DE102023103564A1 - Koordinierte fehlerreaktion in gleichrichtern von hybridflugzeugen - Google Patents

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Abstract

Ein System zum Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug, das System umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfigurierten Gleichrichter; und einen zweiten Satz von zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus aus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfigurierten Gleichrichter, wobei jeder Gleichrichter aus der Vielzahl von Gleichrichtern eine jeweilige Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen beinhaltet, und wobei die Vielzahl von Steuerungen zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler konfiguriert ist.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf elektrische Maschinen in Hybrid-Elektroflugzeugen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Ein Hybridflugzeug kann einen Verbrennungsmotor, der mechanische Rotationsenergie erzeugt, einen Generator, der die mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt, und Elektromotoren, die die elektrische Energie in mechanische Rotationsenergie zum Antreiben eines Antriebs (z. B. Ventilator, Propeller, usw.) des Flugzeugs umwandeln, beinhalten.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einem Beispiel beinhaltet ein Turbogeneratorsystem zum Erzeugen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug eine elektrische Maschine, umfassend: einen zum Drehen durch eine Gasturbine des Turbogeneratorsystems konfigurierten Rotor; einen Stator, umfassend: einen ersten aktiven Bereich umfassend erste Wicklungen, die einen ersten Abschnitt des Rotors umgeben; und einen zweiten aktiven Bereich umfassend zweite Wicklungen, die einen zweiten Abschnitt des Rotors umgeben.
  • In einem anderen Beispiel beinhaltet ein System zum Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei der elektrische Strom der ersten Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen auf den ersten Satz von Gleichrichtern aufgeteilt wird, und wobei jeder jeweilige Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern ein jeweiliges zum Entkoppeln eines Gleichstromausgangs des jeweiligen Gleichrichters von dem ersten elektrischen Gleichstrombus konfiguriertes Schütz beinhaltet; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern der Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei der elektrische Strom der zweiten Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen auf den zweiten Satz von Gleichrichtern aufgeteilt wird und wobei jeder jeweilige Gleichrichter des zweiten Satzes von Gleichrichtern ein jeweiliges zum Entkoppeln eines Gleichstromausgangs des jeweiligen Gleichrichters von dem zweiten elektrischen Gleichstrombus konfiguriertes Schütz beinhaltet.
  • In einem anderen Beispiel beinhaltet ein System zum Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern aus der Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus aus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei jeder Gleichrichter aus der Vielzahl von Gleichrichtern eine jeweilige Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen beinhaltet, und wobei die Vielzahl von Steuerungen für die koordinierte Reaktion auf erkannte Fehler konfiguriert ist.
  • Die Details eines oder mehrerer Beispiele sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Patentansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das eine fehlertolerante Stromerzeugung gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung beinhaltet.
    • 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines Generators gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung von Wicklungen in Nuten eines aktiven Bereichs eines Generators gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Gleichrichter eines fehlertoleranten Erzeugungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht.
    • 5 ist ein Diagramm, das beispielhafte Reaktionen auf Gleichrichterfehler gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Technik zur Fehlerbehandlung in einem fehlertoleranten Erzeugungssystem gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Allgemeinen bezieht sich diese Offenbarung auf die fehlertolerante Erzeugung elektrischer Energie. In einigen Szenarien kann die Erzeugung elektrischer Energie eine sicherheitskritische Funktion sein. Im Zusammenhang mit Hybridflugzeugen, bei denen elektrische Energie für den Antrieb des Flugzeugs verwendet wird, kann die Erzeugung von elektrischer Energie beispielsweise eine sicherheitskritische Funktion erfüllen, deren Ausfall bei einigen Flugzeugen (z. B. kleinen Starrflüglern) als schwerwiegend und bei anderen (z. B. eVTOL oder urbanem Flugverkehr) als gefährlich oder sogar katastrophal eingestuft werden kann. Für sicherheitskritische Strombusse in Flugzeugen können redundante Stromerzeugungsquellen verwendet werden. Eine vollständige Redundanz für die Antriebsleistung ist jedoch aufgrund der erforderlichen Energiemenge aus gewichtstechnischer Sicht möglicherweise nicht praktikabel. Zur Reduzierung des Gewichts auf Komponenten- und Stromsystemebene kann es wünschenswert sein, dass das Erzeugungssystem eine hohe Frequenz (d. h. eine hohe Geschwindigkeit) und eine hohe Spannung aufweist, wofür es bisher in luftgestützten Anwendungen nur wenige bis gar keine Beispiele gibt (z. B. solche, die von Aufsichtsbehörden zertifiziert wurden). Die Anforderungen an die Leistungsdichte erfordern unter Umständen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Verringerung der Marge in den Geräten (z. B. Wicklungstemperatur gegenüber Isolationsgrenzen) und der Aufrechterhaltung einer angemessenen Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Das einzigartige Szenario des Flugzeugbetriebs kann zu großen Betriebshöhen führen. Der Betrieb in großen Höhen kann jedoch eine zusätzliche Belastung für das Isolationssystem darstellen, da die Durchschlagsfestigkeit der Luft in solchen Höhen geringer ist, was die Gefahr einer Teilentladung bzw. Korona erhöht. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit von neu in Betrieb genommenen Erzeugungsanlagen wird zu einer Herausforderung, da die zuvor genannten Konstruktionsansätze nicht ausgereift sind.
  • Gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung kann ein System, das für den Antrieb verwendete elektrische Energie erzeugt, fehlertolerant gestaltet werden. Das System kann beispielsweise derart gestaltet werden, dass Fehler auftreten können, ohne dass die Leistungsabgabe auf Null reduziert wird. Auf diese Weise kann das System Fehler tolerieren und dennoch elektrische Energie für die Fortsetzung des Antriebs erzeugen. Daher können Aspekte dieser Offenbarung die Zuverlässigkeit eines elektrischen Energieerzeugungssystems verbessern, ohne dass eine vollständige Redundanz erforderlich ist (z. B. ohne die Notwendigkeit einer vollständigen Verdopplung von Komponenten wie z. B. einem Verbrennungsmotor).
  • Als ein Beispiel dafür, wie ein System fehlertolerant gestaltet werden kann, ist ein Stator, der mehrere aktive Bereiche um einen gemeinsamen Rotor beinhaltet. Anstatt nur einen einzigen aktiven Bereich zu beinhalten, der ein Wechselstromleistungssignal erzeugt, kann der Stator beispielsweise einen ersten aktiven Bereich beinhalten, der ein erstes Wechselstromleistungssignal erzeugt, und einen zweiten aktiven Bereich, der ein zweites Wechselstromleistungssignal erzeugt. Jeder der aktiven Bereiche kann mehrere (z. B. zwei) elektrisch isolierte dreiphasige Wicklungssätze beinhalten. Das System kann mehrere Gleichrichter mit zwei oder mehr Gleichrichtern für jeden aktiven Bereich beinhalten. Die Gleichrichter für einen bestimmten aktiven Bereich können die von diesem bestimmten aktiven Bereich erzeugten Wechselstromleistungssignale in ein oder mehrere Gleichstromleistungssignale umwandeln, die an einen bestimmten elektrischen Gleichstrombus ausgegeben werden. Daher kann das System zwei elektrische Gleichstrombusse beinhalten, die jeweils unabhängig voneinander von einem aktiven Bereich eines Rotors und mehreren Gleichrichtern angetrieben werden. Auf diese Weise kann das System einen Fehler in einem der aktiven Bereiche oder Gleichrichter tolerieren und weiterhin elektrische Energie ausgeben.
  • Als weiteres Beispiel dafür, wie ein System fehlertolerant gestaltet werden kann, können Gleichrichter integrierte Gleichstrom-Fehlerisolierungskomponenten beinhalten. Beinhaltet ein System beispielsweise eine Vielzahl von Gleichrichtern, kann jeder der Vielzahl von Gleichrichtern Schütze zwischen einem Ausgang einer Leistungsstufe (z. B. einem Wechsel-/Gleichstromwandler) des Gleichrichters und einem Gleichstromausgang des Gleichrichters beinhalten. Eine Steuerung eines Gleichrichters kann bei Auftreten eines Fehlers in dem Gleichrichter ein Schütz des Gleichrichters öffnen. Da das System mehrere Gleichrichter beinhaltet, kann eine Stromlast auf die mehreren Gleichrichter verteilt werden. Dies kann die durch jeden Gleichrichter fließende Stromlast und damit den Strombedarf für die Schütze reduzieren. Auf diese Weise ermöglicht diese Offenbarung die Verwendung leichterer und/oder kompakterer Schütze. Darüber hinaus kann in einigen Beispielen eine Steuerung einer Leistungsstufe eines Gleichrichters ferner mit der Steuerung eines Schützes des Gleichrichters beauftragt werden, sodass keine Notwendigkeit besteht, eine zusätzliche Schützsteuerung einzuschließen.
  • Ein noch weiteres Beispiel dafür, wie ein System fehlertolerant gestaltet werden kann, ist die Durchführung einer koordinierten Fehlerreaktion der verschiedenen Gleichrichter eines Systems. Empfangen beispielsweise ein erster Gleichrichter und ein zweiter Gleichrichter Wechselstromausgaben eines einzelnen Generators, können der erste Gleichrichter und der zweite Gleichrichter eine koordinierte Reaktion auf einen entweder in dem ersten Gleichrichter oder dem zweiten Gleichrichter erkannten Fehler durchführen. Als ein Beispiel kann, in Reaktion auf das Erkennen eines Fehlers in dem ersten Gleichrichter, eine Steuerung des ersten Gleichrichters einen dreiphasigen Kurzschluss an den ersten Gleichrichter anlegen (z. B. unter Nutzung von Schaltern des ersten Gleichrichters einen Überspannungsschutz anlegen) und ferner eine Steuerung des zweiten Gleichrichters veranlassen, einen dreiphasigen Kurzschluss an den zweiten Gleichrichter anzulegen (z. B. unter Nutzung von Schaltern des zweiten Gleichrichters einen Überspannungsschutz anlegen). Durch die Durchführung einer solchen koordinierten Reaktion können die Gleichrichter eine Beschädigung des einzelnen Generators (z. B. durch Überhitzung) abmildern und/oder verhindern.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das eine fehlertolerante Stromerzeugung gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung beinhaltet. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet System 100 Verbrennungsmotor 102, Generator 104, Gleichrichter 106A-106D (zusammen „Gleichrichter 106“), Steuerbusse 110A und 110B (zusammen „Steuerbusse 110“), Niederspannungs-Gleichstrombusse 112A und 112B (zusammen „Niederspannungs-Gleichstrombusse 112“), Hochspannungs-Gleichstrombusse 114A und 114B (zusammen „Hochspannungs-Gleichstrombusse 114“), Antriebseinheiten 118A und 118B (zusammen „Antriebseinheiten 118“). System 100 kann in jedwedem Fahrzeug, wie z. B. einem Flugzeug (z. B. Starrflügler, Kipprotor, Drehflügler, usw.), einer Lokomotive oder einem Wasserfahrzeug, beinhaltet sein und einen Antrieb für dieses bereitstellen. System 100 kann zusätzliche, in 1 nicht dargestellte Komponenten beinhalten oder einige der in 1 dargestellten Komponenten nicht beinhalten. System 100 kann beispielsweise ein elektrisches Energiespeichersystem (ESS) beinhalten, das zum Versorgen der verschiedenen Komponenten von System 100 mit elektrischer Energie konfiguriert ist.
  • Verbrennungsmotor 102 kann zur Erzeugung mechanischer Rotationsenergie Kraftstoff verbrauchen, der Generator 104 über Antriebswelle 103 bereitgestellt werden kann. Verbrennungsmotor 102 kann jedwede Art von Verbrennungsmotor sein. Beispiele für Verbrennungsmotor 102 beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Hub- und Rotationsmotoren sowie Gasturbinen.
  • Generator 104 kann mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandeln. Generator 104 kann beispielsweise die von Verbrennungsmotor 102 (z. B. über Antriebswelle 103) bereitgestellte mechanische Rotationsenergie in elektrische Wechselstromenergie umwandeln. In einigen Beispielen kann Generator 104 einen einzigen aktiven Bereich beinhalten. Generator 104 kann beispielsweise einen einzelnen aktiven Bereich mit einem Satz von Wicklungen beinhalten, die einen einzelnen Rotor umgeben, wobei der Satz von Wicklungen elektrische Wechselstromenergie (z. B. dreiphasige elektrische Energie) ausgibt. Bei einer solchen Anordnung können jedoch bestimmte Fehler zu einem vollständigen Verlust elektrischer Leistung führen, was unerwünscht sein kann.
  • Gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung kann Generator 104 in mehrere aktive Bereiche (z. B. Bereiche, die elektromagnetische Elemente zur Stromerzeugung enthalten), wie z. B. aktive Bereiche 105A und 105B (zusammen „aktive Bereiche 105“) auf einem einzelnen Rotor/einer einzigen Welle aufgeteilt sein. Jeder der aktiven Bereiche 105 kann einen Satz von Wicklungen (z. B. einen Wicklungssatz) beinhalten, die den einzelnen Rotor umgeben. Aktiver Bereich 105 kann beispielsweise erste Wicklungen, die einen ersten, mit Antriebswelle 103 verbundenen Abschnitt des Rotors umgeben, und zweite Wicklungen, die einen zweiten, mit Antriebswelle 103 verbundenen Abschnitt des Rotors umgeben (z. B. entlang einer Längsachse des Rotors versetzt), beinhalten. Jeder der aktiven Bereiche 105 kann separate Wechselstromleistungssignale der Wechselstromleistungssignale 108A-108D (zusammen „Wechselstromleistungssignale 108“) ausgeben. Weitere Einzelheiten eines Beispiels von Generator 104 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
  • In einigen Beispielen kann Generator 104 ein Permanentmagnetgenerator (PM-Generator) sein. Der erste aktive Bereich 105A und der zweite aktive Bereich 105 könnten beispielsweise als PM-Generatoren arbeiten. In einigen Beispielen kann System 100 keine zum rotatorischen Entkoppeln des Rotors von Generator 104 von Verbrennungsmotor 102 (z. B. einer Gasturbine) konfigurierte Kupplung beinhalten. Daher kann Antriebswelle 103 drehfest mit dem Rotor von Generator 104 verbunden sein.
  • Die ersten Wicklungen und die zweiten Wicklungen können jeweils eine jeweilige Vielzahl von Phasensatzwicklungen umfassen, die ein jeweiliges Wechselstromleistungssignal der Wechselstromleistungssignale 108 ausgeben. Der erste Satz von Wicklungen des aktiven Bereichs 105A kann beispielsweise eine erste Vielzahl von Phasensatzwicklungen beinhalten, darunter erste Phasensatzwicklungen, die Wechselstromleistungssignal 108A ausgeben, und zweite Phasensatzwicklungen, die Wechselstromleistungssignal 108B ausgeben. In ähnlicher Weise kann der zweite Satz von Wicklungen des aktiven Bereichs 105B eine zweite Vielzahl von Phasensatzwicklungen beinhalten, einschließlich dritter Phasensatzwicklungen, die das Wechselstromleistungssignal 108C ausgeben, und vierter Phasensatzwicklungen, die das Wechselstromleistungssignal 108D ausgeben.
  • Die Wicklungen in einem aktiven Bereich der aktiven Bereiche 105 können sich überschneiden, sind jedoch elektrisch isoliert. Erste und zweite Phasensatzwicklungen können sich beispielsweise überschneiden und elektrisch isoliert sein. In ähnlicher Weise können sich dritte und vierte Phasensatzwicklungen überschneiden und elektrisch isoliert sein. Die Phasensatzwicklungen können derart ausgeführt sein, dass die magnetische Kopplung zwischen sich überschneidenden Phasensätzen minimiert wird, wodurch den Gleichrichtern 106 der wie nachfolgend erläuterte unabhängige Betrieb ermöglicht wird. Weitere Einzelheiten eines Beispiels für die Anordnung der Wicklungen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
  • Gleichrichter 106 können zum Umwandeln elektrischer Wechselstromenergie in elektrische Gleichstromenergie konfiguriert sein. Jeder der Gleichrichter 106 kann beispielsweise ein jeweiliges Eingangswechselstromleistungssignal der Wechselstromleistungssignale 108 in ein jeweiliges Ausgangsgleichstromleistungssignal der Gleichstromleistungssignale 107A-107D (zusammen „Gleichstromleistungssignale 107“) umwandeln. Wie in 1 dargestellt, können Gleichrichter 106 mehrere Gleichrichter für jeden aktiven Bereich der aktiven Bereiche 105 beinhalten, wie z. B. einen separaten Gleichrichter für jeden Phasensatz von Wicklungen. Daher kann der elektrische Strom eines aktiven Bereichs auf den ersten Satz von Gleichrichtern aufgeteilt werden. Gleichrichter 106A und 106B können beispielsweise die von aktivem Bereich 105A erzeugte elektrische Wechselstromenergie (z. B. Wechselstromleistungssignale 108A und 108B) in elektrische Gleichstromenergie (z. B. Gleichstromleistungssignale 107A und 107B) umwandeln, die an Hochspannungs-Gleichstrombus 114A ausgegeben werden kann. In einigen Beispielen können Gleichstromleistungssignale 107A und 107B als eine erste Vielzahl von Gleichstromleistungssignalen bezeichnet werden. Die Gesamtstromstärke der ersten Vielzahl von Gleichstromleistungssignalen (z. B. ein kombinierter Strom der Gleichstromleistungssignale 107A und 107B) kann mehr als 20 Ampere, 100 Ampere, 200 Ampere oder mehr betragen. Daher können Gleichrichter 106A und 106B eine erste Vielzahl von Gleichrichtern bilden, die zum Umwandeln der von der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen (z. B. Phasensatzwicklungen von aktivem Bereich 105A) ausgegebenen elektrischen Wechselstromenergie in erste elektrische Gleichstromenergie konfiguriert sind. Jeder der Gleichrichter 106A und 106B kann Leistung von separaten Phasensatzwicklungen der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen umwandeln. Daher kann jede Phasensatzwicklung der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen von einer unabhängigen Gleichrichtereinheit angetrieben werden. In ähnlicher Weise können Gleichrichter 106C und 106D die von aktivem Bereich 105B erzeugte elektrische Wechselstromenergie (z. B. Wechselstromleistungssignale 108C und 108D) in elektrische Gleichstromenergie (z. B. Gleichstromleistungssignale 107C und 107D) umwandeln, die an Hochspannungs-Gleichstrombus 114B ausgegeben werden kann. Daher können Gleichrichter 106C und 106D eine zweite Vielzahl von Gleichrichtern bilden, die zum Umwandeln der von der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen (z. B. Phasensatzwicklungen von aktivem Bereich 105B) ausgegebenen elektrischen Wechselstromenergie in zweite elektrische Gleichstromenergie konfiguriert sind. Jeder der Gleichrichter 106C und 106D kann Leistung von separaten Phasensatzwicklungen der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen umwandeln. Daher kann jede Phasensatzwicklung der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen von einer unabhängigen Gleichrichtereinheit angetrieben werden. Weitere Einzelheiten eines Beispiels eines Gleichrichters der Gleichrichter 106 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
  • Antriebsmodule 118 können zum Bereitstellen von Antriebskraft (z. B. für den Antrieb eines System 100 beinhaltenden Fahrzeugs) konfiguriert sein. Jedes der Antriebsmodule 118 kann einen Elektromotor der Elektromotoren 120A und 120B und einen Antrieb (z. B. Ventilator, Propeller usw.) der Antriebe 122A und 122B beinhalten. Antriebsmodul 118A kann beispielsweise einen den Antrieb 122A drehenden Elektromotor 120A beinhalten, und Antriebsmodul 118B kann einen den Antrieb 122B drehenden Elektromotor 120B beinhalten. In einigen Beispielen können Elektromotoren 120 Wechselstrom-Elektromotoren beinhalten. In solchen Beispielen können Antriebsmodule 118A Wechselrichter beinhalten, die zum Umwandeln elektrischer Gleichstromenergie (z. B. von Hochspannungs-Gleichstrombussen 114) in elektrische Wechselstromenergie zum Antreiben der Wechselstrom-Elektromotoren konfiguriert sind.
  • System 100 kann mehrere elektrische Busse, darunter Steuerbusse 110, Niederspannungs-Gleichstrombusse 112 und Hochspannungs-Gleichstrombusse 114, beinhalten. Steuerbusse 110 können zum Übertragen von Daten und/oder Steuersignalen zwischen den Komponenten von System 100 konfiguriert sein. Steuerbusse 110 können beispielsweise Steuersignale zwischen den Gleichrichtern 106 übertragen. Niederspannungs-Gleichstrombusse 112 können zum Bereitstellen elektrischer Niederspannungs-Gleichstromenergie (z. B. 14 Volt, 28 Volt, 36 Volt, 48 Volt usw.) an verschiedene Komponenten von System 100 konfiguriert sein. So können beispielsweise Niederspannungs-Gleichstrombusse 112 Gleichrichtern 106 Niederspannungs-Gleichstromenergie bereitstellen (z. B. zum Betrieb verschiedener Komponenten der Gleichrichter 106, wie z. B. Steuerungen und aktive Komponenten). Hochspannungs-Gleichstrombusse 114 können zum Übertragen elektrischer Hochspannungs-Gleichstromenergie (z. B. 270 Volt, 600 Volt, 1080 Volt, 2160 Volt usw.) an verschiedene Komponenten von System 100 konfiguriert sein. Hochspannungs-Gleichstrombusse 114 können beispielsweise elektrische Hochspannungs-Gleichstromenergie von Gleichrichtern 106 an Antriebsmodule 118 übertragen.
  • In einigen Fällen, wie z. B. in dem Beispiel von 1, können die elektrischen Busse in mehrere Domänen 109A und 109B (zusammen „Domänen 109“) aufgeteilt sein, wobei jede der Domänen 109 ein Element eines jeden elektrischen Busses beinhalten kann. Domäne 109A kann beispielsweise Steuerbus 110A, Niederspannungs-Gleichstrombus 112A und Hochspannungs-Gleichstrombus 114A beinhalten; und Domäne 109B kann Steuerbus 110B, Niederspannungs-Gleichstrombus 112B und Hochspannungs-Gleichstrombus 114B beinhalten.
  • Komponenten von System 100 können zumindest einer der Domänen zugeordnet und mit ihr elektrisch verbunden sein. Kritische Komponenten, wie z. B. Antriebsmodule 118, können über die Domänen verteilt sein. Antriebsmodul 118A kann beispielsweise an Domäne 109A angeschlossen sein und Strom von Hochspannungs-Gleichstrombus 114A erhalten (z. B. kann Elektromotor 120A unter Nutzung elektrischer Energie arbeiten, die von Hochspannungs-Gleichstrombus 114A bezogen wird), und Antriebsmodul 118B kann an Domäne 109B angeschlossen sein und Strom von Hochspannungs-Gleichstrombus 114B erhalten (z. B. kann Elektromotor 120B unter Nutzung elektrischer Energie arbeiten, die von Hochspannungs-Gleichstrombus 114B bezogen wird). Auf diese Weise kann System 100 eine Vielzahl von Elektromotoren 120 beinhalten, wobei eine erste Untergruppe von Elektromotoren 120 (z. B. Elektromotor 120A) den Antrieb (z. B. den Antrieb eines System 100 beinhaltenden Flugzeugs) unter Nutzung elektrischer Energie bereitstellen kann, die über einen ersten elektrischen Gleichstrombus (z. B. Hochspannungs-Gleichstrombus 114A) bezogen wird, und eine zweite Untergruppe von Elektromotoren 120 (z. B. Elektromotor 120B) den Antrieb (z. B. den Antrieb des System 100 beinhaltenden Flugzeugs) unter Nutzung elektrischer Energie bereitstellen kann, die über einen zweiten Hochspannungs-Gleichstrombus (z. B. Hochspannungs-Gleichstrombus 114B) bezogen wird. Auf diese Weise können an eine erste Domäne angeschlossene kritische Komponenten auch bei einem vollständigen Ausfall einer zweiten Domäne den Betrieb fortsetzen. Antriebsmodul 118B kann beispielsweise selbst bei Auftreten eines Fehlers in Domäne 109A, der dazu führt, dass an Hochspannungs-Gleichstrombus 114A kein Strom mehr ausgegeben wird, den Betrieb fortsetzen (z. B. weiterhin Antriebskraft für ein System 100 beinhaltendes Fahrzeug bereitstellen).
  • Da Generator 104 von einer Antriebsmaschine (z. B. Verbrennungsmotor 102) angetrieben wird, kann die Ausgangsleistung des Generators 104 nicht einfach durch Abschalten der Gleichrichter 106 entfernt werden. Es kann wünschenswert sein, dass interne Fehler in Maschinengenerator 104 oder in Wechselstrom-Anschlusskabeln (z. B. Kabel, die Wechselstromsignale 108 übertragen) kein Sicherheitsrisiko darstellen (z. B. durch Überhitzung und Beeinträchtigung der Isolation oder strukturellen Integrität der anderen Segmente). Aus diesem Grund verwenden viele in Flugzeugen installierte Hilfstriebwerke (Auxiliary Power Unit, APU) die Technologie der feldgewickelten Rotoren oder beinhalten im Falle von Permanentmagnetgeneratoren (PM-Generatoren) eine Kupplung zum Auskuppeln der Antriebswelle 103 bei Erkennen eines Fehlers. Da PM-Generatoren Gewicht- und Effizienzvorteile bieten, kann es wünschenswert sein, dass Generator 104 ein PM-Generator ist. Darüber hinaus ist eine Kupplung möglicherweise nicht praktikabel, da ein einziger Fehler in einem der aktiven Bereiche 105 einen vollständigen Stromausfall zur Folge hätte, wodurch einige der Vorteile von System 100 (z. B. die Vorteile der Einbeziehung mehrerer aktiver Bereiche, unabhängiger Gleichrichter und geteilter Hochspannungs-Gleichstrombusse) entfallen würden. Daher können Parameter von Generator 104 für die Erzeugung eines Kurzschlussstroms in ähnlicher Größenordnung wie ein Nennstrom angestrebt werden. Auf diese Weise kann ein Fehler in einem Wechselstromsegment (Generatorwicklungssatz, Anschlusskabelsatz oder Gleichrichter-Wechselstromeingang) unbegrenzt bestehen bleiben, ohne ein Sicherheitsrisiko darzustellen, während die verbleibenden Phasensätze weiterhin volle Leistung erzeugen können. Die Wicklungen können dazu ausgebildet sein, die Wicklungen eines aktiven Bereichs 105 physisch von den anderen zu trennen (siehe 2). Zusätzlich kann in einigen Beispielen jede Nut mit einer Wicklung von nur einer Phase gefüllt werden (siehe 2), was das Risiko des Auftretens von Fehlern zwischen zwei sich überschneidenden Wicklungssätzen minimieren kann.
  • Wie nachfolgend näher erläutert, kann System 100 durch Entkoppeln und/oder Abschalten eines oder mehrerer der Gleichrichter 106 auf bestimmte Fehler reagieren. Ein Fehler in einem bestimmten Gleichrichter der Gleichrichter 106 kann zu einer Leistungsreduzierung von nur 25 % führen (z. B. wenn Gleichrichter 106 vier Gleichrichter beinhaltet), sodass 75 % der Stromerzeugungskapazität verbleiben. Daher kann System 100 als fehlertolerant angesehen werden, ohne ein Erzeugungssystem vollständig duplizieren zu müssen.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines Generators gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht. Generator 204 von 2 kann ein Beispiel des Generators 104 von 1 sein. Wie in 2 dargestellt, kann Generator 204 Stator 201 beinhalten, der 205 aktive Bereiche 205A und 205B (zusammen „aktive Bereiche 205“), Rotor 230 und Positionssensoren 236A und 236B (zusammen „Positionssensoren 236“) umfasst. Aktive Bereiche 205 von 2 können Beispiele der aktiven Bereiche 105 von 1 sein.
  • Rotor 230 kann mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt sein und sich unter Nutzung der von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten mechanischen Rotationsenergie drehen. Rotor 230 kann beispielsweise Befestigungsabschnitt 238 beinhalten (als kerbverzahnt veranschaulicht), der zum Aufnehmen mechanischer Rotationsenergie, wie z. B. von Antriebswelle 103 des Verbrennungsmotors 102 von 1, konfiguriert ist. Rotor 230 kann Komponenten tragen, die bei Drehung zu der Erzeugung von elektrischer Energie führen. Rotor 230 kann beispielsweise magnetische Komponenten 232A und 232B (z. B. an oder in der Nähe einer Außenfläche von Rotor 230) tragen. In einigen Beispielen kann Rotor 230 ein zum Halten der magnetischen Komponenten 232 konfiguriertes Halteband beinhalten.
  • Wie zuvor erläutert, kann Generator 204 in mehrere aktive Bereiche 205 aufgeteilt sein. Jeder der aktiven Bereiche 205 kann elektrisch unabhängig sein, kann jedoch gemeinsamen Rotor 230 nutzen. Die Drehung der magnetischen Komponenten 232A kann beispielsweise Strom in aktivem Bereich 205A und die Drehung der magnetischen Komponenten 232B Strom in aktivem Bereich 205B erzeugen, jedoch kann der in aktivem Bereich 205A erzeugte Strom elektrisch unabhängig von dem in aktivem Bereich 205B erzeugten Strom sein. Auf diese Weise kann in mehreren aktiven Bereichen unabhängig voneinander elektrische Energie erzeugt werden, ohne dass mehrere schwere und/oder teure Verbrennungsmotoren erforderlich sind.
  • Jeder der aktiven Bereiche 205 kann eine Vielzahl von Phasensatzwicklungen beinhalten. Wie in 2 dargestellt, kann aktiver Bereich 205A beispielsweise eine erste Vielzahl von Phasensatzwicklungen 234A und aktiver Bereich 205B eine zweite Vielzahl von Phasensatzwicklungen 234B beinhalten. Jeder der aktiven Bereiche 205 kann eine jeweilige Vielzahl von Nuten beinhalten, die mit einer Einphasensatzwicklung belegt sein können. Aktiver Bereich 205A kann beispielsweise eine erste Vielzahl von Nuten beinhalten, und jede Nut der ersten Vielzahl von Nuten kann von einer Einphasensatzwicklung der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen belegt sein. In ähnlicher Weise kann aktiver Bereich 205B eine zweite Vielzahl von Nuten beinhalten, und jede Nut der zweiten Vielzahl von Nuten kann von einer Einphasensatzwicklung der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen belegt sein. Eine beispielhafte Zuordnung der Phasensatzwicklungen 234A/234B zu den Nuten von Generator 204 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
  • Positionssensoren 236 können zum Ausgeben von eine Drehposition des Rotors 230 darstellenden Signalen konfiguriert sein. In dem Beispiel von 2 können Positionssensoren 236 einen separaten Positionssensor für jeden der aktiven Bereiche 205 beinhalten, wobei jeder jeweilige Positionssensor der Positionssensoren 236 den die Leistungsabgabe des jeweiligen aktiven Bereichs bearbeitenden Gleichrichtern eine Angabe über die Drehposition von Rotor 230 bereitstellt. Positionssensor 236A kann beispielsweise Gleichrichtern 106A und 106B von 1 eine Angabe über die Drehposition von Rotor 230 bereitstellen, und Positionssensor 236B kann Gleichrichtern 106C und 106D von 1 eine Angabe über die Drehposition von Rotor 230 bereitstellen. Durch Nutzung separater Positionssensoren für jeden aktiven Bereich kann die Fehlertoleranz weiter verbessert werden (z. B. da der Ausfall eines Positionssensors in einem aktiven Bereich keine Auswirkungen auf den Betrieb anderer aktiver Bereiche hat).
  • In einigen Beispielen kann Generator 204 mit einem positionssensorlosen Steuerverfahren arbeiten (z. B. können Gleichrichter ohne Kenntnis einer Position von Rotor 230 gesteuert werden). Daher kann Generator 204 in einigen Beispielen auf Positionssensoren 236 verzichten.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung von Wicklungen in Nuten eines aktiven Bereichs eines Generators gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht. Wie zuvor erläutert, kann ein aktiver Bereich eines Generators, wie z. B. aktiver Bereich 105A von Generator 104 von 1, eine Vielzahl von Phasensatzwicklungen (z. B. Satz A und Satz B) beinhalten. Die Phasensatzwicklungen können sich überschneiden. Die Wicklungen von Satz A können sich beispielsweise mit Wicklungen von Satz B überschneiden. Von jeder der Vielzahl von Phasensatzwicklungen erzeugte elektrische Wechselstromenergie kann von einem separaten Gleichrichter verarbeitet werden. Von Satz A (z. B. Endwicklung ph1, Endwicklung ph2, Endwicklung ph3) erzeugte elektrische Wechselstromenergie kann beispielsweise durch einen ersten Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden, und von Satz B (z. B. Endwicklung ph4, Endwicklung ph5, Endwicklung ph6) erzeugte elektrische Wechselstromenergie kann durch einen zweiten Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden. In einigen Beispielen kann jede Nut eines aktiven Bereichs mit einer Wicklung von nur einer Phase belegt (z. B. gefüllt) sein. Diagramm 300 von 3 veranschaulicht eine derartige Zuordnung von Wicklungen zu Nuten. Durch Füllen der Nuten mit Wicklungen von nur einer Phase kann das Risiko eines Fehlerauftretens zwischen zwei sich überschneidenden Wicklungssätzen minimiert werden.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Gleichrichter eines fehlertoleranten Erzeugungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung veranschaulicht. Gleichrichter 406 von 4 kann ein Beispiel eines Gleichrichters der Gleichrichter 106 von 1 sein. Wie in 4 dargestellt, kann Gleichrichter 406 Leistungsstufe 440, Schütz 444, Steuerung 446 und Sensoren 448 beinhalten.
  • Leistungsstufe 440 kann zum Umwandeln elektrischer Wechselstromenergie in elektrische Gleichstromenergie konfiguriert sein. Leistungsstufe 440 kann beispielsweise Eingangswechselstromleistungssignal 408 (z. B. ein dreiphasiges Wechselstromleistungssignal, das die Phasen V1, V2 und V3 beinhaltet) in ein Gleichstromleistungssignal 407 (VDC) umwandeln. In einigen Beispielen kann Leistungsstufe 440 ein aktiver Gleichrichter sein, der Schalter 442 beinhaltet, deren gesteuertes Schalten die Wechselstrom/Gleichstrom-Umwandlung durchführen kann. Leistungsstufe 440 kann beispielsweise ein dreiphasiger aktiver Gleichrichter sein und Schalter 442 können leistungselektronische Schalter (z. B. entweder IGBTs mit zugehöriger Rückspeisediode oder MOSFETs) in einer „6-Pack“-Konfiguration sein.
  • Steuerung 446 kann eine oder mehrere Operationen zur Steuerung der Funktionalität der Komponenten von Gleichrichter 406 durchführen. Handelt es sich bei Leistungsstufe 440 beispielsweise um einen aktiven Gleichrichter, kann Steuerung 446 Signale ausgeben, die den Betrieb der Schalter 442 steuern. Steuerung 446 kann die den Betrieb der Schalter 442 steuernden Signale basierend auf verschiedenen Eingabedaten erzeugen. Beispiele für Eingabedaten beinhalten, sind jedoch nicht notwendigerweise beschränkt auf, von einem Positionssensor (z. B. einem Positionssensor der Positionssensoren 236 in 2) empfangene Drehpositionsdaten und von Sensoren 448 empfangene Daten. Steuerung 446 kann mit einem Steuerbus, wie z. B. einem Steuerbus der Steuerbusse 110 von 1, gekoppelt sein. Wie hierin erläutert, kann Steuerung 446 unter Nutzung der Schalter 442 einen Überspannungsschutz anwenden. Steuerung 446 kann beispielsweise Signale an Schalter 442 ausgeben, die das Schließen aller Schalter 442 zu einem bestimmten Zeitpunkt bewirken und so einen Überspannungsschutz anwenden.
  • Steuerung 446 kann jedwede geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen, um die der Steuerung 446 hierin zugeordneten Techniken auszuführen. Beispiele für Steuerung 446 beinhalten einen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) oder andere gleichwertige integrierte oder diskrete Logikschaltungen sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten. Beinhaltet Steuerung 446 Software oder Firmware, beinhaltet Steuerung 446 ferner jedwede zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware erforderliche Hardware, wie einen oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten.
  • Grundsätzlich kann eine Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSPs, ASICs, FPGAs oder andere gleichwertige integrierte oder diskrete Logikschaltungen sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten beinhalten. Obwohl in 4 nicht dargestellt, kann Steuerung 446 einen zum Speichern von Daten konfigurierten Speicher beinhalten. Der Speicher kann ein beliebiges flüchtiges oder nicht flüchtiges Medium beinhalten, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen nicht flüchtigen RAM (NVRAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM), einen Flash-Speicher und dergleichen. In einigen Beispielen kann sich der Speicher außerhalb von Steuerung 446 befinden (z. B. außerhalb eines Gehäuses, in dem Steuerung 446 untergebracht ist).
  • Sensoren 448 können zum Erfassen verschiedener Parameter von Gleichrichter 448 konfiguriert sein. Beispielparameter, die von Sensoren 448 erfasst werden können, beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf, Eingangsstrom (z. B. ein Strom von einem oder mehreren von V1, V2 und V3), Eingangsspannung (z. B. eine Spannung von einem oder mehreren von V1 V2 und V3), Ausgangsstrom (z. B. ein Strom von VDC), Ausgangsspannung (z. B. eine Spannung von VDC) und eine Temperatur von Gleichrichter 406.
  • Wie zuvor erläutert, können Schalter 442 IGBT- oder MOSFET-Schalter sein. Beide Arten von Schaltern (IGBT und MOSFET) können als „unidirektional sperrend“ betrachtet werden, was bedeutet, dass Schalter 442 möglicherweise nicht dazu verwendet werden können, das Fließen von Strom in einen Fehler auf dem Hochspannungs-Gleichstrombus zu verhindern. Obwohl ein Fehler in einem der Hochspannungs-Gleichstrombusse 114 zu einem Leistungsverlust von 50 % führen kann, ist es wünschenswert, dass ein solcher Fehler kein Sicherheitsrisiko darstellt (z. B. für ein von System 100 angetriebenes Flugzeug). Wie zuvor erläutert, ist es unter Umständen nicht möglich, die Energiequelle mechanisch oder elektromagnetisch zu entfernen. Daher kann es wünschenswert sein, Mittel zur elektrischen Isolierung der Ausgänge von Gleichrichter 406 von den Hochspannungs-Gleichstrombussen 114 einzubeziehen. Das Unterbrechen eines Gleichstromfehlers kann jedoch schwieriger sein als das Unterbrechen eines Wechselstromfehlers (z. B. aufgrund des fehlenden Nulldurchgangs in der Stromwellenform (bei einem Nulldurchgang in einem Wechselstromfehler wird der Lichtbogen natürlich erlöschen)). Für Luft- und Raumfahrtanwendungen geeignete Gleichstrom-Schutzschalter sind möglicherweise über 28 V nicht verfügbar, und mit der Spannung (270 Volt, 1 kV oder mehr) und dem Fehlerstrom (z. B. 20 Ampere, 100 Ampere oder mehr) kompatible Schutzschalter erfüllen eventuell nicht die für Luft- und Raumfahrtanwendungen wünschenswerten Anforderungen an Gewicht und Umweltverträglichkeit.
  • Gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung kann Gleichrichter 406 Schütz 444 beinhalten, das zum elektrischen Entkoppeln des Gleichstromausgangs von Gleichrichter 406 von elektrischen Hochspannungs-Gleichstrombussen konfiguriert sein kann. Ist Schütz 444 beispielsweise geschlossen, kann der Ausgang von Leistungsstufe 444 elektrisch mit dem Hochspannungs-Gleichstrombus 114 gekoppelt sein (z. B. so, dass Gleichstromleistungssignal 407' als Gleichstromleistungssignal 407 durch Schütz 444 und zu Hochspannungs-Gleichstrombus 114 fließt). Ist Schütz 444 jedoch offen, kann der Ausgang von Leistungsstufe 444 von dem Hochspannungs-Gleichstrombus 114 elektrisch entkoppelt werden (z. B. so, dass Gleichstromleistungssignal 407' nicht durch Schütz 444 und zu Hochspannungs-Gleichstrombus 114 fließen kann).
  • Schütz 444 kann für die Verarbeitung einer bestimmten Stromstärke ausgelegt sein. Das Erhöhen einer Stromstärkeeinstufung eines Schützes, wie z. B. Schütz 444, kann zu einer Erhöhung der Größe und/oder des Gewichts des Schützes führen. Wie zuvor erläutert, kann elektrischer Strom eines aktiven Bereichs eines Generators auf mehrere Gleichrichter aufgeteilt werden. Eine solche Anordnung kann eine durch jeden Gleichrichter fließende Strommenge reduzieren. In dem Beispiel von 1 können beispielsweise 50 % des von aktivem Bereich 105A erzeugten Stroms durch jeden der Gleichrichter 106A und 106B fließen (z. B. kann elektrischer Strom einer Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen, die von einem einzelnen aktiven Bereich erzeugt werden, auf einen Satz von Gleichrichtern aufgeteilt werden). Daher kann das fehlertolerante Erzeugungssystem dieser Offenbarung die Verwendung kleinerer und/oder leichterer Schütze ermöglichen.
  • In einigen Beispielen kann der Betrieb von Schütz 444 von Steuerung 446 gesteuert werden. So kann Steuerung 446 beispielsweise selektiv Signale ausgeben, die das Öffnen und Schließen von Schütz 444 bewirken. Im Normalbetrieb kann Steuerung 446 bewirken, dass Schütz 444 geschlossen bleibt (z. B. so, dass der Ausgang von Leistungsstufe 440 elektrisch mit Hochspannungs-Gleichstrombus 114 gekoppelt ist). In Reaktion auf das Erkennen bestimmter Fehler kann Steuerung 446 jedoch das Öffnen von Schütz 444 veranlassen (z. B. so, dass der Ausgang von Leistungsstufe 440 von Hochspannungs-Gleichstrombus 114 elektrisch entkoppelt ist). Durch Nutzung von Steuerung 446 (d. h. einer bereits in Gleichrichter 406 enthaltenen Steuerung) zur Steuerung des Betriebs von Schütz 444 kann die Einbeziehung einer zusätzlichen Schützsteuerung vermieden werden. Auf diese Weise kann diese Offenbarung Kosten und Komplexität eines fehlertoleranten Erzeugungssystems reduzieren.
  • In einigen Beispielen kann Steuerung 446 eine oder mehrere Operationen zur Reduzierung der Belastung von Schütz 444 durchführen. Als ein Beispiel kann Steuerung 446 das Öffnen von Schütz 444 zeitlich abstimmen, um mit einem Minimum in dem Strom durch Schütz 444 zusammenzufallen. Als weiteres Beispiel kann Steuerung 446 einen 3-Phasen-Kurzschluss oder eine andere Aktion (z. B. über Schalter 442) zur vorübergehenden Reduzierung eines Stroms durch Schütz 444 durchführen. Daher kann Steuerung 446 eine Reduzierung der Belastung von Schütz 444 beim Öffnen von Schütz 444 bereitstellen und dadurch eine Lebensdauer von Schütz 444 erhöhen und/oder die Verwendung kleinerer/leichterer/kostengünstigerer Schütze als Schütz 444 ermöglichen.
  • Steuerung 446 kann Fehler zumindest teilweise anhand der von Sensoren 448 erzeugten Daten erkennen. Steuerung 446 kann beispielsweise das Auftreten eines dreiphasigen Kurzschlussfehlers zumindest teilweise basierend auf einer von Sensoren 448 erfassten Spannungs- oder Strommessung erkennen. Durch Verwendung von Sensoren 448 (d. h. von bereits in Gleichrichter 406 enthaltenen Sensoren) zum Erkennen des Auftretens von Fehlern kann die Verwendung von redundanten Sensoren vermieden werden. Auf diese Weise kann diese Offenbarung Kosten und Komplexität eines fehlertoleranten Erzeugungssystems reduzieren.
  • Wie zuvor erläutert kann Gleichrichter 406 ein Beispiel eines Gleichrichters der Gleichrichter 106 von 1 sein. Es versteht sich, dass jeder der Gleichrichter 106 ähnliche Komponenten wie Gleichrichter 406 in 4 beinhalten kann. Jeder jeweilige Gleichrichter der Gleichrichter 106 kann beispielsweise eine jeweilige Leistungsstufe (einschließlich jeweiliger Schalter), ein jeweiliges Schütz, eine jeweilige Steuerung und jeweilige Sensoren beinhalten. Daher kann ein erster Satz von Gleichrichtern einen ersten Satz von aktiven Gleichrichtern beinhalten, die eine erste Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an einen ersten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; jeder des ersten Satzes von aktiven Gleichrichtern kann Schalter beinhalten; ein zweiter Satz von Gleichrichtern kann einen zweiten Satz von aktiven Gleichrichtern beinhalten, die eine zweite Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; und jeder des zweiten Satzes von aktiven Gleichrichtern umfasst Schalter.
  • Gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung können Steuerungen verschiedener Gleichrichter zum Durchführen einer koordinierten Reaktion auf bestimmte Fehler konfiguriert sein. Ein metallisches Halteband und Permanentmagnete eines Rotors (z. B. des Rotors 230 von 2) können induzierte Verluste aufweisen, wenn sie einem nicht-synchronen Magnetfeld ausgesetzt sind (d. h. einem beliebigen Feld, das von dem Referenzrahmen des Rotors aus gesehen zeitlich variabel ist). In einem gesunden Betrieb können die Rotorverluste gering sein. Bei normalem/gesundem Betrieb können die einzigen induzierten Verluste beispielsweise auf Oberwellen zurückzuführen sein, die durch die elektromagnetische Konstruktion des Generators selbst induziert werden, sowie auf die Oberwellen, die in der von dem Gleichrichter angelegten Wellenform der Schaltspannung enthalten sind. Während die Rotorverluste im gesunden Betrieb überschaubar sind, können Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen, zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung im Rotor führen, was möglicherweise zu einem mechanischen Ausfall führt, der den gesamten Generator gefährdet. Ein zweiphasiger Kurzschluss (d. h. ein Kurzschluss zwischen einer Phase und einer anderen Wicklung des Wicklungssatzes), ein Windungskurzschluss und ein Sternkurzschluss (d. h. ein Kurzschluss, der zwischen zwei sich überschneidenden Wicklungssätzen auftritt) beinhalten daher solche Fehler, die eine zusätzliche Rotorerwärmung verursachen können (z. B. Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen).
  • In diesen Fällen können mit einem bestimmten aktiven Bereich der aktiven Bereiche 105 assoziierte Gleichrichter 106 Fehler erkennen und in koordinierter Weise aktiv einen dreiphasigen Kurzschluss mit Gleichrichtern anwenden, die den betroffenen aktiven Bereich steuern (z. B. koordinierte Reaktion auf erkannte Fehler). Gleichrichter der an den aktiven Bereich 105A angeschlossenen Gleichrichter 106 (z. B. Gleichrichter 106A und 106B) können beispielsweise die Reaktion auf Fehler in den an den aktiven Bereich 105A angeschlossenen Gleichrichtern koordinieren. In ähnlicher Weise können Gleichrichter der an den aktiven Bereich 105B angeschlossenen Gleichrichter 106 (z. B. Gleichrichter 106C und 106D) die Reaktion auf Fehler in den an den aktiven Bereich 105B angeschlossenen Gleichrichtern koordinieren. Auf diese Weise kann das von dem Rotor wahrgenommene Magnetfeld wieder ausgeglichen werden, um einen Rotorausfall zu vermeiden.
  • Alle dem fehlerhaften aktiven Bereich entsprechenden Gleichrichter können die Aktion durchführen, um die Rotorerwärmung durch Beseitigung der normalerweise vorhandenen, durch den Gleichrichter induzierten Oberwellenverluste des Rotors zusätzlich zu minimieren. In einigen Beispielen kann die Leistung der koordinierten Fehlerreaktion durch Auswählen von Generatorparametern zur Erreichung des von den Generatorparametern erreichten Kurzschlussstroms verbessert werden (z. B. können die leistungselektronischen Schalter in dem Gleichrichter (z. B. Schalter 442) einen angelegten dreiphasigen Kurzschluss (der Fehlerstrom fließt durch die Gleichrichterschalter) ohne Überhitzung unbegrenzt aushalten).
  • 5 ist ein Diagramm, das beispielhafte Reaktionen auf Gleichrichterfehler gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Fehlerreaktionen von Tabelle 500 in 5 können von einer Steuerung eines Gleichrichters, wie z. B. Steuerung 446 von Gleichrichter 406, durchgeführt werden.
  • In Fehlerfällen, in denen eine koordinierte Reaktion durchgeführt wird (z. B. bei Fehlern, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen), kann der Leistungsverlust 50 % betragen (wenn der Generator zwei aktive Bereiche beinhaltet). In Fehlerfällen, in denen keine koordinierte Reaktion durchgeführt wird, beträgt der Leistungsverlust möglicherweise nur 25 %. Tabelle 500 veranschaulicht Beispiele von Fehlern, auf die Steuerungen von Gleichrichtern eine koordinierte Reaktion durchführen können, im Gegensatz zu Fehlern, auf die die Steuerungen keine solche koordinierte Reaktion durchführen können. Wie in Tabelle 500 dargestellt, kann eine Steuerung eines Gleichrichters (z. B. Steuerung 446 von Gleichrichter 406) eine koordinierte Reaktion durchführen (z. B. einen dreiphasigen Kurzschluss anlegen und Steuerungen anderer, an denselben aktiven Bereich angeschlossener Gleichrichter zum Anlegen eines dreiphasigen Kurzschlusses veranlassen), die einen dreiphasigen Kurzschluss gegen Masse, einen dreiphasigen Kurzschluss, einen zweiphasigen Kurzschluss gegen Masse, einen zweiphasigen Kurzschluss, einen einphasigen Kurzschluss und einen Sternfehler beinhaltet.
  • Wie ebenfalls in Tabelle 500 dargestellt, kann eine Steuerung eines Gleichrichters (z. B. Steuerung 446 von Gleichrichter 406) Hochspannungs-Gleichstromklemmen für ein breites Spektrum von Fehlern isolieren (z. B. einen Supersatz derjenigen Fehler, für die die Steuerung eine koordinierte Reaktion durchführen kann). Die Steuerung kann die Hochspannungs-Gleichstromklemmen durch Veranlassen des Öffnens eines Schützes innerhalb des Gleichrichters isolieren. Steuerung 446 kann beispielsweise Hochspannungs-Gleichstromklemmen von Gleichrichter 406 durch Veranlassen des Öffnens von Schütz 444 isolieren.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Technik zur Fehlerbehandlung in einem fehlertoleranten Erzeugungssystem gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Technik von 6 kann von einer Steuerung eines Gleichrichters, wie z. B. Steuerung 446 von Gleichrichter 406 von 4, durchgeführt werden.
  • Steuerung 446 kann einen oder mehrere Parameter von Gleichrichter 406 überwachen (602). Steuerung 446 kann beispielsweise Daten von Sensoren 448 empfangen, die einen oder mehrere Betriebsparameter von Gleichrichter 406 darstellen.
  • Steuerung 446 kann ermitteln, ob ein Fehler aufgetreten ist (604). Steuerung 446 kann beispielsweise basierend auf den von den Sensoren 448 empfangenen Daten ermitteln, ob ein Fehler aufgetreten ist.
  • In Reaktion auf das Ermitteln, dass ein Fehler aufgetreten ist (Zweig „Ja“ von 604), kann Steuerung 446 eine Reaktion auf den Fehler ermitteln. Steuerung 446 kann beispielsweise eine Reaktion auf den Fehler basierend auf einer Art des ermittelten Fehlers gemäß Tabelle 500 von 5 ermitteln. Als ein Beispiel kann Steuerung 446 das Öffnen eines Schützes (z. B. Schütz 444) von Gleichrichter 406 veranlassen, wodurch der Gleichrichter elektrisch von einem Hochspannungs-Gleichstrombus entkoppelt wird.
  • In einigen Beispielen, wie zuvor erläutert, kann Steuerung 446 ermitteln, ob eine koordinierte Reaktion auf den Fehler mit einem oder mehreren anderen Gleichrichtern durchgeführt werden soll (608). Ist der Fehler beispielsweise von einer Art, die ein unausgeglichenes Feld in einem Generator erzeugt, kann Steuerung 446 die Durchführung der koordinierten Reaktion ermitteln.
  • In Reaktion auf das Ermitteln der Durchführung der koordinierten Reaktion („Ja“-Zweig von 608) kann Steuerung 446 die koordinierte Reaktion durchführen. Steuerung 446 kann beispielsweise ein Signal an einen oder mehrere andere, an denselben aktiven Bereich wie Gleichrichter 406 angeschlossene Gleichrichter ausgeben und den einen oder die mehreren Gleichrichter auffordern, einen dreiphasigen Kurzschluss anzulegen (z. B. Überspannungsschutz anzulegen).
  • Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung veranschaulichen:
  • Beispiel 1A. Turbogeneratorsystem zum Erzeugen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug, das Turbogeneratorsystem umfassend: eine elektrische Maschine umfassend: einen zum Drehen durch eine Gasturbine des Turbogeneratorsystems konfigurierten Rotor; einen Stator, umfassend: einen ersten aktiven Bereich umfassend erste Wicklungen, die einen ersten Abschnitt des Rotors umgeben; und einen zweiten aktiven Bereich umfassend zweite Wicklungen, die einen zweiten Abschnitt des Rotors umgeben.
  • Beispiel 2 A. Turbogeneratorsystem nach Beispiel 1A, wobei: die ersten Wicklungen eine erste Vielzahl von Phasensatzwicklungen umfassen; und die zweiten Wicklungen eine zweite Vielzahl von Phasensatzwicklungen umfassen.
  • Beispiel 3 A. Turbogeneratorsystem nach Beispiel 2A, ferner umfassend: eine erste Vielzahl zum Umwandeln der von der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen ausgegebenen elektrischen Wechselstromenergie in erste elektrische Gleichstromenergie konfigurierte Gleichrichter; und eine zweite Vielzahl zum Umwandeln der von der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen ausgegebenen elektrischen Wechselstromenergie in zweite elektrische Gleichstromenergie konfigurierte Gleichrichter.
  • Beispiel 4 A. Turbogeneratorsystem nach Beispiel 3A, wobei: die erste Vielzahl von Gleichrichtern zum Ausgeben der ersten elektrischen Gleichstromenergie an einen ersten elektrischen Gleichstrombus konfiguriert ist; und die zweite Vielzahl von Gleichrichtern zum Ausgeben der zweiten elektrischen Gleichstromenergie an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus konfiguriert ist.
  • Beispiel 5 A. Turbogeneratorsystem nach Beispiel 4A, wobei das Flugzeug eine Vielzahl von zum Antreiben des Flugzeugs konfigurierten Elektromotoren beinhaltet, wobei eine erste Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den ersten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist, und wobei eine zweite Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den zweiten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist.
  • Beispiel 6 A. Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 3A-5A, ferner umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Angabe einer Drehposition des Rotors an die erste Vielzahl von Gleichrichtern konfigurierten Positionssensor; und einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Angabe der Drehposition des Rotors an die zweite Vielzahl von Gleichrichtern konfigurierten Positionssensor.
  • Beispiel 7 A. Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 2A-6A, wobei: der erste aktive Bereich eine erste Vielzahl von Nuten umfasst, jede Nut der ersten Vielzahl von Nuten von einer einzelnen Phasensatzwicklung der ersten Vielzahl von Phasensatzwicklungen belegt ist, der zweite aktive Bereich eine zweite Vielzahl von Nuten umfasst, und jede Nut der zweiten Vielzahl von Nuten von einer einzelnen Phasensatzwicklung der zweiten Vielzahl von Phasensatzwicklungen belegt ist.
  • Beispiel 8 A. Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 1A-7A, wobei der erste aktive Bereich als ein erster Permanentmagnetgenerator (PM-Generator) arbeitet und wobei der zweite aktive Bereich als ein zweiter PM-Generator arbeitet.
  • Beispiel 9 A. Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 1A-8A, wobei das Turbogeneratorsystem keine zum rotatorischen Entkoppeln des Rotors von der Gasturbine konfigurierte Kupplung beinhaltet.
  • Beispiel 10 A. Flugwerk, umfassend das Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 1A-9A.
  • Beispiel 1B. System zum Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug, das System umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei der elektrische Strom der ersten Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen auf den ersten Satz von Gleichrichtern aufgeteilt wird, und wobei jeder jeweilige Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern ein jeweiliges zum Entkoppeln eines Gleichstromausgangs des jeweiligen Gleichrichters von dem ersten elektrischen Gleichstrombus konfiguriertes Schütz beinhaltet; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern der Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei der elektrische Strom der zweiten Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen auf den zweiten Satz von Gleichrichtern aufgeteilt wird und wobei jeder jeweilige Gleichrichter des zweiten Satzes von Gleichrichtern ein jeweiliges zum Entkoppeln eines Gleichstromausgangs des jeweiligen Gleichrichters von dem zweiten elektrischen Gleichstrombus konfiguriertes Schütz beinhaltet.
  • Beispiel 2 B. System nach Beispiel 1B, wobei jeder Gleichrichter der Vielzahl von Gleichrichtern beinhaltet: eine zum Umwandeln von elektrischen Eingangswechselstromsignalen in ein elektrisches Ausgangsgleichstromsignal konfigurierte Leistungsstufe; und eine zum Steuern des Betriebs der Leistungsstufe, des Gleichrichters und des Schützes des Gleichrichters konfigurierte Steuerung.
  • Beispiel 3 B. System nach Beispiel 2B, wobei die Leistungsstufen der Vielzahl von Gleichrichtern Schalter umfassen, wobei zum Steuern des Betriebs einer Leistungsstufe eines bestimmten Gleichrichters eine Steuerung des bestimmten Gleichrichters zum Steuern des Betriebs der Schalter der Leistungsstufe des bestimmten Gleichrichters konfiguriert ist.
  • Beispiel 4 B. System nach Beispiel 2B oder 3B, wobei jeder Gleichrichter der Vielzahl von Gleichrichtern ferner beinhaltet: einen oder mehrere Sensoren, wobei zum Steuern des Betriebs einer Leistungsstufe eines bestimmten Gleichrichters und eines Schützes des bestimmten Gleichrichters die Steuerung des bestimmten Gleichrichters zum Steuern des Betriebs der Leistungsstufe des bestimmten Gleichrichters und des Schützes des bestimmten Gleichrichters basierend auf der von einem oder mehreren Sensoren des bestimmten Gleichrichters erzeugten Ausgabe konfiguriert ist.
  • Beispiel 5 B. System nach einem der Beispiele 2B-4B, wobei zum Steuern des Betriebs eines Schützes eines bestimmten Gleichrichters die Steuerung des bestimmten Gleichrichters zum Veranlassen des Öffnens des Schützes des bestimmten Gleichrichters in Reaktion auf das Erkennen eines Fehlers in dem bestimmten Gleichrichter konfiguriert ist.
  • Beispiel 6 B. System nach einem der Beispiele 1B-5B, wobei eine Spannungsstärke der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen mehr als 270 Volt beträgt.
  • Beispiel 7 B. System nach einem der Beispiele 1B-5B, wobei eine Gesamtstromstärke der ersten Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen mehr als 20 Ampere beträgt.
  • Beispiel 8 B. System nach einem der Beispiele 1B-7B, wobei der erste und der zweite Generator in einen einzelnen Stator integriert sind, der einen einzelnen Rotor umgibt.
  • Beispiel 9 B. System nach einem der Beispiele 1B-8B, wobei das Flugzeug eine Vielzahl von zum Antreiben des Flugzeugs konfigurierte Elektromotoren beinhaltet, wobei eine erste Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den ersten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist, und wobei eine zweite Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den zweiten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist.
  • Beispiel 10 B. Flugwerk, umfassend das Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 1B-9B.
  • Beispiel 11 B. Verfahren, umfassend: Überwachen eines oder mehrerer Parameter des Gleichrichters durch eine Steuerung eines Gleichrichters des ersten Satzes von an einen aktiven Bereich eines Generators eines Systems angeschlossenen Gleichrichtern, das elektrische Antriebsleistung für ein Flugzeug bereitstellt; Ermitteln, durch die Steuerung und basierend auf dem einen oder den mehreren Parametern, ob ein Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist; und in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist, Veranlassen eines in dem Gleichrichter enthaltenen Schützes, einen Gleichstromausgang des Gleichrichters von einem ersten elektrischen Gleichstrombus zu entkoppeln.
  • Beispiel 12 B. Verfahren nach Beispiel 11B, wobei der Gleichrichter ein aktiver Gleichrichter ist, der eine Schalter umfassende Leistungsstufe beinhaltet, das Verfahren ferner umfassend: Steuern der Schalter durch die Steuerung.
  • Beispiel 13 B. Verfahren nach Beispiel 12B, wobei das Überwachen des einen oder der mehreren Parameter des Gleichrichters umfasst: Empfangen von Daten von einem oder mehreren Sensoren des Gleichrichters durch die Steuerung, wobei das Steuern der Schalter das Steuern der Schalter basierend auf den empfangenen Daten umfasst, und wobei das Ermitteln, ob der Fehler aufgetreten ist, das Ermitteln, ob der Fehler aufgetreten ist, basierend auf den empfangenen Daten umfasst.
  • Beispiel 1C. System zum Bereitstellen elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug, das System umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern aus der Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen zweiten elektrischen Gleichstrombus aus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei jeder Gleichrichter aus der Vielzahl von Gleichrichtern eine jeweilige Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen beinhaltet, und wobei die Vielzahl von Steuerungen zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler konfiguriert ist.
  • Beispiel 2C. System nach Beispiel 1C, wobei die Vielzahl von Steuerungen, zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler, zur separaten koordinierten Reaktion auf Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen, konfiguriert sind.
  • Beispiel 3C. System nach Beispiel 1C oder Beispiel 2C, wobei die Vielzahl von Steuerungen, zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler, zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem ersten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler und in dem zweiten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler konfiguriert ist.
  • Beispiel 4C. System nach Beispiel 3C, wobei der erste Satz von Gleichrichtern einen ersten Satz von aktiven Gleichrichtern umfasst, die die erste Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in die erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an den ersten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; jeder des ersten Satzes von aktiven Gleichrichtern Schalter umfasst; der zweite Satz von Gleichrichtern einen zweiten Satz von aktiven Gleichrichtern umfasst, die die zweite Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in die zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an den zweiten elektrischen Gleichstrombus der Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; und jeder des zweiten Satzes von aktiven Gleichrichtern Schalter umfasst.
  • Beispiel 5C. System nach Beispiel 4C, wobei zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem ersten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler eine Steuerung eines ersten Gleichrichters des ersten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des ersten Gleichrichters und zum Veranlassen einer Steuerung eines zweiten Gleichrichters des ersten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Gleichrichters konfiguriert ist.
  • Beispiel 6C. System nach Beispiel 5C, wobei zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem zweiten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler eine Steuerung eines zweiten Gleichrichters des zweiten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Gleichrichters und zum Veranlassen einer Steuerung eines zweiten Gleichrichters des zweiten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Satzes von Gleichrichters konfiguriert ist.
  • Beispiel 7C. System nach einem der Beispiele 2C-6C, wobei Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen, einen oder mehrere beinhalten von: einem dreiphasigen Kurzschluss; einem zweiphasigen Kurzschluss; einem einphasigen Kurzschluss; und einem Sternfehler.
  • Beispiel 8C. System nach einem der Beispiele 1C-7C, wobei der erste und der zweite Generator Permanentmagnetgeneratoren umfassen.
  • Beispiel 9C. System nach einem der Beispiele 1C-8C, wobei der erste und der zweite Generator in einen einzelnen Stator integriert sind, der einen einzelnen Rotor umgibt.
  • Beispiel 10C. System nach einem der Beispiele 1C-9C, wobei das Flugzeug eine Vielzahl von zum Antreiben des Flugzeugs konfigurierten Elektromotoren beinhaltet, wobei eine erste Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den ersten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist, und wobei eine zweite Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den zweiten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist.
  • Beispiel 11C. Flugwerk, umfassend das Turbogeneratorsystem nach einem der Beispiele 1C-10C.
  • Beispiel 12C. Verfahren, umfassend: Überwachen eines oder mehrerer Parameter des Gleichrichters durch eine Steuerung eines Gleichrichters eines ersten Satzes von an einen aktiven Bereich eines Generators eines Systems angeschlossenen Gleichrichtern, das elektrische Antriebsleistung für ein Flugzeug bereitstellt; Ermitteln, durch die Steuerung und basierend auf dem einen oder den mehreren Parametern, ob ein Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist; in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist, Ermitteln einer Reaktion auf den Fehler durch die Steuerung, wobei das Ermitteln der Reaktion auf den Fehler das Ermitteln umfasst, ob eine koordinierte Reaktion auf den Fehler mit einem anderen Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern durchgeführt werden soll; und in Reaktion auf das Ermitteln der Durchführung der koordinierten Reaktion auf den Fehler, Durchführen der koordinierten Reaktion auf den Fehler durch die Steuerung.
  • Beispiel 13C. Verfahren nach Beispiel 12C, wobei das Ermitteln, ob die koordinierte Reaktion auf den Fehler mit dem anderen Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern durchgeführt werden soll, das Ermitteln der koordinierten Reaktion in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Fehler ein unausgeglichenes Feld in dem Generator erzeugen wird, umfasst.
  • Beispiel 14C. Verfahren nach Beispiel 12C oder Beispiel 13C, wobei das Durchführen der koordinierten Reaktion das Anlegen eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des Gleichrichters und das Veranlassen des Anlegens eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des anderen Gleichrichters umfasst.
  • Beispiel 15C. Verfahren nach einem der Beispiele 12C-14C, wobei das Durchführen der koordinierten Reaktion das Durchführen der koordinierten Reaktion unabhängig von Gleichrichtern eines zweiten Satzes von Gleichrichtern umfasst, die an einen anderen aktiven Bereich des Generators angeschlossen sind.
  • Es wurden verschiedene Beispiele beschrieben. Diese und andere Beispiele liegen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.

Claims (16)

  1. System für die Bereitstellung elektrischer Antriebsleistung für ein Flugzeug, das System umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei jeder Gleichrichter aus der Vielzahl von Gleichrichtern eine jeweilige Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen beinhaltet, und wobei die Vielzahl von Steuerungen zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler konfiguriert ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Steuerungen, zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler, zur separaten koordinierten Reaktion auf Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen, konfiguriert sind.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Steuerungen, zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler, zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem ersten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler und in dem zweiten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler konfiguriert ist.
  4. System nach Anspruch 3, wobei: der erste Satz von Gleichrichtern einen ersten Satz aktiver Gleichrichter umfasst, die die erste Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in die erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an den ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; jeder des ersten Satzes aktiver Gleichrichter Schalter umfasst; der zweite Satz von Gleichrichtern einen zweiten Satz aktiver Gleichrichter umfasst, die die zweite Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in die zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zur Ausgabe an den zweiten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen umwandeln; und jeder des zweiten Satzes aktiver Gleichrichter Schalter umfasst.
  5. System nach Anspruch 4, wobei zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem ersten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler eine Steuerung eines ersten Gleichrichters des ersten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des ersten Gleichrichters und zum Veranlassen einer Steuerung eines zweiten Gleichrichters des ersten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Gleichrichters konfiguriert ist.
  6. System nach Anspruch 5, wobei zur separaten koordinierten Reaktion auf in dem zweiten Satz von Gleichrichtern erkannte Fehler eine Steuerung eines zweiten Gleichrichters des zweiten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Gleichrichters und zum Veranlassen einer Steuerung eines zweiten Gleichrichters des zweiten Satzes von Gleichrichtern zum Anwenden eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des zweiten Satzes von Gleichrichters konfiguriert ist.
  7. System nach einem der Ansprüche 2-6, wobei Fehler, die ein unausgeglichenes Feld erzeugen, einen oder mehrere beinhalten von: einem dreiphasigen Kurzschluss; einem zweiphasigen Kurzschluss; einem einphasigen Kurzschluss; und einem Sternfehler.
  8. System nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der erste und der zweite Generator Permanentmagnetgeneratoren umfassen.
  9. System nach einem der Ansprüche 1-8, wobei der erste und der zweite Generator in einen einzelnen Stator integriert sind, der einen einzelnen Rotor umgibt.
  10. System nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Flugzeug eine Vielzahl von zum Antreiben des Flugzeugs konfigurierten Elektromotoren beinhaltet, wobei eine erste Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den ersten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist, und wobei eine zweite Teilmenge der Vielzahl von Elektromotoren zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung von über den zweiten elektrischen Gleichstrombus bezogener elektrischer Energie konfiguriert ist.
  11. Flugwerk, umfassend: einen ersten zum Ausgeben einer ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen zweiten zum Ausgeben einer zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen konfigurierten Generator; einen ersten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der erste Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der ersten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine erste Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist; und einen zweiten Satz von Gleichrichtern aus einer Vielzahl von Gleichrichtern, wobei der zweite Satz von Gleichrichtern zum Umwandeln der zweiten Vielzahl von elektrischen Wechselstromsignalen in eine zweite Vielzahl von elektrischen Gleichstromsignalen zum Ausgeben an einen ersten elektrischen Gleichstrombus aus einer Vielzahl von elektrischen Gleichstrombussen konfiguriert ist, wobei jeder Gleichrichter aus der Vielzahl von Gleichrichtern eine jeweilige Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen beinhaltet, und wobei die Vielzahl von Steuerungen zur koordinierten Reaktion auf erkannte Fehler konfiguriert ist.
  12. Flugwerk nach Anspruch 11, ferner umfassend: ein erstes zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung der von dem ersten elektrischen Gleichstrombus bezogenen elektrischen Energie konfiguriertes Antriebsmodul; und ein zweites zum Antreiben des Flugzeugs unter Nutzung der von dem zweiten elektrischen Gleichstrombus bezogenen elektrischen Energie konfiguriertes Antriebsmodul.
  13. Verfahren, umfassend: Überwachen eines oder mehrerer Parameter des Gleichrichters durch eine Steuerung eines Gleichrichters des ersten Satzes von an einen aktiven Bereich eines Generators eines Systems angeschlossenen Gleichrichtern, das elektrische Antriebsleistung für ein Flugzeug bereitstellt; Ermitteln, durch die Steuerung und basierend auf dem einen oder den mehreren Parametern, ob ein Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist; in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Fehler in dem Gleichrichter aufgetreten ist, Ermitteln einer Reaktion auf den Fehler durch die Steuerung, wobei das Ermitteln der Reaktion auf den Fehler das Ermitteln umfasst, ob eine koordinierte Reaktion auf den Fehler mit einem anderen Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern durchgeführt werden soll; und in Reaktion auf das Ermitteln der Durchführung der koordinierten Reaktion auf den Fehler, Durchführen der koordinierten Reaktion auf den Fehler durch die Steuerung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ermitteln, ob die koordinierte Reaktion auf den Fehler mit dem anderen Gleichrichter des ersten Satzes von Gleichrichtern durchgeführt werden soll, das Ermitteln der koordinierten Reaktion in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Fehler ein unausgeglichenes Feld in dem Generator erzeugen wird, umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Durchführen der koordinierten Reaktion das Anlegen eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des Gleichrichters und das Veranlassen des Anlegens eines Überspannungsschutzes unter Nutzung von Schaltern des anderen Gleichrichters umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Durchführen der koordinierten Reaktion das Durchführen der koordinierten Reaktion unabhängig von Gleichrichtern eines zweiten Satzes von Gleichrichtern umfasst, die an einen anderen aktiven Bereich des Generators angeschlossen sind.
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