[发明专利]航空发动机起动器/发电机以及控制器

权利要求书

1.一种航空器起动和发电系统，包括：

起动器/发电机，其包括具有转子和定子的主电机、具有转子和定子的励磁机以及具有转子和定子的永磁发电机；和

逆变器/变流器/控制器，其被连接到所述起动器/发电机并产生AC功率以在起动模式下驱动所述起动器/发电机，以及在发电模式下把从所述起动器/发电机获得的AC功率转化为DC功率，

其中所述逆变器/变流器/控制器包括转子位置测量设备，用于基于从所述起动器/发电机获得的电流和电压信号测量所述起动器/发电机的各自转子的角位置，转子位置测量设备不包括机械位置传感器，所述转子位置测量设备包括用于当各自的转子转速低于规定转速时进行转子位置估计的高注频估计设备，以及用于当各自的转子转速等于或高于规定转速时进行转子位置估计的电压模式估计设备。

2.一种航空器起动和发电系统，包括：

起动器/发电机，其包括主电机、励磁机以及永磁发电机；和

控制器，用于控制所述起动器/发电机；

其中，所述起动器/发电机被配置成以在起动模式作为起动器运行从而起动所述航空器的原动机，并在发电模式下作为发电机运行以从所述原动机产生功率从而在所述原动机已被起动之后给所述航空器的其他部件提供功率，

其中，在所述起动模式下，所述控制器进行所述起动器的转子位置的无传感器估计，其中所述控制器包括：a)高注频估计单元，用于当所述起动器的转速低于规定转速时进行所述起动器的转子位置的无传感器估计，b)电压模式无传感器单元，用于当所述起动器的转速等于或高于规定转速时进行所述起动器/发电机的转子位置的无传感器估计。

3.如权利要求2的航空器起动和发电系统，其中，所述控制器包含用于确定所述起动器的a相和b相电流的设备，所述确定设备包括空间矢量脉宽调制(SVPWM)单元，

其中所述高注频估计单元包含：

用于把一对正弦波形叠加到所述空间矢量脉宽调制(SVPWM)单元的输入上的设备；和

用于确定a相电流和b相电流对叠加到所述SVPWM单元的输入上的一对正弦波形响应的设备；

其中所述起动器的转子位置信息被作为其中的结果被获得。

4.如权利要求3的航空器起动和发电系统，其中，该对正弦波形是彼此正交的并处于相同的载波频率。

5.如权利要求2的航空器起动和发电系统，其特征在于，所述电压模式无传感器估计单元包含：

用于得到α和β人工磁链的设备，其中所述α和β限定成α轴对应于所述起动器/发电机的主定子的a相绕组，β轴对应于超前α轴90度的轴；和

用于从所述α和β人工磁链中确定所述起动器的旋转角的设备。

6.如权利要求5的航空器起动和发电系统，其中，所述α和β人工磁链被限定为λ′_α和λ_β′，其中所述起动器的旋转角θ由以下方程确定：

θ＝tan^-1(λ′_β/λ′_α)。

7.如权利要求2的航空器起动和发电系统，其中，该主电机包括逆变器，该系统还包括：

自动磁场衰减单元，其包括自动磁场衰减环，所述自动磁场衰减单元被配置成以测量从所述逆变器获得的线-线电压，以把变换施加到所述线-线电压，以执行所述变换的输出的矢量求和以及以把所述矢量求和作为反馈信号反馈到所述自动磁场衰减环，

其中，所述自动磁场衰减环被提供到逆变器，从而防止所述逆变器在所述起动模式期间饱和。

8.如权利要求7的航空器起动和发电系统，还包括：

近似统一的功率因数控制单元，被配置成以把规定电流分布施加到所述主电机从而引起所述主电机运行于近似统一的功率因数区域。

9.如权利要求8的航空器起动和发电系统，其中，所述规定电流分布是d轴电流分布，该d轴电流分布控制所述电机转子和所述主电机定子之间的气隙中的磁场。