[发明专利]一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的拓扑结构

说明书

本发明公开了一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的拓扑结构，尤其是用于多电飞机供电的双绕组异步电机交直流起动发电系统，属于交直流混合发电的技术领域。发电系统包括：集成在多电发动机高压轴上的双绕组异步电机交流发电单元、集成在多电发动机低压轴上的双绕组异步电机直流发电单元、具有两侧功率输出端的起动发电驱动单元，改善了多电飞机电源形式单一的缺点，能够满足飞机用电负载多样化的用电需求。

技术领域

本发明公开了一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的拓扑结构，尤其是用于多电飞机供电的双绕组异步电机交直流起动发电系统，属于交直流混合发电的技术领域。

背景技术

多电/全电飞机与传统飞机相比，具有结构简单、重量轻、可靠性高和可维护性好等优点，近年来得到了飞速发展，并对飞机电源系统提出了大容量、高可靠性等新要求。为满足这些要求，多电发动机应运而生。所谓多电发动机，就是将航空发电机集成并安装于发动机的主汽轮机中，形成内置式的发电机。根据尺寸、转速和工作环境等不同因素，可选择将发电机集成在多电发动机的高压轴或低压轴。集成在高压轴上的发电机具有较小的尺寸和较高的转速，因此具有起动功能，可作为内转式起动发电机；而集成在低压轴上的发电机具有较大的尺寸和较低的转速。

飞机电源系统经历了几十年的发展，从低压直流电源系统、恒速恒频交流电源系统、变速恒频交流电源系统演变到如今的高压直流电源系统和变频交流电源系统，逐步实现了飞机电源系统大容量、高性能、高功率密度、高效率、高可靠性等要求。纵观国内外飞机电源系统的发展、研究及应用情况，高压直流电源系统和变频交流电源系统是飞机电源的发展趋势。

1997年美国NASALewis研究中心的专家们根据他们多年研究成果指出对于未来飞机电源系统，笼型异步电机有可能作为航空发电机，值得全面深入研究。关于航空用异步电机高压直流发电系统，我国也较早地开展了相关研究工作。从1998年开始，南京航空航天大学就一直对270V三相笼型异步高压直流发电系统进行研究，并研制出了18kW样机。这进一步表明笼型异步电机应用于飞机高压直流发电系统是可行的。定子双绕组异步电机发电系统是近几年来出现的一种新型异步电机。从1999年美国田纳西理工大学的Ojo O.教授首次提出定子双绕组异步电机发电系统，国内外的学者纷纷开展了对定子双绕组异步电机的研究，南京航空航天大学的研究人员从2012年开始又针对航空变频交流电源，提出了基于DWIG的航空变频交流发电系统。

随着多电/全电飞机技术的快速发展，飞机用电负载趋于多样化，这就要求飞机发电系统既要向电源频率不敏感的负载提供变频交流电，又要向对电源具有较高动态性能要求的负载提高压直流电的交直流混合电源系统。从现有的研究来看，国内还没有涉及对多电飞机用交直流起动发电系统的新拓扑结构进行研究，更没有将双绕组异步电机应用到该交直流起动发电系统的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的拓扑结构，将双绕组异步电机应用于多电飞机的交直流发电系统中，解决了现有多电飞机交直流发电系统不能满足飞机用电负载多样化带来的用电需求的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的拓扑结构，包括：集成在多电发动机高压轴上的双绕组异步电机交流发电单元、集成在多电发动机低压轴上的双绕组异步电机直流发电单元、具有两侧功率输出端的起动发电驱动单元，其中，双绕组异步电机交流发电单元的控制侧与起动发电驱动单元的一侧功率输出端连接，双绕组异步电机直流发电单元的控制侧与起动发电驱动单元的另一侧功率输出端连接，双绕组异步电机交流发电单元包括：第一双绕组异步电机、连接在第一双绕组异步电机控制绕组出线上的第三断路器、连接在第一双绕组异步电机功率绕组出线上的第一断路器，双绕组异步电机直流发电单元包括：第二双绕组异步电机、连接在第二双绕组异步电机控制绕组出线上的第四断路器、连接在第二双绕组异步电机功率绕组出线上的第二断路器，起动发电驱动单元的两侧功率输出端之间连接有一断路器组，