电气系统技术方案

本公开涉及电气系统，提供了用于将旋转电机与气体涡轮滑阀连接的电气系统201。一种此类电气系统201包括：第一双绕组旋转电机111，该第一双绕组旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接并包括第一三相子机111‑1和第二三相子机111‑2；第二双绕组旋转电机113，该第二双绕组旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接并包括第三三相子机113‑1和第四三相子机113‑2；一组N＝4个双向转换器电路401‑404，该一组N＝4个双向转换器电路用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换，每个双向转换器电路具有相关联的索引n＝(1,…,N)，并且对于所有n，第n个双向转换器电路的ac侧与第n个三相子机连接。第一转换器电路401的dc侧与第三转换器电路403的dc侧连接，第二转换器电路402的dc侧与第四转换器电路404的dc侧连接。

【技术实现步骤摘要】
电气系统
本公开涉及用于将旋转电机与旋转机器诸如气体涡轮滑阀连接的电气系统。
技术介绍
在航空航天中，人们提倡采用更多电动引擎(MEE)和更多电动飞行器(MEA)概念，以大幅减少它们带来的燃料消耗和复杂性。例如，一种已知的飞行器构型在其引擎中包括既能够作为马达又能够作为发电机运行的电机，以便于在飞行过程中生成电功率，还有利于引擎的启动和空气涡轮启动器的移除。这种已知飞行器的一种引擎构型包括联接到双滑阀涡轮风扇的高压滑阀的此类电机。另一种构型包括联接到三滑阀涡轮风扇的中压滑阀的此类电机。然而，维修经验证明，此类构型中的发电方式有时可能并且确实会失效。此外，装置的电气方面被认为是复杂的系统，因此不能采用快速的认证方法。这对容错设计提出了要求。提供单一的容错是公认的惯例，其依据是生存系统发生故障之前的平均时间足够长。越来越期望促进气体涡轮引擎的滑阀之间的功率传递。研究表明，可能会延长部件寿命并提高燃料消耗率，这在短途任务中可能是显著的。其他研究表明，使用电气系统增强核心气体涡轮允许减小涡轮机械的尺寸。然而，显然，如果采取极端位置以使车辆的安全飞行依赖于这种电功率增强系统，则所述系统必须具有必要的容错能力，以促进在出现故障时继续运行。这种要求可概况为在存在单个故障的情况下可调度引擎，即，即使已发生单个故障，电气系统仍可以容忍不会引起危害性或灾难性事件的另一个故障。除了用于客机的涡轮风扇的开发以外，诸如电动垂直起降(EVTOL)飞行器的车辆也在开发中，它们需要类似的方法来保证运行安全。短期建议配置有冗余涡轮发电机，为电动螺旋桨提供动力。出于重量管理的目的，涡轮发电机可能是单滑阀气体涡轮。与受益于轴功率传递的多滑阀涡轮风扇引擎类似，这种装置对于促进涡轮发电机之间的容错功率传递是有益的，例如以允许在行程中再点火。因此，本专利技术的目的是提供一种用于将旋转电机连接到气体涡轮滑阀的电气系统。根据前面的论述内容，将会知道，气体涡轮滑阀可以构成相同引擎或不同引擎的一部分。
技术实现思路
本专利技术涉及用于将旋转电机与旋转机器连接的电气系统，该旋转机器可包括例如气体涡轮滑阀。因此，本专利技术还涉及包括此类电气系统的气体涡轮，以及包括两个气体涡轮和此类电气系统的布置结构。在一个方面，电气系统包括：第一双绕组旋转电机，该第一双绕组旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第一三相子机和第二三相子机；第二双绕组旋转电机，该第二双绕组旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第三三相子机和第四三相子机；一组N＝4个双向转换器电路，该一组N＝4个双向转换器电路用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换，每个双向转换器电路具有相关联的索引n＝(1,…,N)，并且对于所有n，第n个双向转换器电路的ac侧与第n个三相子机连接；以及第一转换器电路的dc侧与第三转换器电路的dc侧连接，并且第二转换器电路的dc侧与第四转换器电路的dc侧连接。在一个实施方案中：第一转换器电路的dc侧和第三双向转换器电路的dc侧连接到第一dc输出总线；以及第二转换器电路的dc侧和第四双向转换器电路的dc侧连接到第二dc输出总线。在一个实施方案中，与第一dc输出总线的连接是经由第一开关阵列的，并且与第二dc输出总线的连接是经由第二开关阵列的。在一个实施方案中，第一开关阵列和第二开关阵列各自包括：第一输入端，该第一输入端与该转换器电路中的一个转换器电路连接；第二输入端，该第二输入端与该转换器电路中的另一个转换器电路连接；输出端，该输出端与所述dc输出总线中的一个dc输出总线连接；第一开关，该第一开关位于第一输入端与输出端之间；第二开关，该第二开关位于第二输入端与输出端之间；汇流条，该汇流条跨接在第一输入端和第二输入端上，该汇流条包括第三开关。在一个实施方案中，第一开关阵列和第二开关阵列被配置为在无故障条件下运行，其中第一开关和第二开关闭合，并且第三开关断开。在一个实施方案中，第一开关阵列和第二开关阵列被配置为在第一故障条件下运行，其中第二开关闭合，并且第一开关和第三开关断开。在一个实施方案中，电气系统还包括控制电路，该控制电路被配置为：响应于对第一三相子机与第一转换器电路之间的故障的识别，在第一故障条件下运行第一开关阵列；以及响应于对第二三相子机与第二转换器电路之间的故障的识别，在第一故障条件下运行第二开关阵列。在一个实施方案中，第一开关阵列和第二开关阵列被配置为在第二故障条件下运行，其中第一开关闭合，并且第二开关和第三开关断开。在一个实施方案中，电气系统还包括控制电路，该控制电路被配置为：响应于对第三三相子机与第三转换器电路之间的故障的识别，在第二故障条件下运行第一开关阵列；以及响应于对第四三相子机与第四转换器电路之间的故障的识别，在第二故障条件下运行第二开关阵列。在一个实施方案中，第一开关阵列和第二开关阵列被配置为在第三故障条件下运行，其中第三开关闭合，并且第一开关和第二开关断开。在一个实施方案中，电气系统还包括控制电路，该控制电路被配置为：响应于对第一开关阵列的输出端与第一dc输出总线之间的故障的识别，在第三故障条件下运行第一开关阵列；以及响应于对第二开关阵列的输出端与第二dc输出总线之间的故障的识别，在第三故障条件下运行第二开关阵列。在一个实施方案中，开关是dc接触器。在另一方面，提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎具有低压滑阀和高压滑阀，并且还包括前述类型的电气系统，其中第一气体涡轮滑阀是低压滑阀，并且第二气体涡轮滑阀是高压滑阀。在另一方面，提供了一种布置结构，该布置结构包括：第一气体涡轮引擎，所述第一气体涡轮引擎具有第一滑阀；第二气体涡轮引擎，所述第二气体涡轮引擎与所述第一气体涡轮引擎不同并且具有第二滑阀；以及前述类型的电气系统，其中第一气体涡轮滑阀是第一气体涡轮引擎的第一滑阀，并且第二气体涡轮滑阀是第二气体涡轮引擎的第二滑阀。附图说明现在将仅通过示例的方式参考附图来描述实施方案，附图仅为示意图并且未按比例绘制，并且在附图中：图1示出了用于飞行器的涡轮风扇引擎的总体布置结构，该涡轮风扇引擎在其每个滑阀上包括旋转电机；图2示出了用于连接图1的电机的电气系统；图3是图1的双绕组电机的示意图；图4是图2的电气系统的实施方案的单线图；并且图5是图4的开关阵列中的一个开关阵列的单线图。具体实施方式图1用于飞行器的引擎101的总体布置结构示于图1中。在本实施方案中，引擎101具有涡轮风扇构型并因此包括导管风扇102，该导管风扇接收进气A并产生两股加压气流：轴向穿过旁路导管103的旁路流B和进入核心气体涡轮的核心流C。核心气体涡轮包括以轴流串的低压压缩机104、高压压缩机10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将旋转电机(111,113)与气体涡轮滑阀连接的电气系统(201)，还包括：/n第一双绕组旋转电机(111)，所述第一双绕组旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第一三相子机(111-1)和第二三相子机(111-2)；/n第二双绕组旋转电机(113)，所述第二双绕组旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第三三相子机(113-1)和第四三相子机(113-2)；/n一组N＝4个双向转换器电路(401-404)，所述一组N＝4个双向转换器电路用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换，所述双向转换器电路中的每个双向转换器电路具有相关联的索引n＝(1,…,N)，并且对于所有n，第n个双向转换器电路的ac侧与第n个三相子机连接；以及/n第一转换器电路(401)的dc侧与第三转换器电路(403)的dc侧连接，并且第二转换器电路(402)的dc侧与第四转换器电路(404)的dc侧连接。/n

【技术特征摘要】
20190910 GB 1913016.01.一种用于将旋转电机(111,113)与气体涡轮滑阀连接的电气系统(201)，还包括：
第一双绕组旋转电机(111)，所述第一双绕组旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第一三相子机(111-1)和第二三相子机(111-2)；
第二双绕组旋转电机(113)，所述第二双绕组旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接，并且包括第三三相子机(113-1)和第四三相子机(113-2)；
一组N＝4个双向转换器电路(401-404)，所述一组N＝4个双向转换器电路用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换，所述双向转换器电路中的每个双向转换器电路具有相关联的索引n＝(1,…,N)，并且对于所有n，第n个双向转换器电路的ac侧与第n个三相子机连接；以及
第一转换器电路(401)的dc侧与第三转换器电路(403)的dc侧连接，并且第二转换器电路(402)的dc侧与第四转换器电路(404)的dc侧连接。


2.根据权利要求1所述的电气系统(201)，其中：
所述第一转换器电路(401)的所述dc侧和所述第三双向转换器电路(403)的所述dc侧连接到第一dc输出总线(206)；以及
所述第二转换器电路(402)的所述dc侧和所述第四双向转换器电路(404)的所述dc侧连接到第二dc输出总线(207)。


3.根据权利要求2所述的电气系统(201)，其中与所述第一dc输出总线(206)的连接是经由第一开关阵列(405)的，并且与所述第二dc输出总线(207)的连接是经由第二开关阵列(406)的。


4.根据权利要求3所述的电气系统(201)，其中所述第一开关阵列(405)和所述第二开关阵列(406)各自包括：
第一输入端(501)，所述第一输入端与所述转换器电路(401-404)中的一个转换器电路连接；
第二输入端(502)，所述第二输入端与所述转换器电路(401-404)中的另一个转换器电路连接；
输出端(503)，所述输出端与所述dc输出总线(206,207)中的一个dc输出总线连接；
第一开关(504)，所述第一开关位于所述第一输入端(501)与所述输出端(503)之间；
第二开关(505)，所述第二开关位于所述第二输入端(502)与所述输出端(503)之间；
汇流条，所述汇流条跨接在所述第一输入端(501)和所述第二输入端(502)上，所述汇流条包括第三开关(506)。


5.根据权利要求4所述的电气系统(201)，其中所述第一开关阵列(405)和所述第二开关阵列(406)被配置为在无故障条件下运行，其中所述第一开关(504)和所述第二开关(505)闭合，并且所述第三开关(506)断开。


6.根据权利要求4或权利要求5所述的电气系统(201)，其中所述第一开关阵列(405)和所述第二开关阵列(406)被配置为在第一故障条件下运行，其中所述第二开关(505)闭合，并且所述第一开关(...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆·P·布鲁斯，斯蒂芬·M·赫斯本德，大卫·F·布鲁克斯，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB