[实用新型]一种航空电推进动力系统的电能变换电路有效

专利信息
申请号: 202022895564.X 申请日: 2020-12-04
公开(公告)号: CN214014113U 公开(公告)日: 2021-08-20
发明(设计)人: 李明;胡致强;王少波;肖刚 申请(专利权)人: 卧龙电气驱动集团股份有限公司;卧龙电气(上海)中央研究院有限公司;浙江龙创电机技术创新有限公司
主分类号: H02M3/158 分类号: H02M3/158;H02M7/48;H02P27/06;B64D27/24
代理公司: 浙江翔隆专利事务所(普通合伙) 33206 代理人: 王晓燕
地址: 312300 *** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 航空 推进 动力 系统 电能 变换 电路
【说明书】:

实用新型实用新型涉及航空电推进动力系统技术领域,提供了一种航空电推进动力系统的电能变换电路,包括:直流配电母线;直流/直流升压变压器,其输入端耦接于直流配电母线,用以将第一直流电压提升至第二直流电压;直流/交流降压逆变器,其输入端耦接于直流/直流升压变压器的输出端,用以将第二直流电压转化成交流电;永磁电机,耦接于交流电,用以将电能转化成机械能,驱动螺旋桨工作;交流电压大于或等于第一直流电压;直流/直流升压变压器包含N级变换结构,1≤N≤3且N∈Z,其中的一级变换结构由两个第一类变换单元以两相交错并联的方式构成;能够为航空电推动力系统的永磁电机提供更大的功率,且不会降低功重比。

技术领域

本实用新型涉及航空电推进动力系统技术领域,具体涉及一种航空电推进动力系统的电能变换电路。

背景技术

在航空器的电推进动力系统中,螺旋桨是最高效的作动装置,被广泛应用于航模、固定翼电动飞机和多旋翼无人机中。随着重型货运无人机、载人电动飞机的发展,电推进系统向着更高转矩,更大功率的方向发展,同时,还必须兼具高功率密度、高功重比的特点。

在多电、全电航空器中,根据现行标准DO-160,大功率高压直流动力配电母线电压为270V,例如F35战斗机,即采用此直流配电母线电压。对于需要更大功率的场合,例如波音787和空客A380,配电功率达到1MW,则采用±270V双线高压直流动力配电母线供电,即为直流540V。

尽管加倍了直流配电母线电压,对于电机直接驱动螺旋桨的电推进动力系统,由于螺旋桨转速较低(2000RPM到5000RPM),电机与变频器整体要达到5kW/kg以上的功重比,仍存在较大技术难度。

传统的永磁航空电推进动力系统的电能变换电路,其变频器直接从直流配电母线取电,将直流电能转换成交流电能控制永磁电机转速,永磁电机转子直接驱动螺旋桨旋转,为航空器提供推力、或升力。

在一定转速下,电机的转矩正比于其功率。受到直流母线电压的制约,要获得高转矩,必须增加电机的额定电流,又或者采用多个电机,将其转子连接在一起,一起驱动螺旋桨。上述的这些方式,都会显著增加电推进动力系统的体机和重量。

因此,如何在保证电推进动力系统的体机和重量不显著增加的情况下,研制一种航空电推进动力系统的电能变换电路,能够为航空电推动力系统的永磁电机提供更大的功率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有航空电推动力系统功率提升后,功重比会下降的缺陷,提供了一种航空电推进动力系统的电能变换电路,能够为航空电推动力系统的永磁电机提供更大的功率,且不会降低功重比。

为实现上述目的,本实用新型通过以下技术方案得以实现:一种航空电推进动力系统的电能变换电路,包括:直流配电母线,用以提供第一直流电压;直流/直流升压变压器,其输入端耦接于所述直流配电母线,用以将第一直流电压提升至第二直流电压;直流/交流降压逆变器,其输入端耦接于所述直流/直流升压变压器的输出端,用以将第二直流电压转化成交流电;永磁电机,耦接于所述交流电,用以将电能转化成机械能,驱动螺旋桨工作;所述交流电压大于或等于所述第一直流电压;所述直流/直流升压变压器包含N级变换结构,1≤N≤3且N∈Z,其中的一级变换结构由两个第一类变换单元以两相交错并联的方式构成。

本实用新型进一步优选方案为:所述第一类变换单元包括:一个谐振槽路,包含至少一个谐振电感器和一个谐振电容器;多个开关,每一个开关具有第一端子、第二端子以及用于接收控制信号的输入端,所述控制信号使所述开关处于开通状态或关断状态中,其中在所述开通状态中,在所述第一端子与所述第二端子之间建立传导路径,并且在所述关断状态中,在所述第一端子与所述第二端子之间消除所述传导路径;以及控制电路,用于产生第一控制信号集合并将其施加到所述开关的输入端,以使通过开关的周期性切换将第一直流电压提升至第二直流电压。

本实用新型进一步优选方案为:所述第一类变换单元还包括储能电容。

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