[发明专利]用于飞行器的转换和输送电能的系统

说明书

在由至少一个涡轮喷气发动机推动的飞行器中，可以经由高压(100、120)和/或低压(102、122)涡轮轴从中提取动力或向其中注入动力，并且包括至少一个用于确保功率瞬变的燃气轮机，提供了一种用于转换和输送电能的系统，其中，每个高压和/或低压涡轮轴都连接到第一双馈送异步电机(48、50、52、54)，将第一三相AC电压递送到AC分配网(46)，并且将用于第一双向AC/DC转换器(56、58、60、62)的第二多相AC电压将DC电压提供到DC分配网(64)，连接到DC分配网的至少一个第二双向DC/AC转换器(66、68)将该DC电压转换为第三多相AC电压，第三多相AC电压供应与燃气轮机的旋转轴(140、160)接合的至少一个第二双馈送电异步电机(70、72)，第二双馈送异步电机还向AC分配网递送第四多相交流电压。

技术领域

本发明涉及“更多电力”推进架构的一般领域，更具体地涉及飞行器推进器的内部混合。

背景技术

大多数高动力推进解决方案使将机械动力提供到旋转轴的一个或多个燃气轮机作为它们的供应部。具体地，超过一定的飞行时间或一定的推进动力，电力存储单元(例如电池、燃料电池或超级电容器)没有足够的性能单独使用，因此有必要将机械动力从一个轴传递到一个或多个其它轴，以通过调整推进器的尺寸或通过基于辅助源提供推进协助来获得更好的操作点。

在飞行器中转换和输送电能的系统通常呈现两种类型的架构中的一种：

-最常见的DC架构，其由配备有整流器的发电机(电源)组成，这些整流器将所有AC电力全部转换为DC，然后进行分配，之后通过逆变器将其转换回AC电力，以便为电动马达和不同的电力负载提供动力。这种架构允许负载和供应部的操作点完全断开联接，并允许轴旋转速度从–Ωmax到+Qmax可变。

-AC架构，除了功率大于MW以外，不太普遍，其由直接联接到电动马达或电力负载的发电机组成。这种架构允许发动机轴的速度与不同负载的轴的速度之间的固定联接，并且由于消除了功率转换器，因此允许高效率和更好的可靠性。

对于涡轮喷气发动机的内部混合，仅存在DC架构的解决方案，因为旋转速度是可变的，因此无法设想AC架构。

图3示出了在由两个涡轮喷气发动机10、12推进的SMR(短中程)型飞行器的背景下的这种已知架构，每个喷气发动机在每个机翼下方，可以经由其高压HP和/或低压LP涡轮轴在其上获取动力或注入动力。通常设置在飞行器的机身末端的两个燃气轮机14、16也可用于提供功率瞬变。在该DC架构中，两个涡轮喷气发动机的HP 100、120和BP 102、122轴中的每个通常通过永磁体(MSAP)连结到同步电机18、20、22、24，从而为AC/DC静态转换器26、28、30、32递送三相交流电压，在DC分配网34上提供DC电压(通常为±270V DC)。连接到该网络的两个逆变器36、38将该DC电压转换为三相AC电压，为两个同步电机40、42供应电力，每个同步电机与燃气轮机14、16的旋转轴140、160接合。所有大功率电气保护器(接触开关和其它断路器未示出)都设置在DC分配网上。储存单元44也可以直接并联安装在DC分配网上。

然而，这样的架构确实有许多缺点：永磁电机内部的短路故障必须予以解决，因为它被认为是至关重要的，并且必然涉及冗余(因此增加了重量)，静态转换器的损耗导致相关的发电机的损耗，这使任何重新配置变得困难，或者在此还涉及为每种类型的转换器增加冗余(因此仍然增加了重量)，保护器的质量增加，因为架构是DC电压，并且由于沿着线路进行的多次转化，因此降低了线路的总体效率(约80％的效率)。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提出一种特别适合于飞行器内部混合的新架构来减轻这些缺点。