电动飞机的双余度电推进系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动飞机的双余度电推进系统及其控制方法，所述电动飞机的双余度电推进系统包括两个控制通道，一个控制通道对双余度电动机进行转速的闭环控制，一个控制通道根据另一通道输出的实际转矩信息对双余度电动机进行转矩的闭环控制，进而实现第一电机控制器和第二电机控制器的电流均衡，当任一控制通道发生故障时，故障通道中电机控制器封锁对三相绕组的

【技术实现步骤摘要】
电动飞机的双余度电推进系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电动飞机的电推进领域，特别提供了一种电动飞机的电推进系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]随着人们对环境问题的日益重视以及航空领域对废气排放等污染物愈发严格的控制，各种形式的电动飞机和飞行器将会逐步取代和淘汰传统燃油机型
。
电推进系统作为电动飞机的核心系统，将对电动飞机的发展起到至关重要的作用
。
[0003]随着电动飞机动力需求的增加，电推进系统的功率也需相应增加
。
大功率电推进系统在功率器件选型
、
输配电系统设计等方面均相对困难
。
同时，对于仅有一套电推进系统的电动飞机而言，如采用单余度设计，当系统发生故障时会导致飞机丧失全部动力，不利于提高飞机的安全性
。
[0004]因此，提出一种新型的电动飞机的电推进系统，以提高大功率飞机电推进系统的安全性和可靠性，成为亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电动飞机的电推进系统及其控制方法，以解决现有电推进系统存在的问题
。
[0006]本专利技术提供的技术方案是：一种电动飞机的双余度电推进系统，用于控制飞机螺旋桨旋转，为飞机提供动力，所述电动飞机的双余度电推进系统包括：第一电机控制器
、
第二电机控制器
、
油门量调节单元和双余度电动机，其中，所述双余度电动机内设置机械及电气相对隔离的第一三相绕组和第二三相绕组，所述双余度电动机的转子与飞机螺旋桨连接，用于带动飞机螺旋桨旋转，所述第一电机控制器与所述第一三相绕组连接并组成所述电动飞机的双余度电推进系统的第一控制通道，所述第二电机控制器与所述第二三相绕组连接并组成所述电动飞机的双余度电推进系统的第二控制通道，所述油门量调节单元与所述第一电机控制器和所述第二电机控制器连接，当所述第一控制通道和所述第二控制通道均处于正常状态时，所述油门量调节单元向所述第一电机控制器发送油门量信息，所述第一电机控制器根据所述油门量信息通过所述第一三相绕组调整所述双余度电动机的转子的转速，实现对所述双余度电动机的转速的闭环控制，所述第二电机控制器根据所述第一电机控制器输出的转矩信息通过所述第二三相绕组调整所述第二电机控制器的输出转矩，实现对所述双余度电动机的转矩的闭环控制，进而实现第一电机控制器和第二电机控制器的电流均衡，当所述第一控制通道或所述第二控制通道发生故障时，故障通道中电机控制器封锁对三相绕组的
PWM
脉冲输出
、
使故障通道退出电网
、
非故障通道中的电机控制器根据所述油门量调节单元发送来的油门量信息对所述双余度电动机的转速进行控制，并对最大转速进行限制
。
[0007]优选，所述油门量调节单元包括机械油门和数字油门
。
[0008]进一步优选，所述第一控制通道还包括与所述第一电机控制器连接的第一动力电池组，所述第二控制通道还包括与第二电机控制器连接的第二动力电池组，所述第一动力电池组和第二动力电池组分别用于为所述第一电机控制器和第二电机控制器提供直流动力电，当所述第一动力电池组或第二动力电池组发生故障时，断开故障通道的动力电池组与电机控制器的连接并通过非故障通道中的电机控制器对所述双余度电动机的转速进行控制
。
[0009]进一步优选，所述电动飞机的双余度电推进系统还包括动力控制系统，所述动力控制系统与所述第一电机控制器
、
第二电机控制器
、
第一动力电池组和第二动力电池组连接，所述动力控制系统用于接收所述第一电机控制器
、
第二电机控制器
、
第一动力电池组和第二动力电池组发送来的关于所述第一控制通道及第二控制通道的故障状态信息
、
断开故障通道的动力电池组与电机控制器的连接
、
向非故障通道中的电机控制器发出对双余度电动机进行转速控制的指令
。
[0010]进一步优选，所述双余度电动机内设置有第一旋转变压器和第二旋转变压器，所述第一电机控制器和第二电机控制器与所述第一旋转变压器和第二旋转变压器一一对应连接，分别用于根据所述第一旋转变压器或第二旋转变压器输出的信号确定所述双余度电动机的转速，所述第一电机控制器和第二电机控制器还分别用于对所述第一旋转变压器和第二旋转变压器进行故障判断并上报至动力控制系统，当所述第一旋转变压器存在故障时，所述第一电机控制器封锁第一三相绕组的
PWM
脉冲输出
、
使第一控制通道退出电网
、
所述动力控制系统下达指令使第二电机控制器对双余度电动机进行转速控制，当所述第二旋转变压器存在故障时，所述第二电机控制器封锁第二三相绕组的
PWM
脉冲输出
、
使第二控制通道退出电网
、
所述动力控制系统下达指令使第一控制器对双余度电动机进行转速控制
。
[0011]本专利技术还提供了一种电动飞机的双余度电推进系统控制方法，采用上述的电动飞机的双余度电推进系统，所述电动飞机的双余度电推进系统控制方法如下：
[0012]当所述第一控制通道和所述第二控制通道均处于正常状态时，第一电机控制器接收油门量调节单元发送来的油门量信息并根据所述油门量信息通过所述第一三相绕组调整所述双余度电动机的转子的转速，实现对所述双余度电动机的转速的闭环控制，第二电机控制器获取所述第一电机控制器的输出转矩信息并根据所述转矩信息通过所述第二三相绕组调整所述第二电机控制器的输出转矩实现对所述双余度电动机的转矩的闭环控制，进而实现第一电机控制器和第二电机控制器的电流均衡；
[0013]当所述第一控制通道或所述第二控制通道发生故障时，故障通道中电机控制器封锁对三相绕组的
PWM
脉冲输出
、
使故障通道退出电网
、
非故障通道中的电机控制器根据所述油门量调节单元发送来的油门量信息对所述双余度电动机的转速进行控制，并对最大转速进行限制
。
[0014]优选，所述电动飞机的双余度电推进系统控制方法还包括如下步骤：
[0015]所述第一电机控制器根据所述双余度电动机的转速确定所述第一电机控制器的输出转矩并将所述输出转矩发送至所述第二电机控制器作为所述第二电机控制器的给定转矩
。
[0016]进一步优选，所述电动飞机的双余度电推进系统的油门量调节单元包括机械油门和数字油门，所述电动飞机的双余度电推进系统控制方法还包括调整所述机械油门或数字
油门作为主油门信号并向所述第一电机控制器或第二电机控制器发送的步骤
。
[0017]进一步优选，所述电动飞机的双余度电推进系统的第一控制通道还包括与所述第一电机控制器连接的第一动力电池组，所述第二控制通道还包括与第二电机控制器连接的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电动飞机的双余度电推进系统，用于控制飞机螺旋桨
(5)
旋转，为飞机提供动力，其特征在于，所述电动飞机的双余度电推进系统包括：第一电机控制器
(1)、
第二电机控制器
(2)、
油门量调节单元
(3)
和双余度电动机
(4)
，其中，所述双余度电动机
(4)
内设置机械及电气相对隔离的第一三相绕组
(41)
和第二三相绕组
(42)
，所述双余度电动机
(4)
的转子与飞机螺旋桨
(5)
连接，用于带动飞机螺旋桨
(5)
旋转，所述第一电机控制器
(1)
与所述第一三相绕组
(41)
连接并组成所述电动飞机的双余度电推进系统的第一控制通道，所述第二电机控制器
(2)
与所述第二三相绕组
(42)
连接并组成所述电动飞机的双余度电推进系统的第二控制通道，所述油门量调节单元
(3)
与所述第一电机控制器
(1)
和所述第二电机控制器
(2)
连接，当所述第一控制通道和所述第二控制通道均处于正常状态时，所述油门量调节单元
(3)
向所述第一电机控制器
(1)
发送油门量信息，所述第一电机控制器
(1)
根据所述油门量信息通过所述第一三相绕组
(41)
调整所述双余度电动机
(4)
的转子的转速，实现对所述双余度电动机
(4)
的转速的闭环控制，所述第二电机控制器
(2)
根据所述第一电机控制器
(1)
输出的转矩信息通过所述第二三相绕组
(42)
调整所述第二电机控制器
(2)
的输出转矩，实现对所述双余度电动机
(4)
的转矩的闭环控制，进而实现第一电机控制器
(1)
和第二电机控制器
(2)
的电流均衡，当所述第一控制通道或所述第二控制通道发生故障时，故障通道中电机控制器封锁对三相绕组的
PWM
脉冲输出
、
使故障通道退出电网
、
非故障通道中的电机控制器根据所述油门量调节单元
(3)
发送来的油门量信息对所述双余度电动机
(4)
的转速进行控制，并对最大转速进行限制
。2.
根据权利要求1所述电动飞机的双余度电推进系统，其特征在于：所述油门量调节单元
(3)
包括机械油门和数字油门
。3.
根据权利要求1所述电动飞机的双余度电推进系统，其特征在于：所述第一控制通道还包括与所述第一电机控制器
(1)
连接的第一动力电池组
(6)
，所述第二控制通道还包括与第二电机控制器
(2)
连接的第二动力电池组
(7)
，所述第一动力电池组
(6)
和第二动力电池组
(7)
分别用于为所述第一电机控制器
(1)
和第二电机控制器
(2)
提供直流动力电，当所述第一动力电池组
(6)
或第二动力电池组
(7)
发生故障时，断开故障通道的动力电池组与电机控制器的连接并通过非故障通道中的电机控制器对所述双余度电动机
(4)
的转速进行控制
。4.
根据权利要求3所述电动飞机的双余度电推进系统，其特征在于：还包括动力控制系统
(8)
，所述动力控制系统
(8)
与所述第一电机控制器
(1)、
第二电机控制器
(2)、
第一动力电池组
(6)
和第二动力电池组
(7)
连接，所述动力控制系统
(8)
用于接收所述第一电机控制器
(1)、
第二电机控制器
(2)、
第一动力电池组
(6)
和第二动力电池组
(7)
发送来的关于所述第一控制通道及第二控制通道的故障状态信息
、
断开故障通道的动力电池组与电机控制器的连接
、
向非故障通道中的电机控制器发出对双余度电动机
(4)
进行转速控制的指令
。5.
根据权利要求4所述电动飞机的双余度电推进系统，其特征在于：所述双余度电动机
(4)
内设置有第一旋转变压器和第二旋转变压器，所述第一电机控制器
(1)
和第二电机控制器
(2)
与所述第一旋转变压器和第二旋转变压器一一对应连接，分别用于根据所述第一旋转变压器或第二旋转变压器输出的信号确定所述双余度电动机
(4)
的转速，所述第一电机控制器
(1)
和第二电机控制器
(2)
还分别用于对所述第一旋转变压器和第二旋转变压器进行故障判断并上报至动力控制系统
(8)
，当所述第一旋转变压器存在故障时，所述第一电机
控制器封锁第一三相绕组的
PWM
脉冲输出

【专利技术属性】
技术研发人员：樊馨月，姜望，张宇，杨凤田，宋晓明，王书礼，梁宇，
申请(专利权)人：辽宁通用航空研究院，
类型：发明
国别省市：