[发明专利]混合模式功率发生结构

说明书

技术领域

本发明涉及电功率发生系统（EPGS）。

背景技术

在飞机应用中，所产生的电功率大部分源自飞机发动机所供应的机械功率，机械功率由发电机转换为交流（AC）电功率。飞机发动机速度的变化导致发电机所产生的输出电压和频率的变化。然而，一些负载对于电压和频率的变化敏感，因此，现代飞机上采用的大多数发电机提供稳定输出电压以及恒定的输出频率或者在所附接的负载可接受的限定范围内的可变频率。例如，恒定频率发电机使用机械联轴器以提供恒定频率AC输出，而不论发动机速度的变化如何。然而，机械联轴器增加了发电机的成本和重量。可变频率发电机是恒定频率发电机的替代方案，但是仍然必须能够提供在严格限定的范围（例如，350Hz-800Hz）内的AC输出。该要求也增加了可变频率发电机的重量和成本。通过使用发电机场控制或功率转换电子器件来实现对于发电机输出电压的调节，这二者均增加了功率发生系统的成本和重量。

稳定电压、恒定频率和可变频率发电机的更便宜的替代方案是随意源（wild-source generator）发电机，其提供可变电压、可变频率的AC输出，尤其在相比可变电压发电机中看到的输出频率范围更大的输出频率范围的情况下。传统上，随意源发电机无法应用在飞机应用中，因为它们不能提供飞机上的大多数负载所需的高质量（即，稳定的频率）类型的功率。

发明内容

一种电功率发生系统（EPGS）采用了随意源发电机和稳定电压发电机二者，所述稳定电压发电机产生可变的或恒定的频率。所述随意源发电机被联接成从飞机发动机上的低压力转子（spool）接收机械功率并且响应性地产生随意源输出以供频率和电压耐受负载使用。所述具有可变和/或恒定频率输出的稳定电压发电机被联接成从所述飞机发动机上的高压力转子接收机械功率并且响应性地产生具有可变和/或恒定频率输出的稳定电压以供电压和频率不耐受负载使用。

附图说明

附图是根据本发明一个实施例的混合模式电功率发生系统（EPGS）的功能框图。

具体实施方式

本发明提供了一种混合模式电功率发生系统（EPGS），其利用随意源发电机来产生用于电压和频率耐受负载的功率。本发明的一个益处在于可用由随意源发电机产生的功率来供应功率质量要求较低的负载（即，电压和频率耐受负载），随意源发电机相比可变/恒定频率发电机通常重量较轻，从而较为便宜。

附图是根据本发明一个实施例的混合模式电功率发生系统（EPGS）的功能框图。混合模式EPGS从飞机发动机10获得动力，飞机发动机10包括低压力（LP）转子12（被示作为前部12a和后部12b）和高压力（HP）转子14。LP转子12包括风扇16、LP压缩机18和LP涡轮20，其全部经由LP轴22连接。HP转子14包括HP压缩机24和HP涡轮26，其经由HP轴28连接。燃烧器30位于HP压缩机24和HP涡轮26之间。混合模式EPGS包括随意源发电机32以及可变和/或恒定频率发电机34。

高压力（HP）转子14位于发动机的内部中，并且包括由HP轴28连接到彼此的HP压缩机24和HP涡轮26。当旋转时，HP压缩机24压缩空气并且将其推入燃烧器30中，由此产生从前到后流过燃烧器30的气体路径。在燃烧器30中，由HP压缩机24提供的经压缩的空气与燃料混合并且被点燃以产生推力。HP涡轮26从燃烧器（即，从膨胀的气体）提取能量并且经由HP轴28将所提取的能量传输到HP压缩机24，由此维持经压缩的空气进入燃烧器30的流动，使得发动机10是自持的（一旦被启动）。

低压力转子12包括位于HP转子14的任一侧（即，前侧和后侧）上的元件，所述元件包括经由LP轴22连接到彼此的风扇16、LP压缩机18和LP涡轮20。飞机发动机10内的燃烧所产生的能量被LP涡轮20提取并经由LP轴22被传输到LP压缩机18和风扇16，LP压缩机18和风扇16响应性地将空气流供应到HP压缩机24中。LP转子12上的部件大于（即，在直径上大于）HP转子14上的部件，并且相比HP转子14上的对应部件以低得多且更加可变的速度旋转。

通常，发电机出于多个原因而被连接到HP转子。HP转子的速度相比LP转子的速度可变性较小，从而与HP转子相关联的发电机提供更一致的输出频率或者需要更少的速度控制措施来提供期望的输出频率。另外，在许多飞机发动机中，HP转子必须旋转以便产生启动发动机所需的气体路径。如果发电机也被用作启动马达，则其必须被连接到HP转子以便进行发动机启动操作。