一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机制造技术

本发明专利技术公开一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机包括第一逆变器/转换器、第二逆变器/转换器、将所述第一逆变器/转换器电连接至所述第二逆变器/转换器的DC链路以及具有同步主机的电机，其中所述恒频起动器/发电机可在起动模式和运行模式下运转。

【技术实现步骤摘要】
一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机
本专利技术涉及一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机。
技术介绍
当前存在用于飞机的起动器/发电机系统，所述起动器/发电机系统用于起动飞机发动机并且还用于在飞机发动机起动之后将来自飞机发动机的机械能转换成电能，以用于飞机上的电力系统。在这些系统中，连接(例如)可变电压、变频电力以便在起动模式下驱动起动器/发电机。在起动之后，起动器/发电机在发电模式下运转，从而产生电力以用于飞机。
技术实现思路
在一个方面，一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机包括:具有第一恒频AC输入、第一;〖亘频AC输出、第一 DC输入和第一 DC输出的第一逆变器/转换器；具有第二 AC输入、第二 AC输出、第二 DC输入和第二 DC输出的第二逆变器/转换器；将所述第一 DC输出电连接至所述第二 DC输入并且将所述第二 DC输出电连接至所述第一 DC输入的DC链路；具有同步主机和AC励磁机的电机，所述同步主机具有电连接至所述第二 AC输出的AC输入和电连接至所述第二 AC输入的AC输出，并且所述AC励磁机具有电连接至通向AC逆变器的第三DC的AC输出的AC输入。所述第二逆变器/转换器在起动模式下运转，在所述起动模式下所述第二逆变器/转换器将所述主机AC输出与所述第二 AC输入电断开，并将所述主机AC输入电连接至所述第二 AC输出，以使所述主机在所述起动模式下起动，并且所述第二逆变器/转换器在发电模式下运转，在所述发电模式下所述第二逆变器/转换器将所述励磁机AC输入电连接至所述第二 AC输出、将所述主机AC输入与所述第二 AC输出电断开、并且将所述主机AC输出电连接至所述第二 AC输入，以使所述主机在所述发电模式下运行。 在另一个方面，一种操作具有同步主机和励磁机的电机的方法，所述方法包括:通过从外部电源接收AC输入来在起动模式下起动所述电机，使用第一逆变器/转换器将所述AC输入转换成DC输出，通过将所述DC输出供应至第二逆变器/转换器来将所述DC输出转换成第二 AC输入，并且将所述第二 AC输出供应至所述主机以便起动所述主机的旋转；在所述主机的旋转起动之后，通过将第三AC输出供应至所述励磁机使所述同步主机加速来使所述电机在发电模式下运行；以及通过所述发电模式下使用所述主机生成第四AC输出来供应所发的电，使用所述第二逆变器/转换器将所述第四AC输出转换成第二 DC输出，并且将所述第二 DC输出转换成第五AC输出。 【附图说明】 在附图中: 图1是起动器/发电机组件的截面图。 图2是起动器/发电机组件的可旋转轴的示意图。 图3是根据本专利技术一个实施例的恒频起动器/发电机的示意图。 【具体实施方式】 虽然可使用(例如)同步机或主机在任何环境中实施本专利技术的各项实施例，但本专利技术各项实施例的特定实例是起动器/发电机(S/G)。当前预期在喷气式发动机环境中实施S/G。对所预期环境和实例性起动方法的简要说明应当有助于更完整的理解。图1示出安装在燃气涡轮飞机发动机上或其内的电机组件10。燃气涡轮发动机可以是涡轮风扇发动机，如General Electric GEnx或CF6系列发动机,通常用于现代商用和军用航空领域中，或者燃气涡轮发动机可以是各种其他已知的燃气涡轮发动机，如涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。所述燃气涡轮发动机还可具有后燃室，所述后燃室在低压涡轮区域的下游燃烧额外量的燃料，以增加排出气体的速度，并且从而增加推力。 电机组件10包括:具有励磁机转子14和励磁机定子16的第一机器12 ；以及具有主机转子20和主机定子22的同步第二机器18。至少一个电力连接件提供在电机组件10的外部上，以便提供至电机组件10的电力输送和离开电机组件10的电力输送。电力由这个电力连接件(示出为电力电缆30)直接或间接地传输至电负载，并且可提供具有来自电机组件10的接地参考输出的三相。 电机组件10进一步包括机械地连接至轴向旋转源的可旋转轴32，所述轴向旋转源可以是围绕共同轴34的燃气涡轮发动机(未示出)。可旋转轴32由隔开的轴承36支撑。励磁机转子14和主机转子20安装至可旋转轴32，以便相对于定子16、22旋转，所述定子16、22旋转地固定在电机组件10内。定子16、22可安装至电机组件10外壳部分的任何合适部分。电机组件10还可包括将可旋转轴32(例如)与燃气涡轮发动机(未示出)连接在一起的机械轴37 (示出为示意框)。机械轴37配置成使得可旋转轴32的旋转产生机械力，所述机械力通过轴37传递以便提供燃气涡轮发动机的旋转。 在图示实施例中，第二机器18位于电机组件10的后部，并且第一机器12定位在电机组件10的前部。可设想第一机器12和第二机器18的其他位置。 现转向图2，电机组件10进一步包括由输出引线44与励磁机定子16连接在一起的外部励磁机逆变器40，其中所述逆变器40可示意性地位于控制电路50内。如所示出，励磁机定子16包括用于提供三相励磁的三个引线L7、L8、L9。励磁机逆变器40提供三相AC电力，以便为三个励磁机定子16引线L7、L8、L9中的每一个提供励磁。尽管励磁机定子16示出为具有三个引线L7、L8、L9，但可设想其中定子16可仅具有单个引线或任何数量的多个引线的替代配置。相应地，励磁机逆变器40可将单相或多相AC电力提供至所配置引线中的每一个。 励磁机转子14包括布置用于沿引线L1、L2、L3提供三相输出的绕组，所述引线L1、L2、L3如所示出被供应至整流器46，所述整流器46示出为基于二极管的旋转整流器。整流器46进一步为主机转子20提供公共供应线路48。 主机定子22具有布置用于与控制电路50连接在一起的引线L4、L5、L6，其中定子22可与外部交流电(AC)电源(如飞机的恒频辅助电力单元(APU) 52和配电节点54)连接在一起。可设想与逆变器连接在一起产生所需三相电力时的替代恒频外部电源，包括另一个正在运行的涡轮发动机或另一个电机10的电力输出、常见的三相墙上插头、地面电力车或甚至直流电(DC)源(如电池)。 图3示出根据本专利技术一个实施例的恒频起动器/发电机55。如所示出，起动控制电路包括第一逆变器/转换器56、第二逆变器/转换器60和DC链路58。第一逆变器/转换器56包括第一恒频AC输入62、第一恒频AC输出64、第一 DC输入66和第一 DC输出68。第二逆变器/转换器包括第二 AC输入70、第二 AC输出72、第二 DC输入74和第二 DC输出W。 DC链路58可包括导电材料(如传输线)，所述导电材料在第一逆变器/转换器56与第二逆变器/转换器60之间延伸，并将第一 DC输出68电连接至第二 DC输入74并将第二DC输出76电连接至第一 DC输入66。DC链路58还与励磁机逆变器40电连接在一起。另外，应注意，DC链路58可跨越比图3的示意图中所表示的长得多的传输长度，例如，它可横跨飞机的长度。 控制电路50示出为进一步包括任选的输出滤波器78和电子开关80，其中所述输出滤波器78包括(例如)低通滤波器并且与第一 AC输入62和第一 AC输出64连接在一起。输出滤波器78还可与电子开关80电连接在一起。电子开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机包括：第一逆变器/转换器，所述第一逆变器/转换器具有第一恒频AC输入、第一恒频AC输出、第一DC输入和第一DC输出；第二逆变器/转换器，所述第二逆变器/转换器具有第二AC输入、第二AC输出、第二DC输入和第二DC输出；DC链路，所述DC链路将所述第一DC输出电连接至所述第二DC输入并将所述第二DC输出电连接至第一DC输入；电机，所述电机具有同步主机和AC励磁机，所述同步主机具有电连接至所述第二AC输出的AC输入和电连接至所述第二AC输入的AC输出，并且所述AC励磁机具有电连接至第三AC输出的AC输入；以及其中所述第二逆变器/转换器在起动模式下操作，在所述起动模式下所述第二逆变器/转换器将所述主机AC输出与所述第二AC输入电断开，并将所述主机AC输入电连接至所述第二AC输出，以使所述主机在所述起动模式下起动，并且所述第二逆变器/转换器在发电模式下操作，在所述发电模式下所述励磁机AC输入电连接至所述第三AC输出，并且所述第二逆变器/转换器将所述主机AC输入与所述第二AC输出电断开，并将所述主机AC输出电连接至所述第二AC输入，以使所述主机在所述发电模式下运行。...

【技术特征摘要】
2013.08.26 US 14/0100371.一种用于涡轮发动机的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机包括: 第一逆变器/转换器，所述第一逆变器/转换器具有第一恒频AC输入、第一恒频AC输出、第一 DC输入和第一 DC输出； 第二逆变器/转换器，所述第二逆变器/转换器具有第二 AC输入、第二 AC输出、第二DC输入和第二 DC输出； DC链路，所述DC链路将所述第一 DC输出电连接至所述第二 DC输入并将所述第二 DC输出电连接至第一 DC输入； 电机，所述电机具有同步主机和AC励磁机，所述同步主机具有电连接至所述第二 AC输出的AC输入和电连接至所述第二 AC输入的AC输出，并且所述AC励磁机具有电连接至第三AC输出的AC输入；以及 其中所述第二逆变器/转换器在起动模式下操作，在所述起动模式下所述第二逆变器/转换器将所述主机AC输出与所述第二 AC输入电断开，并将所述主机AC输入电连接至所述第二 AC输出，以使所述主机在所述起动模式下起动，并且所述第二逆变器/转换器在发电模式下操作，在所述发电模式下所述励磁机AC输入电连接至所述第三AC输出，并且所述第二逆变器/转换器将所述主机AC输入与所述第二 AC输出电断开，并将所述主机AC输出电连接至所述第二 AC输入，以使所述主机在所述发电模式下运行。2.如权利要求1所述的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机进一步包括励磁机逆变器，在所述发电模式期间所述励磁机逆变器将所述励磁机AC输入选择性地连接至所述DC链路的DC输出。3.如权利要求2所述的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机进一步包括将所述第一逆变器/转换器电连接至所述第二逆变器/转换器的DC链路。4.如权利要求3所述的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机进一步包括可操作地连接至所述第一逆变器/转换器并且控制所述第一逆变器/转换器的操作的第一控制器。5.如权利要求4所述的恒频起动器/发电机，所述恒频起动器/发电机进一步包括可操作地连接至所述第二逆变器/转换器和所述励磁机逆变器的第二控制器并且所述第二控制器控制所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄豪，DD卡里皮德斯，
申请(专利权)人：通用电气航空系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US