[发明专利]飞行器启动和发电系统

说明书

背景技术

本文中公开的主题一般涉及双向能量转换无刷电动旋转装置的组合，其在启动模式中将电能转换成机械能，在发电模式中将机械能转换成电能。具体地，所述主题涉及飞行器启动和发电系统，其包括三电机组、启动器/发电机(S/G)和基于IGBT的数字控制装置，在本文中称作逆变器/变换器/控制器(ICC)。

目前存在用于飞行器的启动器发电机系统，其既被用来启动飞行器发动机，又在启动之后在发电模式中利用飞行器发动机，从而提供电能以对飞行器上的系统供电。可以从飞行器的涡轮发动机驱动的发电机和变换器(EGC)得到高压直流(DC)电。可以从由飞行器的涡轮发动机驱动的AC发电机或者从DC电到AC电的变换中得到交流(AC)电。已知使用宽带隙装置(a wide band gap device)在飞行器的涡轮发动机驱动的发电机和变换器(EGC)的高压DC系统中或者在由飞行器的涡轮发动机驱动的AC发电机的DC链接电压生成中实现效率。同样，已知使用宽带隙装置在飞行器的涡轮发动机驱动的发电机和变换器(EGC)的AC系统中或者在由飞行器的涡轮发动机驱动的DC发电机的AC链接电压中实现效率。低开关损耗、低导通损耗和高温能力是宽带隙装置的三个优点。

期望控制飞行器的发电系统中的宽带隙装置以便一贯地实现效率。

发明内容

在一方面，飞行器启动和发电系统包括：启动器/发电机，所述启动器/发电机包括主机、励磁机和永磁发电机；具有基于MOSFET的桥配置的逆变器/变换器/控制器(ICC)，ICC连接至所述启动器/发电机，并生成AC电以在启动模式中驱动启动器/发电机，用于启动所述飞行器的原动机，并在所述原动机已经启动之后在所述启动器/发电机的发电模式中将从所述启动器/发电机获得的AC电转换成DC电；以及被配置成驱动基于MOSFET的桥(MOSFET-based bridge)的主桥门极驱动器。主桥门极驱动器在启动模式中使用空间矢量脉宽调制(SVPWM)并且在发电模式中使用基于反向导通的无源整流来驱动基于MOSFET的桥。

在另一方面，一种控制飞行器启动和发电系统的方法，所述飞行器启动和发电系统具有：启动器/发电机，所述启动器/发电机包括主机、励磁机和永磁发电机；逆变器/变换器/控制器(ICC)，所述逆变器/变换器/控制器(ICC)具有基于MOSFET的桥配置，所述基于MOSFET的桥配置与所述主机绕组的电压输出连接，以及主桥门极驱动器，所述主桥门极驱动器被配置成驱动所述基于MOSFET的桥。所述方法包括：如果在启动模式中，将功率供应至所述基于MOSFET的桥，并且在启动模式中使用空间矢量脉宽调制(SVPWM)驱动主基于MOSFET的桥，并且其中，在启动模式中驱动所述主基于MOSFET的桥启动所述飞行器的原动机；以及如果在发电模式中，则使用基于反向导通的无源整流来驱动所述基于MOSFET的桥以将从所述启动器/发电机的主机绕组获得的AC电转换成DC电。

在另一方面，一种飞行器包括：发动机；连接至所述发动机的启动器/发电机，所述启动器/发电机具有主机、励磁机和永磁发电机。具有基于MOSFET的桥配置的逆变器/变换器/控制器(ICC)连接至所述启动器/发电机，并生成AC电以在启动模式中驱动启动器/发电机以用于启动所述发动机，并在所述发动机已经启动之后在所述启动器/发电机的发电模式中将从所述启动器/发电机获得的AC电转换成DC电。主桥门极驱动器被配置成在启动模式中使用空间矢量脉宽调制(SVPWM)并且在发电模式中使用基于反向导通的无源整流来驱动基于MOSFET的桥。

附图说明

在图中：

图1图解说明对于本主题总S/G和ICC发动机启动和发电系统的现有技术的环境。

图2是图1的总S/G和ICC发动机启动和发电系统的框图。

图3是图1和2的S/G和ICC发动机启动和发电系统在启动模式中的框图。

图4是图1和2的S/G和ICC发动机启动和发电系统在发电模式中的框图。

图5是图1中的S/G的截面图。

图6是具有主机基于MOSFET的桥的S/G和ICC发动机启动和发电系统的框图。

图7是基于反向导通的无源整流MOSFET开关方法的示例性电路图。

图8是S/G和ICC发动机启动和发电系统的框图，负载平衡单元具有基于MOSFET的桥。

图9是具有四桥臂基于MOSFET的桥的S/G和ICC发动机启动和发电系统的框图。

具体实施方式