同步用于电力推进系统的电机技术方案

公开了同步用于电力推进系统的电机。描述了一种电力推进器系统，其包括AC驱动电路，同步电路和控制单元。AC驱动电路包括多个推进器电机、AC功率总线，以及AC发电机，AC发电机将AC电功率传送到AC功率总线以用于同时地驱动多个推进器电机。同步电路被配置为每次使来自于多个推进器电机的单一推进器电机与AC发电机同步。控制单元被配置为：响应于确定该单一推进器电机与AC发电机不同步，通过使同步电路与该单一推进器电机接合，保持该单一推进器电机与AC发电机之间的同步性。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
一些飞机或者船舶使用涡轮电力分布推进(TeDP)系统以用于将来自于机载发电机的电功率分布到一个或多个推进器。每一个推进器可以包括用于驱动以一定速度旋转的螺旋桨或风扇的电动机，以便于积极地影响交通工具的空气动力学和流体动力学性能。驱动每一个推进器电机的电功率可以来自于发电机，该发电机由涡轮轴电机所驱动。当TeDP系统依靠DC分布系统以用于将电功率从AC发电机分布到一个或者多个AC推进器电机时，TeDP系统可以依靠设置在每个推进器电机处的专用的转换器，其将DC分布系统的输出转换回到合适的AC电功率量以用于为推进器供电。每一种专用的转换器可能会遭受不期望的大规模和大重量的困扰。另外，对DC的每一次整流和专用的转换器将不期望的损耗引入到系统中，这导致系统低效率并且增加热负荷。一些TeDP系统试图通过使用来自于发电机的具有可变频率的AC功率直接地驱动每一个推进器电机来避免归因于专用转换器的大规模和大重量。例如，一些TeDP系统放弃使用DC分布系统和相关联的转换器，而改为依靠可变频率的AC微电网(microgrid)，此AC微电网将电功率直接从涡轮发电机分布到推进器电机。尽管节约了尺寸和重量，但直接使用AC微电网分布系统对推进器电机供电可能会带来一些挑战。例如，在启动期间，并且在推进器的瞬态负载期间，每一个推进器电机必须保持与发电机的速度同步性。如果发电机与推进器电机之间的同步性丢失(例如，由于扭矩尖峰(spike))，TeDP系统可能会不能够驱动推进器风扇或螺旋桨，并且飞机或船舶可能失去推力。
技术实现思路
在一个示例中，本公开涉及一种具有AC驱动电路的电力推进系统，该电路包括多个推进器电机、AC功率总线，以及AC发电机，该AC发电机将AC电功率传送到AC功率总线以用于同时地驱动多个推进器电机。电力推进系统进一步包括同步电路和控制单元，该同步电路被配置为每次使来自于多个推进器电机的单一推进器电机与AC发电机同步，该控制单元配置为：响应于确定单一推进器电机与AC发电机不同步，通过使同步电路与单一推进器电机接合，保持单一推进器电机与AC发电机之间的同步性。在另一个示例中，本公开涉及一种电力推进系统，其包括：用于确定来自于推进器电机组的单一推进器电机与发电机不同步的装置、用于从发电机仅分离单一推进器电机的装置，以及用于仅使单一推进器电机与同步电路接合的装置，该同步电路由推进器电机组所共享。电力推进系统进一步包括：用于确定单一推进器电机与发电机同步的装置、用于从同步电路仅分离单一推进器电机的装置，以及用于使单一推进器发动与发电机接合的装置。在一个示例中，本公开涉及一种方法，其包括：响应于确定来自于电力推进系统的推进器电机组的单一推进器电机与电力推进系统的发电机不同步，由控制单元仅使单一推进器电机与电力推进系统的同步电路接合，该同步电路由推进器电机组所共享；以及，响应于确定单一推进器电机与发电机同步，由控制单元使单一推进器电机从同步电路分离。一个或者多个示例的细节将在附图和下文的描述中被阐述。本专利技术的其他特征、目的和优点将会从说明书和附图，以及权利要求书中变得显而易见。附图说明图1是根据本公开的一个或多个方面描绘示例电力推进系统的概念图，该电力推进系统被配置为保持多个推进器电机与共享的功率源之间的同步。图2是根据本公开的一个或多个方面描绘由示例控制单元执行的示例操作的流程图，该控制单元被配置为保持图1中的示例性的电力推进系统的多个推进器电机与共享的功率源之间的同步。图3A-3D是根据本公开的一个或多个方面描绘在启动期间以及在示例电力推进系统使多个推进器电机与共享的功率源同步时的图1的示例电力推进系统的概念图。图4A-4D是根据本公开的一个或多个方面描绘在运行期间以及在示例电力推进系统使多个推进器电机与共享的功率源同步时的图1的示例电力推进系统的概念图。具体实施方式通常，本公开的技术和电路可以使电力推进系统(诸如在飞机或者船舶上的涡轮电力分布功率(TeDP)系统)能够利用单一的、低功率的同步电路(简称为“同步电路”)来使多个推进器与共享的功率源(例如，发电机)单独地同步。系统使用智能的低功率同步电路(尺寸设计成每次启动并同步单一推进器)，而不是利用高功率的同步电路(能处理多个推进的同时启动和同步)。随着时间的推移，单一的低功率同步电路被配置为独立地接合并辅助每一个推进器，由于每一个推进器可能会与共享的功率源失去同步(例如，由于扭矩尖峰)。在一些示例中，此技术和电路都可以应用于固定速度和可变速度的功率源两者，以及固定间距和可变间距的螺旋桨或者风扇两者。系统在确定推进器电机与AC发电机是否同步时可以管理可变间距的水平和可变速度的水平。另外，在一些示例中，系统可以与其他组件或者系统协调，诸如功率源控制器，以及用于获得合适的运行速度(诸如在启动期间优选用于同步和启动蚀刻的特定发电机速度)的其他控制器。图1是根据本公开的一个或多个方面的描绘作为示例电力推进器系统的系统1的概念图，该系统配置为保持多个推进器电机6A-6N(整体地，“电机6”)与共享的功率源2之间的同步。电力推进系统1是可以在一些船舶或飞机上找到的频率可变的、三相AC分布系统，其用于将电功率分配到一个或多个推进器电机。系统1包括AC驱动电路14、同步(“同步”)电路4，以及控制单元12。AC驱动电路14包括AC发电机2、多个推进器电机6，以及隔离装置5A-5H(整体地，“隔离装置5”)。同步电路4包括由整流器8、转换器9和能量源10制成的DC链接电路。AC驱动电路14分配由AC发电机2所提供的AC电功率流，随着功率行进经过AC功率总线16，以便同时地驱动多个推进器电机6。AC发电机2代表可变频率的任意高电压或者高电流，AC功率源用于诸如系统1的电力推进系统中。例如，AC发电机2可以是涡轮轴发电机，其由发动机或者能够产生电功率来区段一个或多个推进器电机(诸如电机6)的其他类型的机器所驱动。在一些示例中，AC发电机2可以具有独立的多组绕组，多组绕组专用于每一个电机6(基本上每台电机6一个机器)或者专用于电机6的子组。在其他的示例中，AC发电机2仅具有与所有的电机6相关联的共享的一组绕组。多个推进器电机6的每一个代表任何一种类型的电机，其用于接收由电力推进系统所提供的AC电功率。电机6在图1中被示为用于飞机或船舶的推进器电机，例如，用于驱动螺旋桨。电机6可以包括另外的传感器和/或反馈电路以用于提供返回到系统1的组件的信息(例如，电压、电流、速度、频率、相位等)，这些信息用于控制电机6，诸如，同步电路4的控制单元12和转换器9。AC功率总线16是频率可变的。AC电总线被配置为将AC发电机2所产生的电流分配到每一个电机6。隔离装置5代表选择性地可控制用于从总线16隔离系统1的多种组件的隔离装置。也就是，隔离装置5可配置用于阻断电压、中断电流并且在物理上隔离在系统1的多种组件处的从总线16接收电功率的导体。隔离装置5的示例包括功率断路器、开关、转换器、或者可配置用于使电子组件电耦接到电总线以及使电子组件从电总线电解耦(例如，连接和断开连接)的任何其他类型的电隔离装置。例如，隔离装置5C可以包括一个或多个开关，当其接通时，将电机6B的电输入端电耦合到功率总线16以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力推进系统，其包括：AC驱动电路，所述AC驱动电路包括：多个推进器电机；AC功率总线；和AC发电机，其将AC电功率传送到所述AC功率总线，以用于同时地驱动所述多个推进器电机；同步电路，配置为单独地使来自于所述多个推进器电机的单一推进器电机与所述AC发电机同步，每次同步一个推进器电机；以及控制单元，配置为：响应于确定所述单一推进器电机与所述AC发电机不同步，通过使所述同步电路与所述单一推进器电机接合来保持所述单一推进器电机与所述AC发电机之间的同步性。

【技术特征摘要】
2015.06.10 US 62/173,6901.一种电力推进系统，其包括：AC驱动电路，所述AC驱动电路包括：多个推进器电机；AC功率总线；和AC发电机，其将AC电功率传送到所述AC功率总线，以用于同时地驱动所述多个推进器电机；同步电路，配置为单独地使来自于所述多个推进器电机的单一推进器电机与所述AC发电机同步，每次同步一个推进器电机；以及控制单元，配置为：响应于确定所述单一推进器电机与所述AC发电机不同步，通过使所述同步电路与所述单一推进器电机接合来保持所述单一推进器电机与所述AC发电机之间的同步性。2.如权利要求1所述的电力推进系统，其中，所述同步电路配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：将从由所述AC发电机传送的AC电功率导出的同步电功率输出到所述单一推进器电机以用于驱动所述单一推进器电机与所述AC发电机同相位。3.如权利要求2所述的电力推进系统，其中，所述同步电路配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：响应于确定所述单一推进器电机正在以满足运行速度阈值的速度运行，抑制输出所述同步电功率。4.如权利要求2-3中任一项所述的电力推进系统，其中，所述同步电路进一步地配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：抑制将同步电功率输出到所述多个推进器电机的除了所述单一推进器电机以外的每一个。5.如权利要求1-4中任一项所述的电力推进系统，其中，所述同步电路配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：利用所述同步电功率，将所述推进器电机的频率调节到由所述AC发电机传送的AC电功率的频率的容忍阈值之内。6.如权利要求1-5中任一项所述的电力推进系统，其中，所述同步电路配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：利用所述同步电功率，将所述推进器电机的相移调节到由所述AC发电机传送的AC电功率的频率的容忍阈值之内。7.如权利要求1-6中任一项所述的电力推进系统，其中，所述同步电路配置为通过以下步骤来使所述单一推进器电机与所述AC发电机同步：利用所述同步电功率，将所述推进器电机的电压调节到与所述AC发电机相关联的电压的容忍阈值之内。8.如权利要求1-7中任一项所述的电力推进系统，其中，所述同步电路包括DC链接电路，所述DC链接电路包括整流器和转换器，其中，所述整流器配置为基于由所述AC发电机传送的AC电功率来将DC电信号提供到转换器，并且所述转换器配置为基于从所述整流器接收的所述DC电信号或基于所述AC总线来输出同步电功率，以用于驱动所述单一推进器电机与所述AC发电机同相位。9.如权利要求8所述的电力推进系统，其中，所述DC链接电路进一步地包括能量源，以用于在与由所述AC发电机传送的AC电功率相关联的潜在的损失条件期间同步所述DC信号。10.如权利要求8-9中任一项所述的电力推进系统，其中，所述DC链接电路具有足够的额定功率以用于每次仅驱动来自于所述多个推进器电机的单一推进器电机。11.如权利要求1-10中任一项所述的电力推进系统，其中，所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·阿姆斯特朗，M·J·布莱克维尔德，A·M·波尔曼，
申请(专利权)人：劳斯莱斯股份有限公司，劳斯莱斯北美技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US