[发明专利]一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法。该系统包括安装在多电发动机内部的无轴承永磁起动发电机、安装在多电发动机内部的无轴承双凸极起动发电机、装在多电发动机内部的轴向磁悬浮轴承以及集成安装在多电发动机外侧的起动发电悬浮控制器；起动发电悬浮控制器控制两个电机悬浮，进而控制多电发动机转子悬浮，消除发动机复杂的附件传动机匣和滑油系统；两台电机电枢绕组串联，起动发电悬浮控制器调节无轴承双凸极起动发电机励磁绕组电流，方便控制起动发电系统发电输出直流电压。本发明避免了可控功率变换器整流，控制简单可靠，同时提高了多电发动机内装式起动发电系统功率密度和效率。

技术领域

本发明属于起动发电技术领域，特别涉及了一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法。

背景技术

多电发动机是多电/全电飞机的核心，不再用结构复杂且容易发生故障的发动机附件传动机匣，起动发电机转子直接安装在多电发动机内部，多电发动机整体转子采用磁悬浮轴承支撑，消除了发动机机械磨损和滑油系统，因此多电发动机极大简化了结构，节省了燃油消耗，减少了污染物排放。

针对非推进用小型航空发动机，美国空军联合霍尼韦尔公司开展多电辅助动力装置研究工作，在辅助动力装置压气机侧和涡轮侧分别安装磁悬浮轴承，采用内装式开关磁阻起动发电机，完全消除了滑油系统和发动机附件传动机匣。然而磁悬浮轴承占据了轴向空间，增加了转子长度；开关磁阻电机径向电磁力干扰磁悬浮轴承控制，影响了高速稳定运行；开关磁阻电机作发电运行时，需要可控功率变换器整流，削弱了系统可靠性。

双凸极电机类似开关磁阻电机，结构简单可靠，并且发电运行只需要不控整流电路实现整流，通过调节励磁电流，控制输出电压，因此发电控制简单，可靠性高。然而由于励磁在定子侧，相比转子励磁型电机，双凸极电机功率密度相对不高，励磁电流提供励磁磁势，降低了系统效率。永磁电机功率密度高，效率高，但是永磁磁通无法调节，发电仍然需要可控功率变换器整流。

因此在满足多电发动机取消滑油系统和取消附件传动机匣等技术特征基础上，进一步缩短转子轴向尺寸、综合控制径向电磁力、应用高可靠性高功率密度内装式起动发电机、简化起动发电悬浮控制，对多电发动机发展具有重要意义。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种多电发动机内装式集成起动发电系统及其控制方法，克服发电悬浮控制复杂、高速运行稳定性差以及功率密度和效率偏低等难题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种多电发动机内装式集成起动发电系统，包括安装在多电发动机内部的无轴承永磁起动发电机、安装在多电发动机内部的无轴承双凸极起动发电机、装在多电发动机内部的轴向磁悬浮轴承以及集成安装在多电发动机外侧的起动发电悬浮控制器；

所述无轴承永磁起动发电机转子与多电发动机转子同轴安装，无轴承永磁起动发电机定子齿上分别绕有永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组，永磁电机电枢绕组和永磁电机悬浮绕组采用星形连接方式，永磁电机悬浮绕组的出线端与起动发电悬浮控制器的永磁电机绕组接线端连接；