一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機制造技術

本發明專利技術公開一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機包括第一逆變器/轉換器、第二逆變器/轉換器、將所述第一逆變器/轉換器電連接至所述第二逆變器/轉換器的DC鏈路以及具有同步主機的電機，其中所述恒頻起動器/發電機可在起動模式和運行模式下運轉。

【技術實現步驟摘要】
一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機
本專利技術涉及一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機。
技術介紹
當前存在用于飛機的起動器/發電機系統，所述起動器/發電機系統用于起動飛機發動機并且還用于在飛機發動機起動之后將來自飛機發動機的機械能轉換成電能，以用于飛機上的電力系統。在這些系統中，連接(例如)可變電壓、變頻電力以便在起動模式下驅動起動器/發電機。在起動之后，起動器/發電機在發電模式下運轉，從而產生電力以用于飛機。
技術實現思路
在一個方面，一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機包括:具有第一恒頻AC輸入、第一;〖亙頻AC輸出、第一 DC輸入和第一 DC輸出的第一逆變器/轉換器；具有第二 AC輸入、第二 AC輸出、第二 DC輸入和第二 DC輸出的第二逆變器/轉換器；將所述第一 DC輸出電連接至所述第二 DC輸入并且將所述第二 DC輸出電連接至所述第一 DC輸入的DC鏈路；具有同步主機和AC勵磁機的電機，所述同步主機具有電連接至所述第二 AC輸出的AC輸入和電連接至所述第二 AC輸入的AC輸出，并且所述AC勵磁機具有電連接至通向AC逆變器的第三DC的AC輸出的AC輸入。所述第二逆變器/轉換器在起動模式下運轉，在所述起動模式下所述第二逆變器/轉換器將所述主機AC輸出與所述第二 AC輸入電斷開，并將所述主機AC輸入電連接至所述第二 AC輸出，以使所述主機在所述起動模式下起動，并且所述第二逆變器/轉換器在發電模式下運轉，在所述發電模式下所述第二逆變器/轉換器將所述勵磁機AC輸入電連接至所述第二 AC輸出、將所述主機AC輸入與所述第二 AC輸出電斷開、并且將所述主機AC輸出電連接至所述第二 AC輸入，以使所述主機在所述發電模式下運行。 在另一個方面，一種操作具有同步主機和勵磁機的電機的方法，所述方法包括:通過從外部電源接收AC輸入來在起動模式下起動所述電機，使用第一逆變器/轉換器將所述AC輸入轉換成DC輸出，通過將所述DC輸出供應至第二逆變器/轉換器來將所述DC輸出轉換成第二 AC輸入，并且將所述第二 AC輸出供應至所述主機以便起動所述主機的旋轉；在所述主機的旋轉起動之后，通過將第三AC輸出供應至所述勵磁機使所述同步主機加速來使所述電機在發電模式下運行；以及通過所述發電模式下使用所述主機生成第四AC輸出來供應所發的電，使用所述第二逆變器/轉換器將所述第四AC輸出轉換成第二 DC輸出，并且將所述第二 DC輸出轉換成第五AC輸出。 【附圖說明】 在附圖中: 圖1是起動器/發電機組件的截面圖。 圖2是起動器/發電機組件的可旋轉軸的示意圖。 圖3是根據本專利技術一個實施例的恒頻起動器/發電機的示意圖。 【具體實施方式】 雖然可使用(例如)同步機或主機在任何環境中實施本專利技術的各項實施例，但本專利技術各項實施例的特定實例是起動器/發電機(S/G)。當前預期在噴氣式發動機環境中實施S/G。對所預期環境和實例性起動方法的簡要說明應當有助于更完整的理解。圖1示出安裝在燃氣渦輪飛機發動機上或其內的電機組件10。燃氣渦輪發動機可以是渦輪風扇發動機，如General Electric GEnx或CF6系列發動機,通常用于現代商用和軍用航空領域中，或者燃氣渦輪發動機可以是各種其他已知的燃氣渦輪發動機，如渦輪螺旋槳發動機或渦輪軸發動機。所述燃氣渦輪發動機還可具有后燃室，所述后燃室在低壓渦輪區域的下游燃燒額外量的燃料，以增加排出氣體的速度，并且從而增加推力。 電機組件10包括:具有勵磁機轉子14和勵磁機定子16的第一機器12 ；以及具有主機轉子20和主機定子22的同步第二機器18。至少一個電力連接件提供在電機組件10的外部上，以便提供至電機組件10的電力輸送和離開電機組件10的電力輸送。電力由這個電力連接件(示出為電力電纜30)直接或間接地傳輸至電負載，并且可提供具有來自電機組件10的接地參考輸出的三相。 電機組件10進一步包括機械地連接至軸向旋轉源的可旋轉軸32，所述軸向旋轉源可以是圍繞共同軸34的燃氣渦輪發動機(未示出)。可旋轉軸32由隔開的軸承36支撐。勵磁機轉子14和主機轉子20安裝至可旋轉軸32，以便相對于定子16、22旋轉，所述定子16、22旋轉地固定在電機組件10內。定子16、22可安裝至電機組件10外殼部分的任何合適部分。電機組件10還可包括將可旋轉軸32(例如)與燃氣渦輪發動機(未示出)連接在一起的機械軸37 (示出為示意框)。機械軸37配置成使得可旋轉軸32的旋轉產生機械力，所述機械力通過軸37傳遞以便提供燃氣渦輪發動機的旋轉。 在圖示實施例中，第二機器18位于電機組件10的后部，并且第一機器12定位在電機組件10的前部。可設想第一機器12和第二機器18的其他位置。 現轉向圖2，電機組件10進一步包括由輸出引線44與勵磁機定子16連接在一起的外部勵磁機逆變器40，其中所述逆變器40可示意性地位于控制電路50內。如所示出，勵磁機定子16包括用于提供三相勵磁的三個引線L7、L8、L9。勵磁機逆變器40提供三相AC電力，以便為三個勵磁機定子16引線L7、L8、L9中的每一個提供勵磁。盡管勵磁機定子16示出為具有三個引線L7、L8、L9，但可設想其中定子16可僅具有單個引線或任何數量的多個引線的替代配置。相應地，勵磁機逆變器40可將單相或多相AC電力提供至所配置引線中的每一個。 勵磁機轉子14包括布置用于沿引線L1、L2、L3提供三相輸出的繞組，所述引線L1、L2、L3如所示出被供應至整流器46，所述整流器46示出為基于二極管的旋轉整流器。整流器46進一步為主機轉子20提供公共供應線路48。 主機定子22具有布置用于與控制電路50連接在一起的引線L4、L5、L6，其中定子22可與外部交流電(AC)電源(如飛機的恒頻輔助電力單元(APU) 52和配電節點54)連接在一起。可設想與逆變器連接在一起產生所需三相電力時的替代恒頻外部電源，包括另一個正在運行的渦輪發動機或另一個電機10的電力輸出、常見的三相墻上插頭、地面電力車或甚至直流電(DC)源(如電池)。 圖3示出根據本專利技術一個實施例的恒頻起動器/發電機55。如所示出，起動控制電路包括第一逆變器/轉換器56、第二逆變器/轉換器60和DC鏈路58。第一逆變器/轉換器56包括第一恒頻AC輸入62、第一恒頻AC輸出64、第一 DC輸入66和第一 DC輸出68。第二逆變器/轉換器包括第二 AC輸入70、第二 AC輸出72、第二 DC輸入74和第二 DC輸出W。 DC鏈路58可包括導電材料(如傳輸線)，所述導電材料在第一逆變器/轉換器56與第二逆變器/轉換器60之間延伸，并將第一 DC輸出68電連接至第二 DC輸入74并將第二DC輸出76電連接至第一 DC輸入66。DC鏈路58還與勵磁機逆變器40電連接在一起。另外，應注意，DC鏈路58可跨越比圖3的示意圖中所表示的長得多的傳輸長度，例如，它可橫跨飛機的長度。 控制電路50示出為進一步包括任選的輸出濾波器78和電子開關80，其中所述輸出濾波器78包括(例如)低通濾波器并且與第一 AC輸入62和第一 AC輸出64連接在一起。輸出濾波器78還可與電子開關80電連接在一起。電子開本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機包括：第一逆變器/轉換器，所述第一逆變器/轉換器具有第一恒頻AC輸入、第一恒頻AC輸出、第一DC輸入和第一DC輸出；第二逆變器/轉換器，所述第二逆變器/轉換器具有第二AC輸入、第二AC輸出、第二DC輸入和第二DC輸出；DC鏈路，所述DC鏈路將所述第一DC輸出電連接至所述第二DC輸入并將所述第二DC輸出電連接至第一DC輸入；電機，所述電機具有同步主機和AC勵磁機，所述同步主機具有電連接至所述第二AC輸出的AC輸入和電連接至所述第二AC輸入的AC輸出，并且所述AC勵磁機具有電連接至第三AC輸出的AC輸入；以及其中所述第二逆變器/轉換器在起動模式下操作，在所述起動模式下所述第二逆變器/轉換器將所述主機AC輸出與所述第二AC輸入電斷開，并將所述主機AC輸入電連接至所述第二AC輸出，以使所述主機在所述起動模式下起動，并且所述第二逆變器/轉換器在發電模式下操作，在所述發電模式下所述勵磁機AC輸入電連接至所述第三AC輸出，并且所述第二逆變器/轉換器將所述主機AC輸入與所述第二AC輸出電斷開，并將所述主機AC輸出電連接至所述第二AC輸入，以使所述主機在所述發電模式下運行。...

【技術特征摘要】
2013.08.26 US 14/0100371.一種用于渦輪發動機的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機包括: 第一逆變器/轉換器，所述第一逆變器/轉換器具有第一恒頻AC輸入、第一恒頻AC輸出、第一 DC輸入和第一 DC輸出； 第二逆變器/轉換器，所述第二逆變器/轉換器具有第二 AC輸入、第二 AC輸出、第二DC輸入和第二 DC輸出； DC鏈路，所述DC鏈路將所述第一 DC輸出電連接至所述第二 DC輸入并將所述第二 DC輸出電連接至第一 DC輸入； 電機，所述電機具有同步主機和AC勵磁機，所述同步主機具有電連接至所述第二 AC輸出的AC輸入和電連接至所述第二 AC輸入的AC輸出，并且所述AC勵磁機具有電連接至第三AC輸出的AC輸入；以及 其中所述第二逆變器/轉換器在起動模式下操作，在所述起動模式下所述第二逆變器/轉換器將所述主機AC輸出與所述第二 AC輸入電斷開，并將所述主機AC輸入電連接至所述第二 AC輸出，以使所述主機在所述起動模式下起動，并且所述第二逆變器/轉換器在發電模式下操作，在所述發電模式下所述勵磁機AC輸入電連接至所述第三AC輸出，并且所述第二逆變器/轉換器將所述主機AC輸入與所述第二 AC輸出電斷開，并將所述主機AC輸出電連接至所述第二 AC輸入，以使所述主機在所述發電模式下運行。2.如權利要求1所述的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機進一步包括勵磁機逆變器，在所述發電模式期間所述勵磁機逆變器將所述勵磁機AC輸入選擇性地連接至所述DC鏈路的DC輸出。3.如權利要求2所述的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機進一步包括將所述第一逆變器/轉換器電連接至所述第二逆變器/轉換器的DC鏈路。4.如權利要求3所述的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機進一步包括可操作地連接至所述第一逆變器/轉換器并且控制所述第一逆變器/轉換器的操作的第一控制器。5.如權利要求4所述的恒頻起動器/發電機，所述恒頻起動器/發電機進一步包括可操作地連接至所述第二逆變器/轉換器和所述勵磁機逆變器的第二控制器并且所述第二控制器控制所述第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃豪，DD卡里皮德斯，
申請(專利權)人：通用電氣航空系統有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US