一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，涉及电推进技术领域，能够提升供电系统的安全性、效率与功率密度。本发明专利技术包括：第一电动涵道风扇，第二电动涵道风扇,涡扇发动机,组合动力装置，配电系统，低压蓄电池，高压蓄电池，低压电气负载，高压电气负载。配电系统包括内装式发电机系统/驱动电机系统、内装式起动发电机系统、第一直流/直流变换器、第二直流/直流变换器、低压直流汇流条、组合动力装置电动发电机系统、一号主断路器、二号主断路器、三号主断路器。本发明专利技术适用于混合电推进飞行器。混合电推进飞行器。混合电推进飞行器。

【技术实现步骤摘要】
一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统


[0001]本专利技术涉及电推进
，尤其涉及一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统。

技术介绍

[0002]目前，交通电气化是实现国家2060碳中和计划的重要技术方向。对于航空领域，由于传统电池功率与能量密度低，纯电动飞行器的应用受到了很多限制，难以解决蓄电池重量过大导致飞行器有效载荷小以及航程短的问题。混合电推进飞行器的方案能够解决上述问题，但面临较为严峻复杂的电能管理问题。
[0003]混合电推进飞行器的电气负载不仅包括二次能源，还包括电动涵道风扇用大功率驱动电机系统，而传统二次能源(液压能、气压能和电能)统一为电能。因此电力容量大幅提升，对电力系统的可靠性和功率密度要求越来越高，而飞机电池还难以满足要求，亟待提出合理可行的动力系统与电力系统架构方式。并且供电系统故障还会造成电驱动系统无法工作的问题，影响飞行安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，能够提升供电系统的安全性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0006]该电力系统包括：第一电动涵道风扇(1)，第二电动涵道风扇(2),涡扇发动机(3),组合动力装置(6)，配电系统(7)，低压蓄电池(91)，高压蓄电池(92)，低压电气负载(93)，高压电气负载(94)。
[0007]第一电动涵道风扇(1)包括第一驱动电机(11),第一风扇(13)。第二电动涵道风扇(2)包括第二驱动电机(21)，第二风扇(23),其中，第一电动涵道风扇(1)中的第一风扇(13)与第一驱动电机(11)同轴连接，第二电动涵道风扇(2)中的第二风扇(23)与第二驱动电机(21)同轴连接。
[0008]第一驱动电机(11)的电气接口、第二驱动电机(21)的电气接口、内装式发电机(31)的电气接口、内装式起动发电机(32)的电气接口和组合动力装置电动发电机(61)的电气接口连接配电系统(7)。
[0009]其中，内装式起动发电机(32)包括第一位置传感器、第一永磁励磁机和第一电励磁双凸极电机。所述内装式发电机(31)包括第二永磁励磁机和第二电励磁双凸极电机。所述组合动力装置电动发电机(61)包括第二位置传感器、第三永磁励磁机和第三电励磁双凸极电机。
[0010]低压蓄电池(91)、高压蓄电池(92)、低压电气负载(93)、高压电气负载(94)的电气接口连接配电系统(7)。
[0011]配电系统(7)包括内装式发电机系统/驱动电机系统(71)、内装式起动发电机系统
(72)、第一直流/直流变换器(73)、第二直流/直流变换器(74)、低压直流汇流条(75)、组合动力装置电动发电机系统(76)、一号主断路器(401)、二号主断路器(402)、三号主断路器(403)。在配电系统(7)中：
[0012]第一驱动电机(11)、第二驱动电机(21)和内装式发电机(31)连接内装式发电机系统/驱动电机系统(71)。内装式起动发电机(32)连接内装式起动发电机系统(72)。组合动力装置电动发电机(61)、高压蓄电池(92)和高压电气负载(94)连接组合动力装置电动发电机系统(76)。低压蓄电池(91)和低压电气负载(93)连接低压直流汇流条(75)。
[0013]内装式发电机系统/驱动电机系统(71)连接一号主断路器(401)，一号主断路器(401)连接内装式起动发电机系统(72)，内装式起动发电机系统(72)连接二号主断路器(402)，二号主断路器(402)连接第一直流/直流变换器(73)，第一直流/直流变换器(73)连接组合动力装置电动发电机系统(76)，组合动力装置电动发电机系统(76)连接三号主断路器(403)，三号主断路器(403)连接第二直流/直流变换器(74)，第二直流/直流变换器(74)连接低压直流汇流条(75)。其中，永磁励磁机可以是转子永磁型电机，也可以是定子永磁型电机。
[0014]在本实施例的优选方案中，内装式起动发电机系统(72)包括：一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关、第一起动控制单元、第一三相全桥逆变器、第一桥式不控整流电路、第一发电控制单元、第一励磁功率电路和第二桥式不控整流电路。第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式。
[0015]第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第一桥式不控整流电路的输入端连接，第一桥式不控整流电路的输出正端与三号开关的第一触点连接，三号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接，一号主断路器(401)的第二接口与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入正端连接，第一桥式不控整流电路的输出负端与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入负端连接。
[0016]第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与二号开关的第一触点连接，二号开关的第二触点分别与第一三相全桥逆变器的输出端连接，第一三相全桥逆变器的输入正端与一号开关的第一触点连接，一号开关的第二触点与二号主断路器(402)的第一接口连接，二号主断路器(402)的第二接口与第一直流/直流变换器(73)的输出正端连接，第一三相全桥逆变器的输入负端与第一直流/直流变换器(73)的输出负端连接。
[0017]第一永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式，第一永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与五号开关的第一触点连接，五号开关的第二触点分别与第二桥式不控整流电路的输入端连接，第二桥式不控整流电路的输出正端分别与四号开关的第一触点、第一励磁功率电路的输入正端连接，第二桥式不控整流电路的输出负端分别与第一励磁功率电路的输入负端、第一三相全桥逆变器的输入负端连接，四号开关的第二触点与一号开关的第二触点连接，第一励磁功率电路的输出端分别与第一励磁绕组两端连接。
[0018]一号第一相电流传感器、一号第二相电流传感器检测获得的第一三相全桥逆变器输出电流信号，传输至第一起动控制单元，一号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号，传输至第一发电控制单元，一号电压传感器检测获得的第一桥式不控整流电路的输出端电压信号，传输至第一发电控制单元。第一位置传感器检测获得的内装式起动发电机转子位置信号，传输至第一起动控制单元。第一发电控制单元输出开关控制信号，分别控制
一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关闭合或断开。
[0019]进一步的，在本实施例中，内装式发电机系统/驱动电机系统(71)包括：第三桥式不控整流电路、第四桥式不控整流电路、第二励磁功率电路、第二发电控制单元、第一电动控制单元、第二电动控制单元、第二三相全桥逆变器、第三三相全桥逆变器、六号开关、七号开关、八号开关、九号开关、十号开关和十一号开关。
[0020]第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式，第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第三桥式不控整流电路的输入端连接，第三桥式不控整流电路的输出正端与六号开关的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，包括：第一电动涵道风扇(1)中的第一风扇(13)与第一驱动电机(11)同轴连接，第二电动涵道风扇(2)中的第二风扇(23)与第二驱动电机(21)同轴连接；第一驱动电机(11)的电气接口、第二驱动电机(21)的电气接口、内装式发电机(31)的电气接口、内装式起动发电机(32)的电气接口和组合动力装置电动发电机(61)的电气接口连接配电系统(7)；低压蓄电池(91)、高压蓄电池(92)、低压电气负载(93)、高压电气负载(94)的电气接口连接配电系统(7)；在配电系统(7)中：第一驱动电机(11)、第二驱动电机(21)和内装式发电机(31)连接内装式发电机系统/驱动电机系统(71)；内装式起动发电机(32)连接内装式起动发电机系统(72)；组合动力装置电动发电机(61)、高压蓄电池(92)和高压电气负载(94)连接组合动力装置电动发电机系统(76)；低压蓄电池(91)和低压电气负载(93)连接低压直流汇流条(75)；内装式发电机系统/驱动电机系统(71)连接一号主断路器(401)，一号主断路器(401)连接内装式起动发电机系统(72)，内装式起动发电机系统(72)连接二号主断路器(402)，二号主断路器(402)连接第一直流/直流变换器(73)，第一直流/直流变换器(73)连接组合动力装置电动发电机系统(76)，组合动力装置电动发电机系统(76)连接三号主断路器(403)，三号主断路器(403)连接第二直流/直流变换器(74)，第二直流/直流变换器(74)连接低压直流汇流条(75)。2.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，还包括：内装式起动发电机系统(72)包括：一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关、第一起动控制单元、第一三相全桥逆变器、第一桥式不控整流电路、第一发电控制单元、第一励磁功率电路和第二桥式不控整流电路；第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式。3.根据权利要求2所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第一桥式不控整流电路的输入端连接，第一桥式不控整流电路的输出正端与三号开关的第一触点连接，三号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接，一号主断路器(401)的第二接口与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入正端连接，第一桥式不控整流电路的输出负端与内装式发电机系统/驱动电机系统(71)的输入负端连接；第一电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与二号开关的第一触点连接，二号开关的第二触点分别与第一三相全桥逆变器的输出端连接，第一三相全桥逆变器的输入正端与一号开关的第一触点连接，一号开关的第二触点与二号主断路器(402)的第一接口连接，二号主断路器(402)的第二接口与第一直流/直流变换器(73)的输出正端连接，第一三相全桥逆变器的输入负端与第一直流/直流变换器(73)的输出负端连接。4.根据权利要求3所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，第一永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式，第一永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与五号开关的第一触点连接，五号开关的第二触点分别与第二桥式不控整流电路的
输入端连接，第二桥式不控整流电路的输出正端分别与四号开关的第一触点、第一励磁功率电路的输入正端连接，第二桥式不控整流电路的输出负端分别与第一励磁功率电路的输入负端、第一三相全桥逆变器的输入负端连接，四号开关的第二触点与一号开关的第二触点连接，第一励磁功率电路的输出端分别与第一励磁绕组两端连接；一号第一相电流传感器、一号第二相电流传感器检测获得的第一三相全桥逆变器输出电流信号，传输至第一起动控制单元，一号励磁电流传感器检测获得的励磁绕组电流信号，传输至第一发电控制单元，一号电压传感器检测获得的第一桥式不控整流电路的输出端电压信号，传输至第一发电控制单元。第一位置传感器检测获得的内装式起动发电机转子位置信号，传输至第一起动控制单元。第一发电控制单元输出开关控制信号，分别控制一号开关、二号开关、三号开关、四号开关、五号开关闭合或断开。5.根据权利要求1所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，内装式发电机系统/驱动电机系统(71)包括：第三桥式不控整流电路、第四桥式不控整流电路、第二励磁功率电路、第二发电控制单元、第一电动控制单元、第二电动控制单元、第二三相全桥逆变器、第三三相全桥逆变器、六号开关、七号开关、八号开关、九号开关、十号开关和十一号开关；第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形连接方式，第二电励磁双凸极电机的三相电枢绕组的输出端分别与第三桥式不控整流电路的输入端连接，第三桥式不控整流电路的输出正端与六号开关的第一触点连接，六号开关的第二触点与一号主断路器(401)的第一接口连接，一号主断路器(401)的第二接口与内装式起动发电机系统(72)的输入正端连接；第三桥式不控整流电路的输出负端与内装式起动发电机系统(72)的输入负端连接。6.根据权利要求5所述的用于混合电推进飞行器的高压直流电力系统，其特征在于，第二永磁励磁机的三相电枢绕组采用星形连接方式，第二永磁励磁机的三相电枢绕组的输出端分别与七号开关的第一触点连接，七号开关的第二触点分别与第四桥式不控整流电路的输入端连接，第四桥式不控整流电路的输出正端与第二励磁功率电路的输入正端连接，第四桥式不...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立，朱锡庆，张卓然，张美琳，李进才，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：