CN109951119A - 一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** - Google Patents
一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN109951119A CN109951119A CN201910190997.4A CN201910190997A CN109951119A CN 109951119 A CN109951119 A CN 109951119A CN 201910190997 A CN201910190997 A CN 201910190997A CN 109951119 A CN109951119 A CN 109951119A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- excitation
- excitation system
- level formula
- rectifier
- brushless synchronous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明提供了一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁***，主要包括励磁机和整流器。为了降低起动/发电励磁***的冗余性，省略了励磁***的控制器，采取直接激磁的方式，简化了励磁***结构，降低了成本；同时，利用半桥整流电路替代全桥整流电路，在低效率工作区的两相短路以及三相短路模态下，可以获得更高效率的整流输出。
Description
技术领域
本发明属航空起动/发电***整流技术领域，具体涉及一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁***，可以解决三级式航空起动/发电机励磁***由于整流器换相而导致输出能力不足问题。
背景技术
起动/发电一体化是指在传统三级式无刷发电机的基础上进行改造，使其具有起动能力，能够顺利起动航空发动机。随着大型飞机的迅猛发展，起动/发电一体化在现代航空技术中的地位越来越重要。起动/发电机中的励磁***由励磁机与整流器组成，该***输出能力的大小，是起动/发电技术的关键。在发电阶段由于高转速的原因，励磁***是可以为主电机提供足够的励磁电流的；然而在低速起动阶段，由于旋转转速太低，励磁***基本难以为主电机提供足够的励磁电流去激磁。所以，在低速起动阶段如何获得足够的励磁电流是必须解决的问题。
最早期的三级式无刷同步发电机中整流器为半桥整流电路配合分流电阻的结构，比如专利CN105305727A，其励磁***是传统的直流电对励磁机励磁，然后再与整流器配合。这种结构的主要特点是利用分流电阻来减轻整流电路的电流承载压力，保护整流电路，但是由于分流电阻的存在，使得励磁机三相绕组、分流电阻、主电机励磁绕组避开了整流电路模块，直接构成回路，这样虽然有较高的安全性，但是极大的浪费了一部分能量。这种结构只应用于高速发电阶段，较高的运行速度本身就可以产生更多的能量为主电机提供足够的励磁电流，即使浪费了很大一部分能量也能够满足主电机励磁，所以这种结构能够正常使用于传统发电技术中。
然而，起动/发电技术中所面临的是静止以及低速阶段励磁***难以为主电机提供足够励磁电流的问题，众所周知全桥整流电路的输出功率是半桥整流电路的四倍，带相同直流负载时，输出电压为2倍，电流也为2倍。所以，在起动/发电技术领域里励磁***中的励磁机均采用交流励磁，整流器结构均为全桥整流，如专利CN105553211A，CN104935214A等，而之前的半桥整流电路由于效率太低都已不再使用。
为了获得更高功率密度的励磁***去缓解起动/发电技术中起动阶段励磁不足的问题，其励磁机的绕组匝数一般较大，导致励磁机有较大的电感；为了增加励磁***输出，主电机的励磁绕组电阻值会设计的较小(同等电压下，电流会更大)；同时为了满足过载考核需求，需要励磁机输出很大的励磁电流；为了充分利用起动的所有能量，一般励磁机的激磁旋转磁场与转子旋转的方向相反，以获得更高的相对转速来增加其输出能力，使得励磁机的转子侧频率增加。这种大电感、大电流与高频率场合会使得整流器处于第三种工作模态——两相换相以及三相换相模态，而传统的三相桥式电路在这种状态下输出能力有限，使得整流器的输出效率极低，进一步恶化了起动/发电技术中起动阶段励磁能力不足的问题。为了解决这一问题，专利CN105553211A，CN104935214A等均利用励磁控制器采取低频率的电压对励磁机进行激磁。虽然这种外加励磁控制的方式能解决励磁问题，但是需要额外的一套控制器去控制励磁机，起动结束后该控制器完全不工作，相当冗余。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁***。为了降低起动/发电励磁***的冗余性，省略了励磁***的控制器，采取直接激磁的方式；同时，利用半桥整流电路替代全桥整流电路，为主电机提供更高的励磁输出。
一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁***，其特征在于：主要包括励磁机和整流器；其中，励磁机采用航空电源115V/400Hz交流激磁，反向旋转磁场激磁；整流器为半桥整流电路，整流电路所使用的整流二极管为型号性能均相同的不可控整流管。
本发明的有益效果是：由于采用航空电源直接激磁的方法，省掉励磁控制器，简化了励磁***结构，降低了成本；由于采用半桥整流电路替代全桥整流电路，在低效率工作区的两相短路以及三相短路模态下，可以获得更高效率的整流输出。
附图说明
图1是本发明的三级式无刷同步起动/发电励磁***的示意图
图2是传统的三级式无刷同步起动/发电励磁***的示意图
图3是全桥整流电路的输出特性图
图4是全桥整流与半桥整流的输出电流与旋转转速的关系对比图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
如图1中的虚框所示，本发明提供了一种三级式无刷同步起动/发电机励磁***。其主要包括励磁机和整流器。其中，励磁机采取航空电源115V/400Hz直接交流激磁，反向旋转磁场激磁；整流器为半桥整流电路，整流电路所使用的整流二极管为型号性能均相同的不可控整流管。
图2中的虚框为传统的三级式无刷同步起动/发电机励磁***，本发明与其的主要差别在于：本发明去掉了传统三级式无刷同步起动/发电励磁***中的励磁机控制器，直接采取航空电源115V/400Hz交流电励磁，可以极大地降低***成本(励磁机控制器的价格约占总控制器价格的一半，占总***的1/4)，但是这种做法也会降低三级式无刷同步起动/发电机励磁***的输出能力。但本发明通过利用半桥整流电路去替代全桥整流电路，反而可以大幅提高励磁输出能力，在一定程度上解决了励磁能力不足的问题。
图3给出了全桥整流电路的U-I输出特性，第Ⅰ模态是指正常工作以及两相换相的状态，一般条件下，大部分整流器均处于该状态，此时全桥整流器的输出功率是传统半桥整流电路的4倍。如果想获得更大的励磁电流(比如直流负载电阻的变小)，整流器模态会逐渐由第Ⅰ模态向第Ⅱ、Ⅲ模态过渡。由于航空电机的高功率密度、主电机大电流需求以及直接使用115V/400Hz激磁，整流器很可能处于第Ⅲ模态。在这种模态下，半桥整流电路的输出功率反而接近全桥整流电路的2倍。
如图4所示，在115V/400Hz激磁条件下，励磁机随着转速上升，半桥整流电路的输出结果(圆圈○所示数据)均在11.5A左右，全桥整流电路的输出结果(正方形□所示数据)均在8A左右。可以看出，半桥整流输出电流约为全桥输出电流的1.5倍，效率约为2倍。因此，本发明在一定程度上能够解决传统三级式无刷同步起动/发电***长期以来所面临的低速阶段励磁能力不足的问题。
Claims (1)
1.一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁***，其特征在于：主要包括励磁机和整流器；其中，励磁机采用航空电源115V/400Hz交流激磁，反向旋转磁场激磁；整流器为半桥整流电路，整流电路所使用的整流二极管为型号性能均相同的不可控整流管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910190997.4A CN109951119A (zh) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910190997.4A CN109951119A (zh) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109951119A true CN109951119A (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=67009806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910190997.4A Pending CN109951119A (zh) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109951119A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1510691A2 (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-02 | Honeywell International Inc. | Control apparatus for a starter/generator system |
| CN101449052A (zh) * | 2006-03-24 | 2009-06-03 | 通用电气航空***有限责任公司 | 航空发动机起动器/发电机以及控制器 |
| CN102195427A (zh) * | 2010-03-11 | 2011-09-21 | 南京航空航天大学 | 一种两级式混合励磁无刷同步电机 |
| CN102597489A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-07-18 | 伊斯帕诺-絮扎公司 | 涡轮引擎起动发电机和对其控制的方法 |
| CN103795307A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 通用电气航空***有限责任公司 | 用于启动电机的方法 |
| CN105305727A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-02-03 | 北京曙光航空电气有限责任公司 | 高速交流发电机旋转半波整流桥的保护结构 |
| US20180269818A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-09-20 | Rolls-Royce North American Technologies Inc. | Synchronous electric power distribution startup system |
| CN108923604A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-30 | 南京航空航天大学 | 一种裂相式两相励磁机及起动控制方法 |
-
2019
- 2019-03-14 CN CN201910190997.4A patent/CN109951119A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1510691A2 (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-02 | Honeywell International Inc. | Control apparatus for a starter/generator system |
| CN101449052A (zh) * | 2006-03-24 | 2009-06-03 | 通用电气航空***有限责任公司 | 航空发动机起动器/发电机以及控制器 |
| CN102597489A (zh) * | 2009-10-30 | 2012-07-18 | 伊斯帕诺-絮扎公司 | 涡轮引擎起动发电机和对其控制的方法 |
| CN102195427A (zh) * | 2010-03-11 | 2011-09-21 | 南京航空航天大学 | 一种两级式混合励磁无刷同步电机 |
| CN103795307A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 通用电气航空***有限责任公司 | 用于启动电机的方法 |
| CN105305727A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-02-03 | 北京曙光航空电气有限责任公司 | 高速交流发电机旋转半波整流桥的保护结构 |
| US20180269818A1 (en) * | 2015-12-14 | 2018-09-20 | Rolls-Royce North American Technologies Inc. | Synchronous electric power distribution startup system |
| CN108923604A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-30 | 南京航空航天大学 | 一种裂相式两相励磁机及起动控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 栗伟周: "三相交流励磁***切换单相励磁运行特性分析", 《微特电机》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102195427B (zh) | 一种两级式混合励磁无刷同步电机 | |
| EP2374192B1 (en) | Method for operation of a permanent magnet synchronous machine, and a device in an electric system comprising such a machine | |
| CN109713958A (zh) | 三级式无刷起动/发电机三相交流励磁***及控制方法 | |
| CN112532128A (zh) | 一种航空大功率复合无刷起动发电***及其控制方法 | |
| CN115714517A (zh) | 一种磁悬浮电机发电机 | |
| JP2014513511A (ja) | 航空機用電源 | |
| CN1870393A (zh) | 混合励磁无刷直流起动发电机 | |
| CN103036485A (zh) | 永磁直流电机启动冲击电流抑制装置及其抑制方法 | |
| CN113162354A (zh) | 一种宽转速范围无刷电励磁同步发电机 | |
| CN112234875B (zh) | 一种多相高速永磁同步电机驱动控制*** | |
| CN107332417A (zh) | 基于异步电机自励磁的船舶直流组网电力推进*** | |
| CN109951119A (zh) | 一种三级式航空无刷同步起动/发电励磁*** | |
| CN108649856B (zh) | 电励磁双凸极电机能量回馈***和控制方法 | |
| WO2013020252A1 (zh) | 大型直驱盘式关磁阻风力发电机及其*** | |
| CN211975278U (zh) | 一种风电机组的偏航*** | |
| CN207559825U (zh) | 基于异步电机自励磁的船舶直流组网电力推进*** | |
| CN112821736A (zh) | 盘式对转永磁水力发电机的机侧变流器谐波抑制方法、***及介质 | |
| TWI463068B (zh) | 直驅式風力／潮汐同步發電系統 | |
| GB2416566A (en) | Wind turbine with high temperature superconducting generator | |
| CN215186381U (zh) | 低转速无刷同步电机励磁用的旋转变压器式励磁机 | |
| JP2001339976A (ja) | ブラシレス誘導発電機 | |
| CN214177010U (zh) | 一种采用三相交流电枢绕组励磁机定子的无刷励磁发电机 | |
| Zhou et al. | Aircraft Two-Stage Brushless Wound-Rotor Synchronous Starter-Generator Based on Feedback Excitation | |
| CN107834784A (zh) | 用于起动发电机的开关磁阻电机的定子绕组匝数的设计优化方法 | |
| Shan et al. | Design and comparison of direct-drive stator-PM machines for electric power generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190628 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |