电力系统过电压保护的方法和设备技术方案

一种用于操作电机的过电压响应的方法和设备，包括响应于过电压状况而断开第一可开关元件和第二可开关元件。在过电压状况持续存在的情况下，该方法和设备可以进一步断开第三可开关元件以停止过电压状况。

【技术实现步骤摘要】
电力系统过电压保护的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求2019年4月15日提交的美国临时专利申请No.62/834,124的优先权和权益，其全部内容合并于此。
本公开涉及一种操作电机组件的方法和设备，并且更具体地涉及响应电机组件中的过电压状况。
技术介绍
电机(例如电动机或发电机)用于能量转换。在飞行器工业中，通常在同一电机中组合电动机模式和发电机模式，其中处于电动机模式的电机起到启动发动机的作用，并且取决于模式还起到发电机的作用。不管模式如何，电机通常包括具有转子绕组的转子，转子绕组由诸如机械或电机的旋转源驱动旋转，对于某些飞行器而言，该旋转源可以是燃气涡轮发动机。在某些情况下，电机可能会无意中生成比期望或需要的动力更多的动力。在这些情况下，电机可以采用过电压保护或响应机制来防止将过多的动力输送到下游的电气负载。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种用于电机的过电压响应模块，包括：输入，输入被配置为接收电机的电力输出值；第一输出和第二输出，第一输出被配置为驱动H桥的第一臂(leg)处的第一可开关元件，第二输出被配置为驱动H桥的第二臂处的第二可开关元件，H桥进一步包括设置在第一臂和第二臂之间的电机的励磁机定子；第三输出，第三输出被配置为驱动H桥上游的第三可开关元件；控制器模块，控制器模块被配置为将电力输出值与电机的过电压状况进行比较，从而限定第一比较，并且响应于基于第一比较确定存在过电压状况：通过第一输出可控地操作第一可开关元件以断开，并且通过第二输出可控地操作第二可开关元件以断开，并且在预定时间段后，将电力输出值与电机的过电压状况进行比较，从而限定第二比较；和响应于基于第二比较确定存在过电压状况，可控地操作第三可开关元件以断开。在另一方面，本公开涉及一种在电力系统中操作过电压响应的方法，该方法包括：接收代表电机的电力输出的第一值；将该值与代表电机中的过电压状况的过电压阈值进行第一比较；响应于基于第一比较确定存在过电压状况，可控地断开H桥的第一臂处的第一可开关元件并且可控地断开H桥的第二臂处的第二可开关元件，H桥进一步包括设置在第一臂和第二臂之间的电机的励磁机定子；在足以停止励磁机定子中的电流传导的预定时间段之后，接收代表电机的电力输出的更新值；和将更新值与代表电机中的过电压状况的过电压阈值进行第二比较，以确保过电压状况已经停止。在另一方面，本公开涉及一种电机组件，包括：电力输出，电力输出具有被配置为感测电力输出的传感器；定子组件，定子组件包括H桥电路，H桥电路限定第一臂和第二臂，并且具有设置在第一臂和第二臂之间的励磁机定子；第一可开关元件，第一可开关元件设置在第一臂中；第二可开关元件，第二可开关元件设置在第二臂中；第三可开关元件，第三可开关元件设置在H桥电路的上游；控制器模块，控制器模块与传感器连接并且被配置为将由传感器感测到的电力输出与电机的过电压状况进行比较，从而限定第一比较，并且响应于基于第一比较确定存在过电压状况：可控地操作第一可开关元件以断开并且可控地操作第二可开关元件以断开，并且在预定时间段之后，将由传感器感测到的更新的电力输出与电机的过电压状况进行比较，从而限定第二比较；和响应于基于第二比较确定存在过电压状况，可控地操作第三可开关元件以断开。参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的各个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。附图说明在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本说明书的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：图1是根据本文所述的各个方面的具有发电机的燃气涡轮发动机的等距视图。图2是根据本文描述的各个方面的图1的发电机的外部的等距视图。图3是根据本文描述的各个方面的沿着图2的线III-III截取的图2的发电机的示意性横截面视图。图4是根据本文描述的各个方面的包括发电机和过电压响应系统的电力系统的示意图。图5示出了根据本文描述的各个方面的操作发电机的过电压响应系统的示例性方法流程图。具体实施方式本公开的方面可以在使用电机或发电机的任何环境中实施。为了描述的目的，这样的电机通常将被称为发电机，电机组件或类似的语言，其意在阐明一种或多种定子/转子组合可以被包括在机器中。尽管该描述主要涉及提供发电的电机，但是其也适用于提供驱动力和发电的电机。此外，尽管该描述主要涉及飞行器环境，但是本公开的方面可适用于使用电机的任何环境。因此，对预期环境的简要概述应有助于更全面的理解。如本文中所使用的，可控开关元件或“开关”是可被控制以在第一操作模式和第二操作模式之间切换的电气装置，第一操作模式中开关是“闭合的”，旨在将电流从开关输入传输至开关输出，第二操作模式中开关是“断开的”，旨在防止电流在开关输入和开关输出之间传输。在非限制性示例中，可以选择性地构造连接或断开，例如通过可控开关元件启用或禁用连接，以提供，启用，禁用等各个元件之间的电气连接。本公开可以在具有开关的任何电路环境中实施。可以包括本公开的方面的电路环境的非限制性示例可以包括飞行器动力系统架构，该飞行器动力系统架构使得能够从涡轮发动机(优选地，燃气涡轮发动机)的至少一个线轴产生电力，并且将电力传递到一组电气负载。开关元件的一个非限制性示例可以包括固态开关装置，例如基于碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的高功率开关。可以基于SiC或GaN的固态材料结构，以较小和较轻的形状因数处理高压和大功率水平的能力，以及快速进行电气操作的高速开关能力来选择SiC或GaN。可以包括附加开关装置或附加基于硅的功率开关。另外，尽管本文中可以使用诸如“电压”，“电流”和“功率”之类的术语，但对本领域技术人员显而易见的是，当描述电路或电路操作的各方面时，这些术语可以相互关联。尽管将描述“一组”各种元件，但是应理解，“一组”可包括任何数量的相应元件，包括仅一个元件。如本文所使用的，术语“轴向”或“轴向地”是指沿着发电机的纵向轴线或沿着设置在发电机内的部件的纵向轴线的尺寸。如本文中所使用的，术语“径向”或“径向地”是指在中心纵向轴线，外周或其设置的圆形或环形部件之间延伸的尺寸。单独使用或与术语“径向”或“径向地”结合使用术语“近端”或“近端地”是指在朝向中心纵向轴线的方向上移动，或部件与另一部件相比相对更靠近中心纵向轴线。所有方向参考(例如，径向，轴向，上方，下方，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上，下，竖直，水平，顺时针，逆时针)仅用于标识的目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于其位置，取向或用途的限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)应被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，连接参考不一定推断两个元件直接连接并且是彼此固定的关系。如本文所使用，“系统”或“控制器模块”可包括至少一个处理器和存储器。存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电机的过电压响应模块，其特征在于，包括：/n输入，所述输入被配置为接收所述电机的电力输出值；/n第一输出和第二输出，所述第一输出被配置为驱动H桥的第一臂处的第一可开关元件，所述第二输出被配置为驱动所述H桥的第二臂处的第二可开关元件，所述H桥进一步包括设置在所述第一臂和所述第二臂之间的所述电机的励磁机定子；/n第三输出，所述第三输出被配置为驱动所述H桥上游的第三可开关元件；/n控制器模块，所述控制器模块被配置为将所述电力输出值与所述电机的过电压状况进行比较，从而限定第一比较，并且响应于基于所述第一比较确定存在过电压状况：/n通过所述第一输出可控地操作所述第一可开关元件以断开，并且通过所述第二输出可控地操作所述第二可开关元件以断开，并且在预定时间段后，将所述电力输出值与所述电机的所述过电压状况进行比较，从而限定第二比较；和/n响应于基于所述第二比较确定存在所述过电压状况，可控地操作所述第三可开关元件以断开。/n

【技术特征摘要】
20190415 US 62/834,1241.一种用于电机的过电压响应模块，其特征在于，包括：
输入，所述输入被配置为接收所述电机的电力输出值；
第一输出和第二输出，所述第一输出被配置为驱动H桥的第一臂处的第一可开关元件，所述第二输出被配置为驱动所述H桥的第二臂处的第二可开关元件，所述H桥进一步包括设置在所述第一臂和所述第二臂之间的所述电机的励磁机定子；
第三输出，所述第三输出被配置为驱动所述H桥上游的第三可开关元件；
控制器模块，所述控制器模块被配置为将所述电力输出值与所述电机的过电压状况进行比较，从而限定第一比较，并且响应于基于所述第一比较确定存在过电压状况：
通过所述第一输出可控地操作所述第一可开关元件以断开，并且通过所述第二输出可控地操作所述第二可开关元件以断开，并且在预定时间段后，将所述电力输出值与所述电机的所述过电压状况进行比较，从而限定第二比较；和
响应于基于所述第二比较确定存在所述过电压状况，可控地操作所述第三可开关元件以断开。


2.根据权利要求1所述的过电压响应模块，其特征在于，进一步包括：第四输出，所述第四输出被配置为驱动励磁机断开继电器。


3.根据权利要求2所述的过电压响应模块，其特征在于，其中，所述控制器模块进一步被配置为，在第二预定时间段之后，将所述电力输出值与所述电机的所述过电压状况进行比较，从而限定第三比较，并且响应于基于所述第三比较确定存在所述过电压状况，通过所述第四输出可控地操作所述励磁机断开继电器以断开。


4.根据权利要求3所述的过电压响应模块，其特征在于，其中，所述控制器模块被配置为，当通过所述第四输出可控地操作所述励磁机断开继电器以断开时，同时地通过所述第一输出可控地操作所述第一开关元件以闭合以及通过所述第二输出可控地操作所述第二可开关元件以闭合。


5.根据权利要求3所述的过电压响应模块，其特征在于，进一步包括第五输出，所述第五输出被配置为驱动所述电机的线接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄豪，大卫·迪米特里·凯拉皮德斯，罗杰·迪安·桑顿，
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