电气系统技术方案

本公开涉及电气系统。一种此类电气系统包括：与第一气体涡轮滑阀机械地联接的第一旋转电机和与第二气体涡轮滑阀机械地联接的第二旋转电机，每个所述电机具有相同的偶数N≥4个相位，每个相位具有各自的索引n＝(1,…,N)，并且每个相位包含相同数量P≥1的以P重构型缠绕的线圈，其中相邻相位径向分开2π/NP机械弧度；用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换的第一组N个双向转换器电路，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第一旋转电机的第n相位中的P个线圈连接；以及用于在ac与dc之间进行来回转换的第二组N个双向转换器电路，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第二旋转电机的第n相位中的所述P个线圈连接。

【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。在本说明书中，为清楚和简洁起见，将以下数学符号分配给对象。其间具有有序关系的对象的集合可以表示为成员序列。对于长度为N的有限序列σ，每个成员具有标识该成员在序列中的位置的相关联的索引n。如本文所用，序列的长度由大写字母表示，而变量表示由等效的小写字母表示的序列成员的索引。以这种方式，在本文中可以简洁地定义序列的每个成员的特性。例如，令序列α的长度N＝8，使得所述成员各自具有相关联的索引n。可以指出，对于所有n≡0(mod2)，第n个成员都具有特性X。这样，对偶数索引的成员定义了具体特性。这与必须阐明第二成员、第四成员、第六成员和第八成员中的每个成员具有特性X形成对比。因此可以看出，对于具有在数学上定义的子序列上共享的特性的大长度序列，可以极大地改进简洁性。此外，假设我们希望描述多个序列的成员之间的链接。例如，令序列β的长度为P＝3，而令序列γ的长度也为P＝3。因此，两个序列的成员具有与其相关联的索引p。给定这些定义，我们可以简单地说，对于所有p＝(1…P)，序列β的第p个成员链接到序列γ的第p个成员。这与必须阐明序列β的第一个成员链接到序列γ的第一个成员、序列β的第二个成员链接到集合γ的第二个成员并且序列β的第三个成员链接到序列γ的第三个成员形成对比。尽管这些陈述是等效的，但应当理解，通过使用此前所说明的符号，可以实现简洁性的显著改善。
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，一种电气系统包括：与第一气体涡轮滑阀机械地联接的第一旋转电机和与第二气体涡轮滑阀机械地联接的第二旋转电机，每个所述电机具有相同的偶数N≥4个相位，每个相位具有各自的索引n＝(1，...，N)，并且每个相位包含相同数量P≥1的线圈，所述线圈以P重(P-plex)构型缠绕，其中相邻相位径向分开2π/NP机械弧度；用于在交流电(ac)与直流电(dc)之间进行来回转换的第一组N个双向转换器电路，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与第一旋转电机的第n相位中的P个线圈连接；用于在ac与dc之间进行来回转换的第二组N个双向转换器电路，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与第二旋转电机的第n相位中的P个线圈连接；其中，对于所有n，所述第一组中的第n个转换器电路的dc侧与所述第二组中的第n个转换器电路的dc侧连接，以促进第一气体涡轮滑阀与第二气体涡轮滑阀之间的dc功率传递。在一个实施方案中，N＝4。在一个实施方案中，P＝2，使得线圈以双重构型缠绕。在一个实施方案中，电气系统还包括用于与R通道电气网络连接的数量为1≤R≤N/2的dc输出端，其中每个dc输出端具有各自的索引r＝(1，...，R)。在一个实施方案中，对于所有r，第r个dc输出端与第一组和第二组两者中的满足n(modR)≡r的第n个转换器电路的dc侧连接。在一个实施方案中，R＝2。在一个实施方案中，电气系统还包括N个开关阵列，所述N个开关阵列均具有各自的索引n，其中对于所有n，第n个开关阵列被配置为将第一组和第二组中的第n个转换器电路连接到对应的dc输出端。在一个实施方案中，每个开关阵列包括：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dc输出端连接；求和节点，第一输入端、第二输入端和输出端连接到该求和节点；第一开关，该第一开关位于第一输入端与求和节点之间；第二开关，该第二开关位于第二输入端与求和节点之间；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，开关阵列被配置为在以下条件下运行：非故障条件，其中第一开关和第二开关闭合并且第三开关断开；第一故障条件，其中第一开关闭合并且第二开关和第三开关断开；第二故障条件，其中第二开关闭合并且第一开关和第三开关断开；第三故障条件，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，第一开关、第二开关和第三开关都具有相同的电气额定值。在一个实施方案中，每个开关阵列包括：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dc输出端连接；求和节点，第一输入端、第二输入端和输出端与该求和节点连接；第一开关，该第一开关位于第一输入端与求和节点之间；第二开关，该第二开关位于求和节点与输出端之间。在一个实施方案中，开关阵列被配置为在以下条件下运行：非故障条件，其中第一开关本文档来自技高网...

【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第一旋转电机(111)和第二旋转电机(113)，所述第一旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接，所述第二旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接，每个所述电机(111，113)具有相同的偶数N≥4个相位，每个相位具有各自的索引n＝(1，...，N)，并且每个相位包含相同数量P≥1的线圈，所述线圈以P重构型缠绕，其中相邻相位径向分开2π/NP机械弧度；/n第一组(203)N个双向转换器电路，所述第一组N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，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第一旋转电机(111)的第n相位中的所述P个线圈连接；/n第二组(204)N个双向转换器电路，所述第二组N个双向转换器电路用于在ac与dc之间进行来回转换，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第二旋转电机(113)的第n相位中的所述P个线圈连接；/n其中，对于所有n，所述第一组(203)中的第n个转换器电路的dc侧与所述第二组(204)中的第n个转换器电路的dc侧连接，以促进所述第一气体涡轮滑阀与所述第二气体涡轮滑阀之间的dc功率传递。/n...

【技术特征摘要】
20190910 GB 1913017.81.一种用于将旋转电机(111，113)与气体涡轮滑阀连接的电气系统(201)，还包括：
第一旋转电机(111)和第二旋转电机(113)，所述第一旋转电机与第一气体涡轮滑阀机械地联接，所述第二旋转电机与第二气体涡轮滑阀机械地联接，每个所述电机(111，113)具有相同的偶数N≥4个相位，每个相位具有各自的索引n＝(1，...，N)，并且每个相位包含相同数量P≥1的线圈，所述线圈以P重构型缠绕，其中相邻相位径向分开2π/NP机械弧度；
第一组(203)N个双向转换器电路，所述第一组N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，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第一旋转电机(111)的第n相位中的所述P个线圈连接；
第二组(204)N个双向转换器电路，所述第二组N个双向转换器电路用于在ac与dc之间进行来回转换，每个转换器电路具有各自的索引n，并且与所述第二旋转电机(113)的第n相位中的所述P个线圈连接；
其中，对于所有n，所述第一组(203)中的第n个转换器电路的dc侧与所述第二组(204)中的第n个转换器电路的dc侧连接，以促进所述第一气体涡轮滑阀与所述第二气体涡轮滑阀之间的dc功率传递。


2.根据权利要求1所述的电气系统(201)，其中N＝4。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的电气系统(201)，其中P＝2，使得所述线圈以双重构型缠绕。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的电气系统(201)，还包括用于与R通道电气网络(206)连接的数量为1≤R≤N/2的dc输出端，其中每个dc输出端具有各自的索引r＝(1，...，R)。


5.根据权利要求4所述的电气系统(201)，其中对于所有r，第r个dc输出端与所述第一组(203)和所述第二组(204)两者中的满足n(modR)≡r的所述第n个转换器电路的所述dc侧连接。


6.根据权利要求5所述的电气系统(201)，还包括N个开关阵列(411-412；601-604；601’；913-914；1015-1017；1101-1102)，所述N个开关阵列均具有各自的索引n，其中对于所有n，第n个开关阵列被配置为将所述第一组(203)和所述第二组(204)中的所述第n个转换器电路连接到对应的所述dc输出端。


7.根据权利要求6所述的电气系统(201)，其中每个开关阵列(601’)包括：
第一输入端(801)，所述第一输入端与所述转换器电路中的一个转换器电路连接；
第二输入端(802)，所述第二输入端与所述转换器电路中的另一个转换器电路连接；
输出端(803)，所述输出端与所述dc输出端连接；
求和节点，所述第一输入端(801)、所述第二输入端(802)和所述输出端(803)连接到所述求和节点；
第一开关(804)，所述第一开关位于所述第一输入端(801)与所述求和节点之间；
第二开关(805)，所述第二开关位于所述第二输入端(802)与所述求和节点之间；
汇...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·F·布鲁克斯，格雷厄姆·P·布鲁斯，斯蒂芬·M·赫斯本德，
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