一種基于雙三相永磁電機的高壓直流永磁起動發電系統的制作方法

本發明屬于高壓直流永磁起動發電領域，具體涉及一種基于雙三相永磁電機的高壓直流永磁起動發電系統。

背景技術：

1、傳統航空發動機起動多采用壓縮空氣渦輪方式，隨著多電全電技術的發展，起動發電一體化技術將三級式發電機工作在電動狀態，通過發電機輸出軸傳遞機械功率，從而達到起動發動機的目的。該技術在原有發電機上通過增加起動控制器，地面電源等裝備可有效降低航空發動機起動系統復雜性。三級式起動發電機技術成熟、可靠性高，已被廣泛應用在航空發動機上。近幾年，隨著飛機大功率雷達、激光武器、電子對抗等大功率用電負載的發展，對主電源系統提出了更大功率、更高效的應用需求。在該技術應用背景下，三級式起動發電系統效率較低的劣勢被放大，愈發成為限制三級式起動發電系統裝機的關鍵因素。

技術實現思路

1、發明目的：提供一種基于雙三相永磁電機的高壓直流永磁起動發電系統，解決現有技術不能滿足飛機大功率起動發電系統對高效率需求的問題。

2、技術方案：

3、一種基于雙三相永磁電機的高壓直流永磁起動發電系統，包括：250v至700v?dc起動電源1、第一接觸器2、起動發電控制器3、28vdc匯流條4、第二接觸器5、540vdc高壓直流匯流條6、250kw高壓直流永磁起動發電機7、飛控關鍵負載8、航空發動機9，其中，

4、250v至700v?dc起動電源1經過第一接觸器2后與起動發電控制器3的起動輸入端連接；航空發動機9的輸出軸與250kw高壓直流永磁起動發電機7的輸入軸連接；250kw高壓直流永磁起動發電機7的輔輸出端與飛控關鍵負載8連接；250kw高壓直流永磁起動發電機7的主輸出端與起動發電控制器3的發電輸入端/起動輸出端連接；起動發電控制器3的發電輸出端經過第二接觸器5后與540vdc高壓直流匯流條6連接；起動發電控制器3的控制電源輸入端與28vdc匯流條4連接。

5、進一步地，起動發電控制器3包括主功率模塊、直流濾波模塊、交流濾波模塊及控制驅動模塊，其中，

6、主功率模塊包括限流接觸器k3、限流電阻r1、起動接觸器k2、能量泄放接觸器k4、放電電阻r2、吸收電容c2、支撐電容c1、第一套三相全橋電路、第二套三相全橋電路，其中，限流接觸器k3與限流電阻r1串聯后與起動接觸器k2并聯；起動接觸器k2一端與250v至700vdc起動電源1的輸出端連接，起動接觸器k2另一端與能量泄放接觸器k4、吸收電容c2、支撐電容c1一端以及第一套三相全橋電路和第二套三相全橋電路的正端連接，能量泄放接觸器k4另一端與放電電阻r2串聯后與第一套三相全橋電路和第二套三相全橋電路的負端連接；第一套三相全橋電路的三相輸出端經過第一套交流濾波模塊后與250kw高壓直流永磁起動發電機7的第一套三相繞組連接；第二套三相全橋電路的三相輸出端經過第二套交流濾波模塊后與250kw高壓直流永磁起動發電機7的第二套三相繞組連接；

7、控制驅動模塊包括dsp+fpga的主控電路、接觸器控制電路、母線電流傳感器、母線電壓傳感器、三相全橋電路驅動電路、電流傳感器，其中，dsp+fpga的主控電路控制接觸器控制電路進行控制器的通斷控制；dsp+fpga的主控電路采集母線電流傳感器、電流傳感器以及母線電壓傳感器的信號，通過三相全橋電路驅動電路對兩套三相全橋電路進行控制；

8、兩套三相全橋電路的正端和負端經過直流濾波模塊后與540vdc高壓直流匯流條6的正端和負端連接。

9、進一步地，直流濾波模塊包括：電感l1、電感l2、電容c3、電容c4、電容c5、電容c6、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、磁環f1，其中，

10、電容c3、電阻r3、電阻r5、電容c5依次串聯后一端接電感l1的一端，另一端接電感l2的一端；電容c4、電阻r4、電阻r6、電容c6依次串聯后一端接電感l1的另一端，另一端接電感l2的另一端；電阻r3和電阻r5的公共端接機殼；電阻r4和電阻r6的公共端接機殼；電感l1的一端接540v正輸入，電感l1的另一端穿過磁環f1后接540v正輸出；電感l2的一端接540v負輸入，電感l2的另一端穿過磁環f1后接540v負輸出。

11、進一步地，交流濾波模塊包括：電感l3、電感l4、電感l5、電感l6、電感l7、電容c7、電容c8、電容c9、電容c10、電容c11、電容c12、電容c13、電容c14、電容c15、電容c16、電容c17、電容c18，其中，

12、電感l6的三個輸入端分別經過電感l3、電感l4、電感l5后分別連接a相輸入、b相輸入、c相輸入；

13、電感l6的第一輸出端與電容c7的一端、電容c10的一端、電容c11的一端、電感l7的第一輸入端連接；電感l7的第一輸入端先經過磁環f2后與電容c13的一端連接，再經過磁環f3后與電容c16的一端連接作為a相輸出端；

14、電感l6的第二輸出端與電容c8的一端、電容c10的另一端、電容c12的一端、電感l7的第二輸入端連接；電感l7的第二輸入端先經過磁環f2后與電容c14的一端連接，再經過磁環f3后與電容c17的一端連接作為b相輸出端；

15、電感l6的第三輸出端與電容c9的一端、電容c12的另一端、電容c11的另一端、電感l7的第三輸入端連接；電感l7的第三輸入端先經過磁環f2后與電容c15的一端連接，再經過磁環f3后與電容c18的一端連接作為c相輸出端；

16、電容c7另一端、電容c8另一端、電容c9另一端、電感l7的輸出端、電容c13另一端、電容c14另一端、電容c15另一端、電容c16另一端、電容c17另一端、電容c18另一端接機殼。

17、進一步地，起動狀態時，起動發電控制器3控制第一接觸器2接通、第二接觸器5斷開，250v至700v?dc起動電源1通過第一接觸器2為起動發電控制器3提供250～700v高壓直流電，此時起動發電控制器3工作在電動狀態，控制250kw高壓直流永磁起動發電機7的電樞電流，從而控制250kw高壓直流永磁起動發電機7輸出轉矩，通過250kw高壓直流永磁起動發電機7的電機輸出軸帶動航空發動機9達到脫開轉速，完成航空發動機9的起動功能，在起動狀態下，由28vdc匯流條4給起動發電控制器3供控制電。

18、進一步地，發電狀態時，起動發電控制器控制3控制第一接觸器2斷開、第二接觸器5接通，航空發動機9帶動250kw高壓直流永磁起動發電機7運轉，經起動發電控制器3輸出540v高壓直流電，并經第二接觸器5到達540vdc高壓直流匯流條6，此時起動發電控制器3工作在發電狀態，輸出高壓直流系統需要的高品質電源；

19、在發電狀態下，由28vdc匯流條4給起動發電控制器3供控制電，250kw高壓直流永磁起動發電機7為飛控關鍵負載8供備份電源，保障飛控關鍵設備供電安全。

20、進一步地，具體地，起動狀態，250～700vdc地面電源或機載蓄電池為起動發電控制器3供電，此時起動發電控制器3控制發電主接觸器k1斷開、起動接觸器k2斷開、能量泄放接觸器k4斷開、限流接觸器k3接通，通過限流電阻r1為支撐電容c1充電進行軟上電，軟上電完成后，起動發電控制器3控制k3斷開，接通起動接觸器k2，此時起動發電控制器3已做好起動準備，接收到起動指令后，起動發電控制器3內部主功率模塊的兩組三相全橋將250～700vdc逆變為變頻交流電，經交流濾波模塊為主發雙三相電樞繞組供電，調整電樞電流，從而控制250kw高壓直流永磁起動發電機7輸出轉矩，起動航空發動機9。

21、進一步地，發電狀態，起動發電控制器3控制限流接觸器k3斷開、起動接觸器k2斷開，能量泄放接觸器k4斷開，此時發動機9帶動250kw高壓直流永磁起動發電機7運轉，當轉速達到最低發電轉速時，起動發電控制器3開始工作與發電狀態，起動發電控制器3采用svpwm全控整流調壓算法和弱磁發電調壓算法調節支撐電容兩端電壓達到540vdc，當電壓符合投網要求時，發電主接觸器k1接通，經過直流濾波模塊到達高壓直流配電盒，此時540v高壓直流匯流條6為飛機高壓直流負載供電。

22、有益效果：

23、1.本專利提供的基于雙三相永磁起動發電機的高壓直流永磁起動發電系統，其永磁起動發電機、起動發電控制器為起動/發電多功能復用，可避免發動機起動時專用起動機的使用，發電時的專用發電機控制器使用，從而減小機載設備成本、體積及重量，提高起動發電系統功重比；

24、2.本專利提供的基于雙三相永磁起動發電機的高壓直流永磁起動發電系統，相比三級式起動發電系統而言，具有較高的起動和發電效率，降低了系統發熱量，進一步減輕飛機散熱設備的重量；

25、3.本專利提供的雙三相永磁起動發電機，有效減小電機每相繞組的電流，降低起動發電控制器的工作電應力。同時兩套三相繞組互為冗余備份，能夠顯著地提升系統起動/發電功能的可靠性。