[发明专利]航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构及方法

权利要求书

1.一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构，包括三级式起动发电机、GCU、起动控制单元、切换开关单元、机载电力系统负载，其特征在于：所述的切换开关单元包括三组切换开关，切换开关组一S1为双刀单掷开关，用于起动、发电及GCU故障时的励磁功率回路切换，双刀单掷开关的输入侧S11和S12分别与起动控制单元中励磁功率电路两个桥臂的输出中点相连，输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12分别与单相励磁机定子绕组端部相连；切换开关组二S2为双刀单掷开关，用于起动和发电时的励磁功率回路切换，双刀单掷开关的输入侧S21和S22分别与发电控制单元的输出相连，输出侧与切换开关组一S1双刀单掷开关输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12共用；切换开关组三S3为三刀单掷开关，用于发电状态下为机载电力系统负载供电，三刀单掷开关的输入侧S31、S32和S33分别与起动控制单元中的三相功率电路桥臂中点相连，该三相中点同时与主发电机三相定子绕组相连，输出侧触点组三G3的三个触点G31、G32和G33分别与机载电力系统负载相连。

2.如权利要求1所述的一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构，其特征在于：所述的开关包括继电器、接触器和电力电子开关器件。

3.如权利要求1所述的一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构，其特征在于：所述的三级式起动发电机类型还包括两相励磁三级式起动发电机、三相励磁三级式起动发电机。

4.如权利要求1所述的一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构，其特征在于：所述的起动控制单元中主电机功率控制电路工作整流状态，包括三相可控整流状态、三相不控整流状态、单相可控整流状态和单相不控整流状态。

5.如权利要求1所述的一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构，其特征在于：所述结构的励磁功率输出电路，包括H桥输出励磁功率电路和Buck型输出励磁功率电路。

6.如权利要求1所述的一种航空三级式起动/发电系统GCU冗余控制结构控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：起动时，切换开关组一S1的输入侧S11和S12分别与输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12保持接触，切换开关组二S2的输入侧S21和S22与双刀单掷开关输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12保持断开，使励磁机定子绕组与起动控制单元中的励磁机控制功率电路相连；切换开关组三S3的输入侧S31、S32和S33分别与三刀单掷开关的输出侧触点组三G3的三个触点G31、G32和G33断开，使起动控制单元中的主电机控制功率电路只与主电机三相定子绕组相连，机载电力系统负载与其断开；励磁机控制功率电路输出交流电或直流电为励磁机提供励磁，主电机控制功率电路输出三相变频交流电，使主电机运行在电动状态，拖动航空发电机起动到脱开转速后，撤去外部供电电源；

步骤二：发电时，切换开关组一S1的输入侧S11和S12与输出侧触点组一G1的两个触点G11和G12断开，切换开关组二S2的输入侧S21和S22分别与双刀单掷开关输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12保持接触，使励磁机定子绕组与GCU相连；切换开关组三S3的输入侧S31、S32和S33分别与三刀单掷开关的输出侧触点组三G3的三个触点G31、G32和G33保持接触，使机载电力系统负载与起动控制单元中的主电机控制功率电路和主电机三相定子绕组相连；励磁机定子绕组由GCU提供直流励磁，主发电机工作在发电状态下为机载电力系统提供三相交流电，同时由起动控制单元中的主电机控制功率电路经过整流形成直流母线电压；

步骤三：GCU发生故障后，切换开关组二S2的输入侧S21和S22分别与双刀单掷开关输出侧的触点组一G1的两个触点G11和G12断开连接，切换开关组一S1的输入侧S11和S12分别与输出侧触点组一G1的两个触点G11和G12保持接触，使励磁机定子绕组与起动控制单元中的励磁机控制功率电路相连；起动控制器中主电机控制功率电路工作在整流状态，继续提供直流母线电压，励磁机控制功率电路的两个桥臂形成H桥输出励磁功率电路，为主励磁机定子绕组提供直流励磁，并通过控制占空比大小调节直流励磁，使机载电力系统负载交流电源保持在额定值。