用于发电机的阻尼系统技术方案

一种阻尼系统能够包括设置成测量发电机的驱动轴的转速波动的幅度的传感器，并且能够包括连接到传感器和发电机的前馈电路。前馈电路能够确定通过由发电机驱动的负载电容和负载电阻来形成的相位角、基于幅度和相位角来计算电压信号值并且能够根据电压信号值来调整由发电机提供的并且在负载电阻两端的DC链路电压。电压。电压。

【技术实现步骤摘要】
用于发电机的阻尼系统

技术介绍

[0001]发电机能够由具有不均匀的转速或转矩的驱动轴来驱动，不均匀的转速或转矩能够导致驱动轴的不需要的振荡或机械剪切。例如，飞行器能够从诸如燃气涡轮引擎的原动机将旋转提供到驱动轴。已知的是，使用在驱动轴中插入的机械阻尼器来降低驱动轴的扭转振荡。但在其中重量或体积的参数是重要的应用中（例如在飞行器中），机械阻尼器消耗宝贵的空间并且增加重量。此外，机械阻尼器可能不动态地适应于变化的转矩条件。还已知的是，提供通过改变阻尼器上的电气负载的大小来吸收机械转矩中的波动的电气阻尼器。然而，发电机上的电气负载可能是恒定功率负载，其通过在电压变化时并没有吸收或多或少的功率来响应发电机电压中的变化。因此已知的是，使用电容器将发电机的整流的输出滤波，这可无功地吸收与机械转矩中的波动不同相的电气负载中的起伏（fluctuation）。然而在这样的系统中依然存在一些功率损失。

技术实现思路

[0002]在一个方面中，公开了用于阻尼发电机的驱动轴中的扭转振荡的阻尼系统，该发电机在负载电阻两端提供直流（DC）链路电压，该负载电阻通过平滑DC链路电压的DC链路电容器并联（shunt）。该阻尼系统能够包括设置成测量驱动轴的转速波动的幅度的传感器以及连接到传感器和发电机的前馈电路。该前馈电路能够具有配置成确定通过负载电阻和DC链路电容器的负载电容来形成的相位角的模块，并且能够基于幅度和相位角来计算电压信号值，并且能够根据电压信号值来调整DC链路电压。
[0003]在另一个方面中，公开有能够包括发电机和连接在发电机和恒定功率负载之间的整流器的功率电路。该发电机能够在恒定功率负载和负载电阻两端提供DC链路电压。该功率电路能够包括并联负载电阻的、用于平滑DC链路电压的DC链路电容器，并且能够进一步包括设置成测量发电机中的转速波动的幅度的传感器。前馈电路能够被连接到传感器和发电机，并且前馈电路的模块能够配置成确定通过负载电阻和DC链路电容器的负载电容来形成的相位角。前馈电路能够进一步包括基于幅度和相位角来计算电压信号值，并且能够包括根据电压信号值来调整DC链路电压。
[0004]在又一方面中，公开有阻尼发电机的驱动轴中的扭转振荡的方法，该发电机在负载电阻两端提供直流（DC）链路电压，该负载电阻通过平滑DC链路电压的DC链路电容器并联。该方法能够包括确定驱动轴的转速波动的幅度。该方法能够进一步包括确定通过负载电阻和DC链路电容器的负载电容来形成的相位角。该方法能够进一步包括在前馈电路中基于幅度和相位角来计算电压信号值。该方法能够进一步包括根据电压信号值来调整DC链路电压。
附图说明
[0005]图1图示了根据本文中描述的各种方面的用于提供DC链路电压的发电机的阻尼系统。
[0006]图2图示了根据本文中描述的各种方面的用于具有整流器的驱动恒定功率负载的发电机的阻尼系统。
[0007]图3A图示了根据本文中描述的各种方面的图1和2中的发电机的驱动轴的转速波动的图表。
[0008]图3B图示了根据本文中描述的各种方面的指示由驱动轴传送的波动功率中的变化的图3A的转速波动的幅度的图表。
[0009]图3C图示了根据本文中描述各种方面的在相位上从转速波动偏移的图1和2的DC链路电压的调整的图表。
[0010]图3D图示了根据本文中描述的各种方面的由图3C的阻尼系统提供的功率阻尼的图表。
[0011]图4图示了根据本文中描述的各种方面的用于调整图1和2的阻尼系统中的DC链路电压的前馈电路。
具体实施方式
[0012]如可领会，基于本公开，在本领域中存在有对于用来吸收发电机的驱动轴的机械转矩或转速中的波动的电气阻尼器的需求。此外，在本领域中存在有对于与发电机的恒定功率负载集成的电气阻尼器的需求。另外，在本领域中存在有对于在在发电机的整流器的输出处存在滤波电容器的情况下吸收或反射不需要的波动功率的电气阻尼器的需求。
[0013]参考图1，在本公开的一个方面中，能够将阻尼系统10与具有驱动轴14并且在负载电阻（R）40两端提供直流（DC）链路电压18的发电机12组合。DC链路电容器50能够具有平滑发电机12的DC链路电压18的负载电容（C）52。例如，DC链路电压18能够是具有交流（AC）纹波（alternating current ripple）的整流器输出，其需要低通滤波以便为负载电阻40提供稳定的调节的DC链路电压18。例如，由负载电阻40表示的电气负载可容忍DC链路电压18的+/
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5%、10%或20%的变化并且能够要求DC链路电容器50将噪声或高频分量滤出。诸如燃气涡轮引擎的原动机70能够将标称速率的旋转72提供到驱动轴14，所述驱动轴14具有到发电机12的轴输入15。另外，驱动轴14将具有扭转振荡（或转速波动）。负载电阻40能够将基本上恒定的机械负载反射到轴输入15，所述轴输入15在没有阻尼作用的情况下能够维持或加剧转速波动。
[0014]现在也转到图3，转速波动能够是稳定周期的（例如由正弦波表示的），其具有转速波动幅度22和转速波动相位26，或者在转速波动幅度22或转速波动相位26方面变化之前它能够以角频率24持续有限数量的循环，或者它能够是脉冲的或间歇的，这取决于与原动机70、驱动轴14和发电机12关联的部件的稳定性。例如，无阻尼的发电机可向驱动轴提供恒定的马力负载，这能够促使转速波动正向地或负向地（positively or negatively）起反应。发电机12能够是高效率的能量转换器，并且由发电机12传递的电功率能够导致近似相同的在轴输入15处提供的机械功率。例如，传送到轴输入15的超过90%的机械功率能够表现为负载电阻40和负载电容52两端的电功率。发电机效率也能够低于90%。
[0015]继续看图1，在一方面中，阻尼系统10能够包括波动传感器20，所述波动传感器20被设置成测量驱动轴14的转速波动幅度22。波动传感器20能够通过机械、电气或无线方式来连接到驱动轴14或发电机12，并且还能够提供驱动轴14的转速、转矩、马力、频率或加速
度的指示。阻尼系统10能够进一步包括连接到波动传感器20和发电机12的前馈电路30。前馈电路30的模块32能够配置成确定通过负载电阻和DC链路电容器50的负载电容52来形成的DC链路相位角34。DC链路相位角34能够定义发电机12的RC负载46的功率与电压关系，RC负载46包括与负载电容52并联的负载电阻40。模块32能够进一步配置成基于转速波动幅度22和DC链路相位角34来计算电压信号值80，并且配置成根据电压信号值80来调整DC链路电压18。有益地，基于转速波动幅度22和DC链路相位角34来调整DC链路电压18能够在RC负载46中提供阻尼功率，所述阻尼功率基本上阻尼驱动轴14中的扭转振荡或消除驱动轴14中的扭转振荡。
[0016]在阻尼系统10的方面中，前馈电路30能够将电压信号值80的量值（未示出）设置成与转速波动的转速波动幅度22成比例，使得DC链路电压18随着驱动轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于阻尼发电机的驱动轴中的扭转振荡的阻尼系统，所述发电机在负载电阻两端提供直流（DC）链路电压，所述负载电阻通过平滑所述DC链路电压的DC链路电容器并联，所述阻尼系统包括：测量装置，提供以下中的至少一个的指示：扭矩、马力、频率或所述驱动轴的加速度；以及连接到所述测量装置和所述发电机的前馈电路，所述前馈电路配置成：确定通过所述负载电阻和所述DC链路电容器的负载电容来形成的相位角；基于来自所述测量装置的指示和所确定的相位角来计算电压信号值；并且根据所述电压信号值来调整所述DC链路电压。2.如权利要求1所述的阻尼系统，其中所述驱动轴的转速波动是基于来自所述测量装置的指示来确定的。3.如权利要求2所述的阻尼系统，其中电压信号的幅度与所述转速波动的幅度成比例。4.如权利要求3所述的阻尼系统，其中所调整的DC链路电压的相位从所述转速波动偏移了所述相位角。5.如权利要求2所述的阻尼系统，其中所述测量装置配置成测量所述转速波动的角频率。6.如权利要求5所述的阻尼系统，其中所述相位角被计算为所述角频率、所述负载电容和所述负载电阻的乘积的二分之一的反正切。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开宇，PR热曼，D伍德伯恩，
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：