用于为飞行器发电的系统技术方案

用于飞行器的发电系统(10)，包括：具有高压轴并输出气流以致动自由式涡轮机(22)的燃气涡轮机(14)，多相永磁发电机(PMG 12)，该多相永磁发电机耦合到燃气涡轮机并且能够输出用于通过第一转换装置向飞行器的初级供电网(30)供电的第一交流电压，该自由式涡轮机和永磁发电机与燃气涡轮机的高压轴同心地安装在同一驱动轴(24)上，安装在高压轴上能够确保燃气涡轮机的起动的起动器，该起动器是能够输出用于向飞行器的次级供电网和燃气涡轮机的辅助装备(37)供电的第二交流电压的永磁起动器/发电机(PMS/G 28)，并且第一转换装置包括由管理单元(34)控制的两个第一AC/DC转换器(32A、32B)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于为飞行器发电的系统专利技术背景本专利技术涉及飞机和其他旋翼机的推进的电气化的领域，并且更具体而言，本专利技术涉及集成用于飞行器的涡轮发电机的新架构的发电系统。目前，在燃气涡轮机方面，主要有两种技术：连接式涡轮机(例如APU)或自由式涡轮机(例如，直升机涡轴发动机或飞机涡桨发动机)。主要集中在后一种涡轮机上，它由集成了自由式涡轮机的高压体和低压体组成。为了制造涡轮发电机，自由式涡轮机必须与发电机相关联。存在若干种涡轮发电机技术，但它们并不总是适应飞行器的推进所需的不同功能和操作模式。专利技术的目标和概要因此，本专利技术提出了一种用于飞行器的发电系统，该系统集成了用于更通用的航空涡轮发电机的新架构并且开发了包括在100KW和1MW之间(通常为500KW)的电功率。这一目标用飞行器的发电系统实现，包括：具有高压轴并输出气流以致动自由式涡轮机的燃气涡轮机，其特征在于，其进一步包括多相永磁发电机，该多相永磁发电机耦合到燃气涡轮机并且能够输出用于通过第一转换装置向飞行器的初级供电网供电的第一交流电压，自由式涡轮机和永磁发电机与燃气涡轮机的高压轴同心地安装在同一驱动轴上，安装在高压轴上能够确保燃气涡轮机的起动的起动器，该起动器是能够输出用于向飞行器的次级供电网和燃气涡轮机的辅助装备供电的第二交流电压的永磁起动器/发电机，并且所述第一转换装置优选地包括由管理单元控制的两个第一AC/DC转换器。将起动器/发电机和永磁发电机集成到该系统中允许获得良好的效率和良好的功率密度。然而，在没有监测元件的情况下，输出电压直接取决于旋转速度和所递送的功率。另外，通过这样的布置，在两个第一(有利地双向)转换器中的一个发生故障的情况下，另一个可以通过第二转换器继续向初级供电网或甚至向次级供电网和辅助装备提供电力。有利地，该系统进一步包括布置在永磁起动器/发电机和初级供电网之间的用于将所述第二交流电压转换为第二直流电压的第二转换装置。所述第二转换装置优选地包括由管理单元控制的第二AC/DC(有利地双向)转换器。通过这样的布置，除了当两个第一转换器已经活跃时由初级网络上的第二转换器提供的附加功率之外，在永磁发电机中发生内部故障的情况下，第一相关转换器可以容易地被切断，并且仍然活跃的另一第一转换器可被用于通过第二转换器来将该永磁发电机(当后者是多相发电机时)去磁通(deflux)。另外，在正常操作中，第二转换器允许将来自永磁起动机/发电机的功率传输到初级供电网，并且从而执行从HP到LP的传输，反之亦然。这允许通过减少各种裕度，并且特别是浪涌裕度来优化涡轮机的尺寸。优选地，所述管理单元包括允许检测多相永磁发电机的绕组处的故障的监视功能，检测到的故障可能是匝间短路或发电机和AC/DC转换器之间的相-相短路或相-中性短路。有利地，所述初级供电网包括电池或超级电容器类型的至少一个电源或储电单元，并且所述次级供电网包括电池或超级电容器类型的至少一个电源或储电单元。本专利技术还涉及包括如上所述的发电系统的飞行器。附图的简要描述通过阅读以下藉助于参照附图指示但非限制给出的描述，本专利技术将被更好地理解，其中：-图1示出了根据本专利技术的航空涡轮发电机的架构，-图2解说了图1的航空涡轮发电机的主要操作模式，以及-图3A到3E描述了在图2的不同操作模式下实现的功率流。本专利技术的实施例的详细描述图1示出了根据本专利技术的用于飞行器的发电系统10，其包括耦合到燃气涡轮机14以形成通常所称的航空涡轮发电机的发电机12。通常包括压缩机16、一个或多个燃烧室(燃气发生器18)和动力涡轮机或高压涡轮机20的燃气涡轮机是包括自由式涡轮机22的类型。自由式涡轮机22和发电机12与称为高压轴26的轴同心地安装到同一驱动轴24上，该高压轴26支撑压缩机16和动力涡轮机20。该支撑轴还支撑确保燃气涡轮机的起动的电起动器/发电机28。机械地连接到自由式涡轮机22的发电机12是通过由管理单元34控制的两个第一有利地双向的AC/DC转换器32A、32B形成的第一转换装置连接到初级供电网30的永磁发电机(PMG)。这两个转换器各自根据由PMG输出的第一交流电压来输出第一直流电压。机械连接到高压轴26的电起动器/发电机28是永磁起动器/发电机(PMS/G)，其为燃气涡轮机的次级网络36和辅助装备38(诸如燃料喷射泵或润滑和冷却装置)供电。它还经由第二转换装置被连接到初级供电网30，该第二转换装置由也受管理单元34控制的有利地双向的AC/DC转换器40形成。转换器40根据由PMS/G输出的第二交流电压来输出第二直流电压。确保进入燃气发生器18的空气压缩的压缩机16可以包括一级或多级，并且可以是轴向或离心类型的，或者由两者的组合形成。接收从燃气发生器18导出的气流的动力涡轮机20可以包括一级或多级，并且可以是径向的或离心的，或者由两者的组合形成。航空涡轮发电机的管理通常由管理单元34来确保，该管理单元34包括检索诸测量并向其提供命令(特别是用于起动和停止燃气发生器18或甚至将永磁发电机12去磁通)的专用计算器。该计算器可以进一步集成监视功能，该监视功能允许检测永磁发电机12处的内部故障，并且特别是其绕组处的短路。图2结合图3A至3E解说了本专利技术的航空涡轮发电机的主要操作模式以及在这些不同模式期间实现的功率流。为了本公开的清楚起见，没有示出允许在诸操作模式之间切换、从管理单元34选择性地致动并且布置在系统10的不同元件之间的各种接触器。在起动模式(起动-图3A)中，连接到PMS/G28的第二AC/DC转换器40以逆变器模式来被使用，以便以允许燃气发生器18的起动的点火速度驱动高压轴26并为该起动所需的辅助装备38供电。作为逆变器的第二转换器的这一操作涉及从初级供电网30吸取电力，这意味着后者包括(例如电池或超级电容器类型的)至少一个电源或储电单元以允许该初始吸取。在当前模式(正常-图3B)下，燃气涡轮机14则处于运行中，除辅助装备38外，PMS/G28还向次级供电网36供电。由自由式涡轮机22驱动的PMG12依次向初级供电网30供电。应当注意，由于第二AC/DC转换器40的双向性，可能在该电流模式中将功率从PMG穿你到PMS/G，并且相反地(即高压和低压轴之间的功率传递)经由该转换器。根据当前模式，可能切换到待机模式(待机-图3C)，其中燃气发生器18关闭，但高压轴26和自由式涡轮机22分别由PMS/G28和PMG12以允许该燃气发生器快速重新点火的速度从初级供电网30驱动。应注意的是，为了使发电机12和28在电动机模式中操作，与之前的起动模式一样，有必要经由储电单元(或任何其他电源，诸如举例而言，另一涡轮发电机或辅助组)汲取初级供电网30上的电力，以确保不同的转换器32A、32B、40作为逆变器操作。同样，次级供电网36继续向辅助装备38供电，这意味着该次级网络与初级网络一样也包括电源(然而，该电源也可以经由第二转换器40来自初级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行器的发电系统(10)，包括具有高压轴并输出气流以致动自由式涡轮机(22)的燃气涡轮机(14)，/n其特征在于，它进一步包括多相永磁发电机(PMG 12)，所述多相永磁发电机耦合到所述燃气涡轮机并且能够输出用于通过第一转换装置(32A、32B)向所述飞行器的初级供电网(30)供电的第一交流电压，所述自由式涡轮机和所述永磁发电机与所述燃气涡轮机的高压轴同心地安装在同一驱动轴(24)上，/n安装在所述高压轴上能够确保所述燃气涡轮机的起动的起动器，/n所述起动器是能够输出用于向所述飞行器的次级供电网(36)和所述燃气涡轮机的辅助装备(38)供电的第二交流电压的永磁起动器/发电机(PMS/G28)，并且所述第一转换装置包括由管理单元(34)控制的两个第一AC/DC转换器(32A、32B)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180727 FR 18570091.一种用于飞行器的发电系统(10)，包括具有高压轴并输出气流以致动自由式涡轮机(22)的燃气涡轮机(14)，
其特征在于，它进一步包括多相永磁发电机(PMG12)，所述多相永磁发电机耦合到所述燃气涡轮机并且能够输出用于通过第一转换装置(32A、32B)向所述飞行器的初级供电网(30)供电的第一交流电压，所述自由式涡轮机和所述永磁发电机与所述燃气涡轮机的高压轴同心地安装在同一驱动轴(24)上，
安装在所述高压轴上能够确保所述燃气涡轮机的起动的起动器，
所述起动器是能够输出用于向所述飞行器的次级供电网(36)和所述燃气涡轮机的辅助装备(38)供电的第二交流电压的永磁起动器/发电机(PMS/G28)，并且所述第一转换装置包括由管理单元(34)控制的两个第一AC/DC转换器(32A、32B)。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一AC/DC转换器是双向的。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，它进一步包括布置在所述永磁起动器/发电机(28)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·罗吉尔，S·佩蒂邦，JP·H·萨兰纳，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：法国;FR