[发明专利]用于飞行器的混合推进总成

说明书

一种串联混合推进单元(40)，所述串联混合推进单元包括驱动具有n个输出相并向AC汇流条(46)供电的发电机(44)的机械轴的燃气轮机(42)、以及用于监测所述燃气轮机的速度的系统(48)，所述AC汇流条向多个AC分配通道(50)供电，每一AC分配通道包括电整流器(52)和共享向DC总线(54)供电所需的功率的电池(58)，所述DC总线进而向包括电逆变器(62)的多个推进子通道供电，所述电逆变器在控制模块(64)的监控下向驱动推力器(68)的电机(66)供电，所述单元还包括：电池充电器(70)，用于从所述DC总线为所述电池充电，为所述发电机递送功率参考的电源管理模块(72)，以及监测所述DC总线的电压的混合率管理模块(74)，所述电池经由无源组件(二极管60)直接连接在所述DC总线上，并且所述电整流器是无源转换器(二极管桥52)。

发明背景

本发明涉及专用于飞行器的电力推进，并且更具体地涉及基于电力源的串联混合的新架构，其允许转子的数量成倍增加并且因此潜在地提高飞行器相对于转子故障的稳健性。

电力源的串联混合包括将涡轮发电机(燃气轮机+发电机)与电池组合在一起。这一混合允许组合每一源的性能，并允许受益于在失去电力源之一的情况下更安全的系统。

常规上并且如图7所示，串联混合推进单元10包括燃气轮机12(带有自由式或连接式涡轮)以及用于监测(测量和控制)燃气轮机的速度(固定转速N1)的系统18，燃气轮机12驱动具有n个输出相并向AC汇流条16供电的发电机14的机械轴。AC汇流条16向多个AC分配通道20供电，每一通道20包括受控整流器类型的向DC总线24供电的电整流器22、允许管理与可逆DC/DC转换器30串联的电池28的电荷释放(DC总线电压限制)的电存储或耗散设备26，可逆DC/DC转换器30允许管理电池的充电和放电并且与电整流器22并联地向DC总线24供电。DC总线24进而向包括电逆变器32的多个推进子通道供电，电逆变器32在推力控制模块34的作用下向驱动飞行器38的推进器的电机36供电。

此类架构的问题是可逆DC/DC转换器必然尺寸过大。事实上，后者管理电池的充电和放电，同时也管理电池和发电机之间的混合率，这共享为DC总线供电所需的电力。因此，转换器是相对于要提供的放电功率来确定尺寸的，也就是说，推力器的功率(或此功率的很大一部分)，例如对于锂离子电池，其代表电池再充电功率的三到六倍。转换器因此尺寸过大并且其重量和体积严重影响飞行器的重量并且因此影响可运输负荷。

发明的目标和概要

因此，本发明提出了克服上述缺陷的用于飞行器的串联混合推进单元的新架构。

这一目标是通过串联混合推进单元来实现的，该串联混合推进单元包括驱动具有n个输出相并向AC汇流条供电的发电机的机械轴的燃气轮机，以及用于监测燃气轮机的速度的系统，所述AC汇流条向多个AC分配通道供电，每一AC分配通道包括电整流器和共享向DC总线供电所需的功率的电池，所述DC总线进而向包括电逆变器的多个推进子通道供电，电逆变器在控制模块的监控下向驱动推力器的电机供电，所述单元的特征在于它还包括：

电池充电器，用于从所述DC总线为所述电池充电，

为所述发电机递送功率参考的功率管理模块，

混合率管理模块，用于通过监测所述DC总线的电压来管理在所述发电机和所述电池之间的功率共享，

以及其特征在于，所述电池经由无源组件直接连接在所述DC总线上，并且所述电整流器是无源转换器(非受控)。

有利地，所述无源组件由单个二极管形成，并且所述无源转换器由单个二极管桥形成。所述电池充电器由单个非可逆DC/DC转换器形成。

因而，通过使用二极管来用于电池的放电和不可逆DC/DC转换器，仅专用于电池的充电且针对电池来确定尺寸，减小单二极管桥电整流器并优化DC总线(其电压监测进一步允许有效地监测混合率)上的电池连接是可能的。