fuel control for use with a positive displacement pump |
US7170262B2 (en) * | 2003-12-24 | 2007-01-30 | Foundation Enterprises Ltd. | Variable frequency power system and method of use |
US7054737B2 (en) * | 2004-03-18 | 2006-05-30 | Ford Global Technologies, Llc | Power electronics circuit with voltage regulator for electromechanical valve actuator of an internal combustion engine |
US7216487B2 (en) * | 2004-09-16 | 2007-05-15 | Hamilton Sundstrand | Metering demand fuel system for gas turbine engines |
US20090206818A1 (en) * | 2005-01-03 | 2009-08-20 | Horan Michael J | Ac voltage regulation system and method |
US7541687B2 (en) * | 2006-03-10 | 2009-06-02 | Deere & Company | Method and system for managing an electrical output of a turbogenerator |
US8213136B2 (en) * | 2007-08-16 | 2012-07-03 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Engine having power bus fault short circuit control with a disconnection switch |
-
2008
- 2008-01-23 US US12/018,408 patent/US8209107B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-01-20 DE DE102009005242.9A patent/DE102009005242B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2009-01-23 GB GB0901177A patent/GB2456676B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5769134A (en) | 1995-07-11 | 1998-06-23 | Fe Petro Inc. | Variable speed pump-motor assembly for fuel dispensing system |
US6070760A (en) | 1995-07-11 | 2000-06-06 | Fe Petro Inc. | Variable speed pump-motor assembly for fuel dispensing system |
US5937829A (en) | 1996-03-13 | 1999-08-17 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Fuel pump drive apparatus for fuel injection equipment for internal combustion engine |
US6901326B2 (en) | 2003-05-28 | 2005-05-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit layout and procedure to control at least one electrical component of a motor vehicle |
US20070062477A1 (en) | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Engine control device |
US20070175454A1 (en) | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Engine control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2456676A (en) | 2009-07-29 |
GB0901177D0 (en) | 2009-03-11 |
GB2456676B (en) | 2010-07-21 |
DE102009005242A1 (de) | 2009-08-06 |
US8209107B2 (en) | 2012-06-26 |
US20090187326A1 (en) | 2009-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102009005242B4 (de) | Elektromotor für Brennstoffpumpe mit verbesserten Abschalteigenschaften | |
DE102005034123B4 (de) | Schnelle Drehmomentsteuerung eines Riemen-Drehstromgenerator-Starters | |
EP2013077B1 (de) | Verfahren zum betrieb eines schiffsantriebssystems mit abwärmerückgewinnung sowie schiffsantriebssystem mit abwärmerückgewinnung | |
DE69420589T2 (de) | Geschalteter reluktanz-starter/generator regelsystem mit der möglichkeit des regenerativen betriebs und elektrisches system zu dessen anwendung | |
DE69718663T2 (de) | Isoliertes elektrisches system mit asynchroner maschine mit hauptantrieb und wechselrichter/gleichrichter | |
EP0875089A1 (de) | Vorrichtung zur spannungsversorgung | |
WO1999013550A1 (de) | System zur versorgung elektromotorischer verbraucher mit elektrischer energie | |
DE102017207886A1 (de) | Steuereinheit und Verfahren zum Ansteuern einer Wechselrichterschaltung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor | |
DE20023396U1 (de) | Mobiles Stromerzeugungssystem | |
EP0929927B1 (de) | Verfahren zur regelung eines generators | |
DE1613733A1 (de) | Notaggregat zu kurzzeitigen Lieferung elektrischen Stromes | |
EP2045910B1 (de) | Starter/Generatorsystem mit Steuerung zur Adressierung eines Spannungsanstiegs | |
EP1561275B1 (de) | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zur beherrschung von netzstörungen | |
EP3449560B1 (de) | Verfahren zum ausschalten einer mehrphasigen elektrischen maschine in einem kraftfahrzeug | |
EP2633616B1 (de) | Verfahren zur reduzierung einer spannungswelligkeit aufgrund drehungleichförmigkeit eines von einer brennkraftmaschine angetriebenen generators | |
EP0166175B1 (de) | Stromversorgungsanlage mit einem Wellengenerator | |
EP0982828A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Blindleistungskompensation in Bordnetzen | |
DE4422275C2 (de) | Verfahren zum Betrieb von Drehstrommotoren | |
DE10011601C2 (de) | Antriebseinrichtung für Schiffspropeller | |
DE102009039481A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Anlaufstrombegrenzung | |
DE3133311C2 (de) | Verfahren zur Synchronisation eines Stromrichter-Synchronmotors mit einem speisenden Netz | |
DE2104833A1 (de) | Batterieladespannungsregler für die elektrische Anlage von Fahrzeugen mit Mehr phasen Sternschaltungs Lichtmaschine | |
DE102011086734A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs | |
EP1430594A1 (de) | Kaskade mit elektronischer abschaltung und erweitertem drehzahlbereich | |
EP1031716A2 (de) | Kraftstoffpumpenantrieb eines Flugtriebwerks und Flugtriebwerk |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHMITT-NILSON SCHRAUD WAIBEL WOHLFROM PATENTA, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |