RU2525836C2 - Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата - Google Patents

Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата Download PDF

Info

Publication number
RU2525836C2
RU2525836C2 RU2011133248/07A RU2011133248A RU2525836C2 RU 2525836 C2 RU2525836 C2 RU 2525836C2 RU 2011133248/07 A RU2011133248/07 A RU 2011133248/07A RU 2011133248 A RU2011133248 A RU 2011133248A RU 2525836 C2 RU2525836 C2 RU 2525836C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
inverters
voltage
starting system
direct current
Prior art date
Application number
RU2011133248/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011133248A (ru
Inventor
ВЕРЖИФОСС Эрик ДЕ
Original Assignee
Испано-Сюиза
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Испано-Сюиза filed Critical Испано-Сюиза
Publication of RU2011133248A publication Critical patent/RU2011133248A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2525836C2 publication Critical patent/RU2525836C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters

Abstract

Изобретение относится к электрической системе запуска двигателя (18, 20, 22), содержащей выпрямитель (12) переменного тока в постоянный ток переменного напряжения в постоянное, питаемый от силовой сети (14) переменного тока, для получения первого постоянного напряжения Vdc, модуль (16) преобразования постоянного тока в переменный ток для получения переменного напряжения запуска двигателя при помощи первого постоянного напряжения Vdc, содержащий k параллельно установленных n-фазных инверторов (k>1), выдающих мощность, по меньшей мере, в два раза меньше максимальной мощности Pmax, требуемой для запуска двигателя, и две линии питания каждого из инверторов соединены с электронным защитным устройством, получающим первое постоянное напряжение Vdc, и n выходов каждого из инверторов выдают переменное напряжение запуска двигателя через n последовательно соединенных катушек индуктивности. Технический результат - сведение к минимуму массы оборудования, необходимого для обеспечения запуска двигателя. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области силовых преобразователей и, в частности, касается систем запуска авиационных двигателей.
Предшествующий уровень техники
Как известно, в области авиации тяговые двигатели и вспомогательную силовую установку (называемую также) летательного аппарата запускают от электрической системы запуска типа показанной на фиг.6. Такая система 10 классически содержит выпрямитель 12 переменного тока в постоянный ток для получения постоянного напряжения Vdc от бортовой сети 14 питания летательного аппарата или от наземного источника питания, за которым установлен преобразователь 16 постоянного тока в переменный ток для питания стартер-генераторов 18, 20, 22 во время фазы запуска этих двигателей. Как правило, преобразователь 16 постоянного тока в переменный ток содержит инвертор уровня мощности 'Pn', требуемой для запуска тягового двигателя на земле. Для повышения надежности с точки зрения возможности повторного запуска в полете и степени обеспечения ресурсов для запуска на земле может быть добавлен второй инвертор такой же мощности 'Pn'. Однако такое добавление приводит к увеличению веса и объема и, следовательно, к дополнительным расходам.
Классически сеть питания является силовой сетью переменного напряжения 115 В или любой другой сетью, например 230 В переменного напряжения. Постоянное напряжение, получаемое на выходе выпрямителя, составляет, например, 270 В, или 540 В, или имеет другое значение.
При отсутствии силовых электрических сетей запуск тяговых двигателей можно производить при помощи установки APU, которую запускают от батареи. Следовательно, необходимо добавить преобразователь 28 постоянного тока в постоянный ток (DC/DC), выдающий напряжение, совместимое с напряжением на входе инвертора, с которым он соединен. Поскольку обычно напряжение от батареи составляет от 24 В постоянного напряжения до 48 В постоянного напряжения, этот многоступенчатый или многоэлементный вольтодобавочный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, в случае необходимости, с гальванической развязкой имеет высокий повышающий коэффициент, как правило, более 10 и, следовательно, является прибором, сложным и трудным для регулирования, тяжелым, объемным и, в конечном счете, определенно дорогим.
Краткое изложение существа изобретения
Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки и, в частности, свести к минимуму массу оборудования, необходимого для обеспечения запуска тяговых двигателей и вспомогательной силовой установки APU летательного аппарата от силовой сети или от батареи при повышенной степени надежности для повторного запуска в полете и, в случае необходимости, также с достаточной высокой степенью обеспечения ресурсами для запусков на земле.
В связи с этим, объектом настоящего изобретения является электрическая система запуска, по меньшей мере, одного двигателя, содержащая выпрямитель переменного тока в постоянный ток, питаемый от силовой сети переменного тока, для получения первого постоянного напряжения Vdc, модуль преобразования постоянного тока в переменный ток для получения переменного напряжения запуска, по меньшей мере, одного двигателя из первого постоянного напряжения Vdc, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит k параллельно установленных n-фазных инверторов (k>1), каждый из которых выдает мощность, по меньшей мере, в два раза меньше максимальной мощности Pmax, требуемой для запуска, по меньшей мере, одного двигателя, и тем, что две линии питания каждого из инверторов соединены с электронным защитным устройством, получающим первое постоянное напряжение Vdc, и n выходов каждого из инверторов выдают переменное напряжение запуска двигателя через n последовательно соединенных катушек индуктивности.
Согласно рассматриваемой конфигурации модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит, по меньшей мере, два инвертора, при этом каждый из k инверторов выдает мощность Pmax/k, или, по меньшей мере, три инвертора, при этом каждый k инверторов выдает мощность Pmax/(k-1).
Таким образом, при той или другой из этих конфигураций, в которых преобразование постоянного тока в переменный ток разбито на секции параллельных инверторов мощностью, не превышающей Р/2, размер по массе и объему электрической системы запуска существенно уменьшается, а также снижается ее общая стоимость. Чтобы такая конфигурация представляла интерес, необходимо, чтобы, по меньшей мере, один из двигателей потреблял мощность, по меньшей мере, в (k-1) раз меньше максимальной мощности и/или мог запускаться в критических условиях безопасности при мощности, по меньшей мере, в (k-1) раз меньшей максимальной мощности.
Предпочтительно модуль преобразования постоянного тока в переменный ток может содержать два или три установленных параллельно трехфазных инвертора. Вместе с тем, разумеется, возможна и конфигурация с более чем тремя инверторами в зависимости от используемой максимальной мощности.
Если, по меньшей мере, один двигатель электрической системы запуска может запускаться в критических условиях безопасности при мощности, по меньшей мере, в два раза меньшей максимальной мощности, то, по меньшей мере, один двигатель получает питание только от одного из двух трехфазных инверторов, чтобы повысить степень надежности системы в критических условиях безопасности за счет резервирования типа 1 к 2 (один к двум).
Предпочтительно, по меньшей мере, один двигатель получает питание от двух из трех трехфазных инверторов, чтобы повысить степень надежности системы в критических условиях безопасности за счет резервирования типа 2 к 3 (два к трем).
Когда электрическую систему запуска применяют для запуска от батареи и, по меньшей мере, один двигатель электрической системы запуска может запускаться при мощности, по меньшей мере, в два раза меньшей максимальной мощности, батарею соединяют с одним из n-фазных инверторов через последовательно соединенные катушки индуктивности, чтобы, образуя вольтодобавочный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, получать постоянное напряжение Vdc, при этом постоянное напряжение Vdc, подаваемое на другой из n-фазных инверторов через электронное защитное устройство, позволяет получить через последовательно соединенные катушки индуктивности переменное напряжение, обеспечивающее запуск, по меньшей мере, одного двигателя от батареи, когда нет доступа к силовой сети переменного тока.
Предпочтительно для получения постоянного напряжения Vdc от батареи, управление вольтодобавочным преобразователем постоянного тока в постоянный ток осуществляют при помощи схемы управления с фиксированным соотношением цикла переключения.
Предпочтительно электронное защитное устройство содержит управляемый выключатель, последовательно соединенный с одной из двух линий питания, и конденсатор, параллельно соединенный с этими двумя линиями питания со стороны инвертора.
Предпочтительно электрическая система запуска в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит фильтр, установленный на выходе батареи.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает принципиальную схему электрической системы запуска двигателей в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.1А и 1В изображают детальный вид модуля преобразования постоянного тока в переменный ток системы, показанной на фиг.1;
Фиг.2А-2D изображают различные конфигурации работы системы, показанной на фиг.1;
Фиг.3 изображает детальный вид конфигурации, показанной на фиг.2D;
Фиг.4 изображает временные диаграммы в некоторых характерных точках конфигурации, показанной на фиг.3;
Фиг.5А-5D изображают различные другие конфигурации работы системы показанной на фиг.1;
Фиг.6 изображает принципиальную схему электрической системы запуска двигателей известного уровня техники.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 схематично показана электрическая система запуска двигателей в соответствии с настоящим изобретением.
Как и системы известного уровня техники, система содержит выпрямитель 12 переменного тока в постоянный ток, предназначенный для выпрямления переменного напряжения, поступающего от сети 14 питания, предпочтительно трехфазной сети, за которым следует преобразователь 16 постоянного тока в переменный ток, питающий различные пусковые генераторы 18, 20, 22 через соединительную матрицу, положение различных контакторов которой, показанное в качестве примера, обеспечивает различные варианты работы. Вместе с тем, эта матрица 28 является по существу отличной, чтобы интегрировать дополнительный канал питания от батареи 26, за которой в отличие от известных систем нет преобразователя постоянного тока, а только установлен классический фильтр 30, выход которого подает питание напрямую и через выход этой соединительной матрицы 28 питает преобразователь постоянного тока в переменный ток. Следует отметить, что сокращение числа полупроводниковых устройств в результате исключения этого преобразователя постоянного тока повышает общий показатель надежности (MTBF) системы.
Согласно изобретению этот преобразователь состоит из нескольких параллельных секций преобразователя постоянного тока в переменный ток. Далее со ссылкой на фиг.1А следует описание их идентичной двунаправленной структуры.
Действительно, каждая секция преобразователя постоянного тока в переменный ток (например, первая секция 16А) содержит, по меньшей мере, одно электронное защитное устройство (в идеале управляемый электронный выключатель 170А, например, полевой транзистор с изолированным затвором IGBT, оборудованный своим встречно-параллельным диодом и связанный с конденсатором 168А), обычный n-фазный инвертор (как правило, трехфазный, как показано на фигуре) и набор из n катушек 320А, 322А, 324А индуктивности, последовательно соединенных с n выходами инвертора.
В частности, представленный трехфазный инвертор содержит три линии питания, одна из которых является линией массы, между которыми установлены три плеча, каждое из которых содержит два последовательно соединенных переключателя. Точка соединения между двумя переключателями 1600А, 1602А, образующими первое плечо 160А, соединена с одним концом первой катушки 324А индуктивности, установленной на выходе инвертора, а ее другой конец соединен с линией питания стартер-генератора 18, 20, 22 через соединительную матрицу 28. Точно так же, точка соединения между двумя переключателями 1620А, 1622А второго плеча 162А этого инвертора соединена с концом второй катушки 322А индуктивности. Наконец, точка соединения между двумя переключателями 1640А, 1642А третьего плеча 164А соединена с концом третьей катушки 320А индуктивности. Классически эти переключатели являются транзисторами IGBT, на концах которых установлены встречно-параллельные диоды и переключение которых обеспечивает схема 166А управления, которая обеспечивает также управление переключателем 170А.
В целом преобразователь 16 постоянного тока в переменный ток может содержать k n-фазных инверторов, установленных параллельно (при k>1) таким образом, чтобы выдавать мощность Pmax/k или Pmax/(k-1), при этом Pmax является мощностью, необходимой для запуска двигателей в условиях, требующих максимального уровня мощности. Этот принцип разделения на k секций инвертора мощностью, по меньшей мере, в два раза меньшей максимальной мощности Pmax, можно обобщить. Таким образом, в зависимости от применения и от уровня мощности, параметр k становится переменной величиной оптимизации массы и/или стоимости.
На фиг.1В представлен частный вариант работы электрической системы запуска двигателей, показанной на фиг.1, в которой один из двигателей максимальной мощности запускают от силовой сети 14 через выпрямитель 12 переменного тока в постоянный ток и питают при помощи двух секций 16А и 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток (при этом предполагается, что соответствующие контакторы соединительной матрицы 28 замкнуты и поэтому не показаны). Параметры каждой секции установлены таким образом, чтобы выдавать мощность Pmax/2.
Разумеется, здесь используют структуру, описанную со ссылкой на фиг.1А, которая в этой частной конфигурации работы дублирована, при этом каждая секция содержит свою собственную схему 166А, 166В управления, каждая из которых классически за счет своего собственного контура управления тока, связанного с тремя выходными катушками индуктивности трехфазного инвертора, обеспечивает сбалансированное распределение максимальной мощности, подаваемой на стартер-генератор рассматриваемого двигателя. В этой конфигурации переключатели 170А, 170В позволяют избежать распространения неисправности типа короткого замыкания между линиями питания, подающими постоянное напряжение Vdc между секциями инвертора.
На фиг.2А-2D схематично показаны возможные различные схемы функционирования с применением электрической системы запуска двигателей в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2А схематично представлена структура, описанная выше со ссылками на фиг.1В, которая соответствует, например, в применении к запуску двигателей летательного аппарата случаю, когда искомым результатом является только степень надежности повторного запуска в полете. В этой конфигурации система содержит две секции 16А, 16В преобразователей постоянного тока в переменный ток, два инвертора мощности Pn/2, которые связаны и синхронизированы таким образом, чтобы выдавать мощность Pn, требуемую для запуска на земле.
Для повторного запуска в полете, поскольку требуемая мощность, как правило, меньше Pn/2, то достаточно только одной секции преобразователей постоянного тока в переменный ток, и, как показано на фиг.2В, один или другой из тяговых двигателей 20, 22 можно перезапустить от силовой сети 14, что позволяет получить резервирование 1 к 2 для обеспечения повышенной степени надежности.
Для запуска установки APU применяют конфигурацию, показанную на фиг.2С, так как эта установка, как правило, имеет меньшую мощность, в частности, намного меньше Pn/2.
С другой стороны, для запуска установки APU от батареи, как показано на фиг.2D, используют обе секции преобразователя постоянного тока в переменный ток, но в этом случае одна предназначена для преобразования постоянного тока для повышения напряжения батареи, тогда как другая классически работает в режиме преобразования постоянного тока в переменный ток.
Эту конфигурацию иллюстрируют, в частности, фиг.3 и 4.
На фиг.3 детально показаны различные схемы, обеспечивающие, например, запуск установки APU 18 от батареи 26.
С двумя контактами батареи 26 (контактом напряжения и контактом массы) соединен фильтр 30, который в представленном примере является классическим фильтром типа LC с последовательно соединенной катушкой 300 индуктивности и параллельно соединенным конденсатором 302. С одним из выходных контактов этого фильтра в точке соединения катушки 300 индуктивности и конденсатора 302 соединены первые концы трех катушек 320В, 322В, 324В индуктивности, причем каждый из вторых концов которых соединен с точкой соединения между двумя переключателями одного из плеч секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток, одна из линий питания которого, образующая линию массы, соединена с другим из выходных контактов фильтра, соединенным, в свою очередь, с контактом массы батареи.
Таким образом, конец первой катушки 324В индуктивности соединен с точкой соединения (или центральной точкой) между двумя переключателями 1600В, 1602В первого плеча 160В секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток. Точно так же, конец второй катушки 322В индуктивности соединен с точкой соединения между двумя переключателями 1620В, 1622В второго плеча 162В. Наконец, конец третьей катушки 320В индуктивности соединен с точкой соединения между двумя переключателями 1640В, 1642В третьего плеча 164В. Классически эти переключатели являются транзисторами IGBT, на контактах которых установлены антипараллельные диоды и переключение которых обеспечивает схема 166В управления. Параллельно подключенный конденсатор 168В соединяет обе линии питания секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток, и последовательно соединенный переключатель 170В на одной из линий питания выдает в эту линию питания постоянное напряжение Vdc от этой секции 16В. Как и предыдущие переключатели, переключателем 170В, например, транзистором IGBT с его встречно-параллельным диодом управляют при помощи схемы 166В управления.
На выходе переключателя 170В линия питания постоянного тока секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток соединена напрямую с линией питания постоянного тока другой секции 16А преобразователя постоянного тока в переменный ток (действительно, поскольку сеть питания отсутствует, выпрямитель не выдает никакого напряжения, и линии питания двух секций преобразователя постоянного тока в переменный ток соединены напрямую), который последовательно соединен с другим переключателем 170А, например с транзистором IGBT, оборудованным своим встречно-параллельным диодом, переключение которого обеспечивает схема 166А управления и на выходе которого параллельно установлен конденсатор 168А, который выдает входное напряжение для этой секции 16А преобразователя постоянного тока в переменный ток. Другая линия питания этой секции 16А, образующая линию массы, соединена с линией массы секции 16В.
Секция 16А преобразователя постоянного тока в переменный ток имеет структуру, аналогичную структуре секции 16В с точкой соединения между двумя переключателями 1600А, 1602В первого плеча 160А этой секции 16А, соединенной в данном случае с концом первой катушки 324А индуктивности выхода инвертора. Другой конец соединен с линией стартер-генератора установки APU. Точно так же, точка соединения между двумя переключателями 1620А, 1622А второго плеча 162А соединена с концом второй катушки 322А индуктивности. Наконец, точка соединения между двумя переключателями 1640А, 1642А третьего плеча 164А соединена с концом третьей катушки 320А индуктивности. Как и в случае предыдущей секции, эти переключатели классически являются транзисторами IGBT, на концах которых установлены встречно-параллельные диоды и переключение которых обеспечивает схема 166А управления.
Далее следует описание работы электрической системы запуска в этой конфигурации со ссылками на временные диаграммы, упрощенно показанные на фиг.4, на которых сигнал Iboost является током питания на выходе фильтра 30, сигнал Ip1 является током, проходящим через одну из катушек 320В, 322В, 324В индуктивности, сигнал Iload является током на линии питания на выходе секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток, и два взаимодополняющих сигнала Cde являются двумя сигналами управления, применяемыми на уровне четных переключателей и, соответственно, нечетных переключателей секции 16В.
Прежде всего, необходимо отметить, что различные соединители, необходимые для соединения различных схем между собой, намеренно не показаны, чтобы не перегружать чертежи. Вместе с тем, разумеется, специалист сможет их установить на место для обеспечения активации только тех схем, которые задействованы во время цикла запуска от батареи. В этой конфигурации запуска от батареи 26 выдаваемый ею ток предварительно фильтруют при помощи фильтра 30, который, таким образом, снижает уровень пульсации тока. Форма тока Iboost перед фильтрацией представлена на диаграмме, где показан ток с пульсацией при повышенной частоте, соответствующей тройной частоте переключения переключателей. Напряжение батареи, подаваемое на контакты трех катушек 320В, 322В, 324В индуктивности, соединенных с точками соединения переключателей секции 16В преобразователя постоянного тока в переменный ток, используют для образования вольтодобавочного преобразователя постоянного тока в постоянный ток (типа двунаправленного чередующегося повышающего преобразователя), позволяющего повышать напряжение батареи (на практике 24 В постоянного напряжения) до требуемого значения входного напряжения другой секции преобразователя постоянного тока в переменный ток (например, 270 В постоянного напряжения), работа которой для обеспечения управления стартер-генератором установки APU под действием схемы управления 166А известна.
Требуемый уровень выходного напряжения секции 16В зависит, как известно, от соотношения цикла переключения, которое предпочтительно можно выбирать фиксированным, чтобы избежать проблем стабильности контура автоматического регулирования напряжения, в котором, как известно, при этом высоком коэффициенте повышения напряжения возникают проблемы, что показано в виде формы сигналов Cde. Форма тока Ip1, проходящего через катушки индуктивности, показывает, что его частота пульсации равна частоте широтно-импульсной модуляции транзисторов IGBT, что его средняя амплитуда в три раза меньше, чем у тока Iboost, и что его степень пульсации в три раза больше, чем у тока Iboost. Взаимное чередование позволяет, таким образом, поделить на n (n=число фаз=3 в представленном примере) степень пульсации тока, обрабатываемого фильтром 30. Фильтр 30, представленный здесь в качестве примера, является фильтром типа LC с 1 секцией, хотя можно использовать многие другие типы фильтров. Поскольку коэффициент трансформации является высоким, конденсатор 168В заряжают большими пиками тока очень короткой продолжительности. Другим положительным эффектом чередования является уменьшение амплитуды этих пиков тока в n раз (в данном случае n=3) и увеличение соответствующей частоты в соотношении n, что позволяет снизить нагрузку на конденсатор 168В и повысить эффективность фильтрации. Форма тока Iload показывает ток, выдаваемый на другой секции преобразователя постоянного тока в переменный ток, который в этом случае характеризуется очень слабой пульсацией.
Предпочтительно переключатели 1640В, 1620В и 1600В можно также активировать (в отличие от переключателя, соединенного последовательно) таким образом, чтобы получить двунаправленный преобразователь. Этот принцип работы позволяет работать в непрерывном режиме при любой выдаваемой мощности. При фиксированном соотношении цикла выходное напряжение мало подвержено влиянию уровня нагрузки.
Другие возможные варианты работы с применением электрической системы запуска двигателей в соответствии с настоящим изобретением схематично представлены на фиг.5А-5D.
Так, на фиг.5А показана система, содержащая 3 инвертора мощностью Pmax/2, специально адаптированная для работы в случае, когда степень наличия ресурсов для запуска на земле является определяющей. Действительно, для такого запуска на земле избыточность типа 2 к 3 обеспечивает повышенную степень наличия ресурсов.
На фиг.5В показан случай повторного запуска в полете, когда при такой системе с 3 инверторами степень надежность повышается еще больше при избыточности типа 1 к 3.
Случай запуска установки APU от батареи показан на фиг.5С, и, как в предыдущем случае, одну секцию преобразователя постоянного тока в переменный ток используют для повышения напряжения батареи, а одну из двух других - для преобразования постоянного тока в переменный ток, что позволяет повысить степень наличия ресурсов и для этой конфигурации запуска от батареи.
Наконец, на фиг.5D показано использование системы для перезарядки батареи 26 или просто для питания сети 32 низкого напряжения постоянного тока летательного аппарата, а также для замены функции, называемой TRU (блок выпрямляющего трансформатора). В этом варианте работы секция преобразователя постоянного тока в переменный ток получает питание от бортовой силовой сети 14 через выпрямитель 12 переменного тока в постоянный ток и выдает постоянное напряжение на выходе для сети низкого напряжения постоянного тока (например, 28 В постоянного напряжения) или для зарядки батареи, или для того и другого. В этом случае инвертор работает в режиме двунаправленного многофазного чередующегося преобразователя постоянного тока понижения напряжения (типа BUCK).
Следует заметить, что, если по какой-либо причине (например, уровень мощности >Pn/k для повторного запуска в полете) секции преобразователя постоянного тока в переменный ток должны иметь мощность, равную Pn, остается в силе принцип использования одной секции в качестве преобразователя постоянного тока во взаимосвязи с батареей.
Необходимо отметить, что, хотя описание представлено для управления запуском авиационных двигателей, понятно, то изобретение можно применять и в других областях, например в области автомобилей или промышленных машин. Точно так же, хотя на фигурах представлено питание от трехфазной сети, изобретение находит свое применение для любой сети питания с n фазами (n>1), в том числе для двухфазной сети.
Следует также отметить, что в случае, когда степень гармонического искажения во время фаз запуска двигателей не является определяющей, выпрямитель 12 переменного тока в постоянный ток может быть простым n-фазным выпрямителем (как правило, n=3), после которого установлена простая фильтрующая катушка индуктивности. Это позволяет оптимизировать массу и рассеяние.
Можно также отметить, что, хотя для выполнения переключателей упоминалось использование полевых транзисторов с изолированным затвором IGBT, можно применять другие типы управляемых переключателей МОП, такие как MCT, BJT или SCR.

Claims (10)

1. Электрическая система запуска, по меньшей мере, одного двигателя (18, 20, 22), содержащая модуль преобразования постоянного тока в переменный ток (DC/AC), выдающий переменное напряжение запуска к, по меньшей мере, одному двигателю (18, 20, 22), из постоянного напряжения Vdc, полученного от силовой сети (14) переменного тока или от батареи (26), когда нет доступа к силовой сети переменного тока, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток (DC/AC) содержит k параллельно установленных n-фазных инверторов (k>1), каждый из которых выдает мощность, по меньшей мере, в два раза меньше максимальной мощности Pmax, требуемой для запуска, по меньшей мере, одного двигателя, при этом две линии питания каждого из инверторов подключены к постоянному напряжению Vdc через электронное защитное устройство, и тем, что постоянное напряжение Vdc получено с помощью выпрямителя (AC/DC) (12), питаемого от силовой сети переменного тока, причем n выходов, по меньшей мере, одного из инверторов выдают переменное напряжение запуска к, по меньшей мере, одному двигателю через n последовательно соединенных катушек (32А, 32В) индуктивности, или, когда нет доступа к силовой сети переменного тока, с помощью батареи, соединенной через n последовательно соединенных катушек (32В) индуктивности с k n-фазными инверторами, для образования вольтобавочного преобразователя напряжения постоянного тока, причем n выходов по меньшей мере одного из оставшихся инверторов обеспечивают переменное напряжение запуска, по меньшей мере, одного двигателя через n других последовательно соединенных катушек (32А) индуктивности.
2. Электрическая система запуска по п.1, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит, по меньшей мере, два инвертора, при этом каждый из k инверторов выдает мощность Pmax/k.
3. Электрическая система запуска по п.1, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит два установленных параллельно трехфазных инвертора.
4. Электрическая система запуска по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один двигатель может запускаться в критических условиях безопасности при мощности, по меньшей мере, в два раза меньшей максимальной мощности, при этом, по меньшей мере, один двигатель получает питание только от одного из двух трехфазных инверторов, чтобы повысить степень надежности системы в критических условиях безопасности за счет резервирования типа 1 к 2.
5. Электрическая система запуска по п.1, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит, по меньшей мере, три инвертора, при этом каждый из k инверторов выдает мощность Pmax/(k-1).
6. Электрическая система запуска по п.5, отличающаяся тем, что модуль преобразования постоянного тока в переменный ток содержит три установленных параллельно трехфазных инвертора.
7. Электрическая система запуска по п.6, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один двигатель получает питание от двух из трех трехфазных инверторов, чтобы повысить степень надежности системы в критических условиях безопасности за счет резервирования типа 2 к 3.
8. Электрическая система запуска по п.1, отличающаяся тем, что для получения постоянного напряжения Vdc от батареи система содержит схему (166В) управления с фиксированным соотношением цикла переключения, обеспечивающую управление вольтобавочным преобразователем напряжения постоянного тока.
9. Электрическая система запуска по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что электронное защитное устройство содержит управляемый выключатель (170А, 170В), последовательно соединенный с одной из двух линий питания, и конденсатор (168А, 168В), параллельно соединенный с этими двумя линиями питания со стороны инвертора.
10. Электрическая система запуска по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фильтр (30), установленный на выходе батареи.
RU2011133248/07A 2009-01-09 2010-01-08 Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата RU2525836C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0950102 2009-01-09
FR0950102A FR2941107B1 (fr) 2009-01-09 2009-01-09 Systeme electrique de demarrage des moteurs d'un aeronef
PCT/FR2010/050026 WO2010079308A2 (fr) 2009-01-09 2010-01-08 Systeme electrique de demarrage des moteurs d'un aeronef.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011133248A RU2011133248A (ru) 2013-02-20
RU2525836C2 true RU2525836C2 (ru) 2014-08-20

Family

ID=41528834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133248/07A RU2525836C2 (ru) 2009-01-09 2010-01-08 Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8958181B2 (ru)
EP (1) EP2377235B8 (ru)
JP (1) JP5754597B2 (ru)
CN (1) CN102439836B (ru)
BR (1) BRPI1006065B1 (ru)
CA (1) CA2748970C (ru)
ES (1) ES2550809T3 (ru)
FR (1) FR2941107B1 (ru)
RU (1) RU2525836C2 (ru)
WO (1) WO2010079308A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701157C2 (ru) * 2014-09-30 2019-09-25 Зе Боинг Компани Структура параллельного модульного преобразователя
RU2724468C2 (ru) * 2016-02-29 2020-06-23 Зе Боинг Компани Балансировка тока в системе модульного преобразователя
RU2771956C1 (ru) * 2021-10-13 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Стартёр-генераторная система многодвигательной энергетической установки

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018167A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 三菱電機株式会社 電気車の推進制御装置
FR2978878B1 (fr) 2011-08-04 2013-08-09 Hispano Suiza Sa Dispositif d'alimentation electrique d'un aeronef au sol.
GB2495917B (en) * 2011-10-24 2014-10-22 Ge Aviat Systems Ltd Multiple source electrical power distribution in aircraft
FR2988694B1 (fr) 2012-03-30 2014-03-28 Hispano Suiza Sa Dispositif d'alimentation electrique d'un aeronef au sol
FR2990573B1 (fr) * 2012-05-11 2015-11-20 Hispano Suiza Sa Systeme de commande et d'alimentation en energie des turbomachines d'un helicoptere
US20140032002A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 The Boeing Company Electric system stabilizing system for aircraft
EP2896532A1 (de) * 2014-01-15 2015-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Redundantes Antriebssystem
FR3017258B1 (fr) * 2014-01-31 2016-01-15 Hispano Suiza Sa Systeme de distribution et de conversion electrique pour un aeronef
ES2637654T3 (es) * 2015-04-08 2017-10-16 Thales Unidad de alimentación de propulsión eléctrica de satélite y sistema de gestión de propulsión eléctrica de un satélite
DE102016202195A1 (de) * 2016-02-12 2017-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Antrieb eines Luftfahrzeugs und Luftfahrzeug
US10833408B2 (en) * 2017-07-07 2020-11-10 Rockwell Collins, Inc. Electronically scanned array
KR102032157B1 (ko) * 2018-02-09 2019-10-15 엘에스산전 주식회사 계통 연계형 인버터 시스템
JP7176852B2 (ja) * 2018-03-30 2022-11-22 本田技研工業株式会社 車両電源システム
CN109538358B (zh) * 2018-11-21 2021-04-09 中国商用飞机有限责任公司 用于航空apu的起动电路及控制方法
CN111775972B (zh) * 2020-06-21 2021-06-22 中车永济电机有限公司 高可靠性机车电传动系统及其控制方法
CN113507247B (zh) * 2021-06-06 2023-06-23 南京航空航天大学 一种mea变频交流电气系统的兼容性约束方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0191333A3 (en) * 1985-01-26 1987-09-30 Hitachi, Ltd. Guard system for inverter apparatus
WO2001080412A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-25 Compact Dynamics Gmbh Wechselrichter-schaltungsanordnung
US20070259545A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Hispano - Suiza System for powering and controlling electrical equipment of an aircraft engine or its environment

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614528A (en) * 1970-06-22 1971-10-19 Charles L Craddock Random flashing circuit including a voltage step-up converter
JP2618931B2 (ja) * 1987-10-30 1997-06-11 三菱電機株式会社 電力変換装置
JPH05103418A (ja) * 1991-10-04 1993-04-23 Yaskawa Electric Corp 低電圧異常検出方式
DE19621904C2 (de) * 1996-05-31 2000-05-04 Boy Gmbh Dr Verfahren zum energiesparenden Betreiben einer Spritzgießmaschine
DE60102403T2 (de) * 2000-01-24 2005-03-10 Hino Jidosha K.K., Hino Hybridfahrzeug
JP2003102180A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Hitachi Ltd 電車用モジュール形インバータ装置
JP2003209973A (ja) * 2002-01-11 2003-07-25 Meidensha Corp 電力変換装置
DE102005016177B4 (de) * 2005-04-08 2008-07-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung und zugehöriges Ansteuerverfahren für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit zwei Gleichstromquellen
JP2007020263A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 無停電電源装置およびその運転方法
JP2007228747A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ装置
FR2904158B1 (fr) * 2006-07-21 2008-10-03 Valeo Sys Controle Moteur Sas Circuit d'alimentation d'un moteur pourvu d'un organe assurant une commutation de puissance,une protection contre une inversion de polarites et une limitation du courant d'appel d'un element capacitif
JP4923918B2 (ja) * 2006-09-28 2012-04-25 株式会社明電舎 インバータ装置の並列運転装置
US7612514B2 (en) * 2006-11-09 2009-11-03 Honeywell International Inc. Architecture and a multiple function power converter for aircraft
JP4542540B2 (ja) * 2006-11-30 2010-09-15 株式会社日立製作所 無停電電源システム、及びインバータ回路
US20090296433A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 General Electric Company Circuit and topology for very high reliability power electronics system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0191333A3 (en) * 1985-01-26 1987-09-30 Hitachi, Ltd. Guard system for inverter apparatus
WO2001080412A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-25 Compact Dynamics Gmbh Wechselrichter-schaltungsanordnung
US20070259545A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Hispano - Suiza System for powering and controlling electrical equipment of an aircraft engine or its environment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701157C2 (ru) * 2014-09-30 2019-09-25 Зе Боинг Компани Структура параллельного модульного преобразователя
US11431176B2 (en) 2014-09-30 2022-08-30 The Boeing Company Parallel modular converter architecture
RU2724468C2 (ru) * 2016-02-29 2020-06-23 Зе Боинг Компани Балансировка тока в системе модульного преобразователя
RU2771956C1 (ru) * 2021-10-13 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Стартёр-генераторная система многодвигательной энергетической установки

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010079308A2 (fr) 2010-07-15
CN102439836A (zh) 2012-05-02
CA2748970C (fr) 2017-06-06
WO2010079308A3 (fr) 2010-09-30
EP2377235B1 (fr) 2015-09-02
ES2550809T3 (es) 2015-11-12
RU2011133248A (ru) 2013-02-20
US20110273011A1 (en) 2011-11-10
US8958181B2 (en) 2015-02-17
FR2941107B1 (fr) 2015-08-14
EP2377235B8 (fr) 2015-12-02
JP5754597B2 (ja) 2015-07-29
CA2748970A1 (fr) 2010-07-15
CN102439836B (zh) 2015-03-04
BRPI1006065B1 (pt) 2019-09-10
JP2012514969A (ja) 2012-06-28
BRPI1006065A2 (pt) 2016-04-19
FR2941107A1 (fr) 2010-07-16
EP2377235A2 (fr) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2525836C2 (ru) Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата
US9969273B2 (en) Integrated modular electric power system for a vehicle
US8138694B2 (en) Bidirectional buck-boost power converters
US7177163B2 (en) Two-way DC-DC converter
RU2494524C2 (ru) Электрическая машина и энергосистема транспортного средства
EP2605396B1 (en) A track-bound vehicle inverter
US11290007B2 (en) Device for coupling electrical grids
US20060232249A1 (en) Electrical power system for multi-use power conditioning and engine start
JPWO2013168491A1 (ja) モータ駆動装置
US9203323B2 (en) Very high efficiency uninterruptible power supply
US9209698B2 (en) Electric power conversion device
CN111602329A (zh) 变流器部件和这种变流器部件的半导体模块
KR20210062670A (ko) 차량측 저장 전기 에너지 소스용 충전 회로
CN112703654A (zh) 用于车辆侧电蓄能器的充电电路
KR100793212B1 (ko) 이중 전압원을 구비한 스위치드 릴럭턴스 드라이브 시스템및 그 동작 방법
EP0982843A2 (en) Power converter
EP2863529A1 (en) DC/DC switch mode converter with input voltage selection and LC tanks for resonant boosting and method of operation
CN103296900A (zh) 储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法
US6924563B2 (en) Method and apparatus for controlling a microturbine
RU2609770C1 (ru) Устройство гарантированного электропитания
RU2557100C2 (ru) Система преобразования электропитания и способ ее работы
KR100535416B1 (ko) 복합 전압 시스템 차량의 충/방전 회로
RU194734U1 (ru) Частотный преобразователь для трехфазных асинхронных электродвигателей с возможностью питания от низковольтного источника постоянного напряжения
JP4183189B2 (ja) 電源装置
JP2020089053A (ja) 電力変換装置および電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160322

PD4A Correction of name of patent owner