[发明专利]基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和方法

说明书

本发明涉及基于独立速度变频发电机的恒定频率和窄带变频电力系统和方法。一种系统可包括独立速度变频(ISVF)发电机，其被配置为将来自轴的转矩转换为AC功率信号。ISVF发电机可具有一个或更多个极对，其等效轴频等于轴频乘以极对数量。当等效轴频小于频率下限时，发电机控制单元可将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于AC母线的频率下限，当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于AC母线的频率上限，并且当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。

技术领域

本公开总体上涉及配电领域，具体地，涉及基于独立速度变频(ISVF)发电机的恒定频率和窄带配电。

背景技术

在诸如飞行器和其它载具的配电系统中可使用感应发电机，以提供由各种AC负载使用的交流(AC)功率信号。AC负载通常具有将AC功率信号限制为恒定频率或比原动机(例如，发动机)的典型操作频带窄的频带的功率频率要求。

在典型的配电系统中，为了实现恒定发电机输出频率，可在原动机与发电机的轴之间设置恒速驱动(或一些其它类型的变速传动)。恒速驱动可能复杂、沉重和/或庞大。因此，它们可能不适合一些应用，特别是对于飞行器应用。可存在其它缺点。

发明内容

本文公开了可克服典型配电系统的一个或更多个缺点的系统和方法。在示例中，一种系统包括被配置为使轴旋转的原动机。该系统还包括被配置为将来自轴的转矩转换为AC功率信号的ISVF发电机，其中该ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。该系统包括具有频率下限和频率上限的AC母线。该系统还包括发电机控制单元，其被配置为当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限，当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限，并且当等效轴频大于或等于频率下限且小于或等于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。

在一些示例中，发电机控制单元被配置为生成励磁信号以控制ISVF发电机，其中等效励磁频率等于励磁信号的励磁频率乘以极对数量。在这种示例中，将发电机输出频率设定为等于频率下限包括将等效励磁频率设定为频率下限与等效轴频之差，将发电机输出频率设定为等于频率上限包括将励磁信号的等效励磁频率设定为等于频率上限与等效轴频之差，将发电机输出频率设定为等于等效轴频包括将励磁信号的等效励磁频率设定为零。

在一些示例中，该系统包括联接器，其被设置在原动机与轴之间并且被配置为将与原动机关联的第二转矩转换为与轴关联的转矩。在一些示例中，联接器包括定比齿轮联轴器、皮带或其组合。在一些示例中，原动机被配置为使轴旋转，而没有任何恒速驱动装置联接在它们之间。在一些示例中，该系统包括电连接到AC母线的AC负载集合，其中至少部分地基于AC负载集合的操作要求来确定频率下限和频率上限。在一些示例中，该系统可包括电连接到AC母线的交流-直流(AC/DC)转换器和电连接到AC/DC转换器的直流(DC)母线，其中AC/DC转换器被配置为将AC母线上的AC功率信号转换为DC母线上的DC功率信号。在一些示例中，原动机是飞行器发动机。

在示例中，一种方法包括使用原动机使轴旋转。该方法还包括使用ISVF发电机将来自轴的转矩转换为AC功率信号，其中ISVF发电机具有一个或更多个极对，并且其中等效轴频等于轴的轴频乘以极对数量。该方法还包括将AC功率信号施加到具有频率下限和频率上限的AC母线。该方法还包括当等效轴频小于频率下限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率下限。该方法包括当等效轴频大于频率上限时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于频率上限。该方法还包括当等效轴频介于频率下限和频率上限之间时，将ISVF发电机的发电机输出频率设定为等于等效轴频。