[发明专利]多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置及方法

权利要求书

1.多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是包括起动发电机（1）、第一柔性联轴器（2）、音轮（3）、飞轮/转动惯量装置（4）、第二柔性联轴器（5）、伺服电机（6）、起动/发电控制器（7）、发动机控制器（8）、转速传感器（9）、多电航空发动机模型（10）、电机驱动器（11）、用电负载模拟系统（12）；其中起动发电机（1）、第一柔性联轴器（2）、音轮（3）、飞轮/转动惯量装置（4）、第二柔性联轴器（5）、伺服电机（6）和转速传感器（9）均安装于实验装置台面上，起动发电机（1）的转轴通过第一柔性联轴器（2）连接音轮（3）一侧的转轴，音轮（3）另一侧的转轴连接飞轮/转动惯量装置（4），飞轮/转动惯量装置（4）通过第二柔性联轴器（5）连接伺服电机（6）的转轴，上述各设备通过同一根转轴依次连接；转速传感器（9）安装于音轮（3）上，并同时与起动/发电控制器（7）、发动机控制器（8）和电机驱动器（11）相连接；起动/发电控制器（7）、电机驱动器（11）和用电负载模拟系统（12）均安装于实验装置控制箱内，其中起动/发电控制器（7）同时连接起动发电机（1）和用电负载模拟系统（12），电机驱动器（11）连接伺服电机（6）；发动机控制器（8）同时连接起动/发电控制器（7）和多电航空发动机模型（10），多电航空发动机模型（10）连接并控制电机驱动器（11）。

2.根据权利要求1所述的多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是所述的起动发电机（1）由起动/发电控制器（7）所控制；基于电机工作过程可逆的原理，起动发电机（1）根据当前状态分别作为起动机或发电机工作，在起动过程工作于起动状态，在发电过程工作于发电状态：当处于起动状态时，起动发电机（1）通过外接电源旋转带动整个轴转动，此时伺服电机（6）工作中在负扭矩状态；当处于发电状态时，伺服电机（6）通过多电航空发动机模型（10）计算出当前状态的转速后，以此转速带动整个轴转动，此时起动发电机（1）转换为向外部供电；所述的起动/发电控制器（7）作为异步感应式起动发电机（1）的驱动器，基于逆变器/整流器可逆的原理，实现电机控制/发电整流的一体化控制。

3.根据权利要求1所述的多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是所述的伺服电机（6）用于模拟多电发动机转速，根据多电航空发动机模型（10）的当前转速进行控制，由电机驱动器（11）驱动伺服电机（6）按起动发电机（1）当前转速进行旋转，模拟多电航空发动机模型（10）的带动起动发电机（1）转子转动的情况。

4.根据权利要求1所述的多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是所述的音轮（3）用于转速测量，所述的转速传感器（9）通过音轮（3）测得当前转子转速对应的脉冲信号，并反馈给起动/发电控制器（7）和电机驱动器（11）以便进行闭环控制，同时输出给发动机控制器（8）作为转速反馈信号。

5.根据权利要求1所述的多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是所述的飞轮/转动惯量装置（4）用于模拟多电发动机转动惯量。

6.根据权利要求1所述的多电航空发动机起动发电机控制半物理仿真装置，其特征是所述的发动机控制器（8）的硬件部分包括核心芯片模块、电源模块、通信模块以及传感器接收模块；核心芯片模块为ARM主芯片以及其周边电路，同时连接并控制其他模块；电源模块用于给各模块供电；传感器接收模块用于接收转速传感器（9）测得的转速信息；通信模块通过SPI和串口通信与起动/发电控制器（7）、用电负载模拟系统（12）以及多电发动机模型（10）实现通信，同时通过TCP/IP协议与控制的上位机进行通信，在上位机进行状态、用电以及转速的控制；发动机控制器（8）通过TCP/IP协议与上位机进行连接，在上位机对整个控制器进行操作。