一种基于双三相永磁电机的高压直流永磁起动发电系统的制作方法

本发明属于高压直流永磁起动发电领域，具体涉及一种基于双三相永磁电机的高压直流永磁起动发电系统。

背景技术：

1、传统航空发动机起动多采用压缩空气涡轮方式，随着多电全电技术的发展，起动发电一体化技术将三级式发电机工作在电动状态，通过发电机输出轴传递机械功率，从而达到起动发动机的目的。该技术在原有发电机上通过增加起动控制器，地面电源等装备可有效降低航空发动机起动系统复杂性。三级式起动发电机技术成熟、可靠性高，已被广泛应用在航空发动机上。近几年，随着飞机大功率雷达、激光武器、电子对抗等大功率用电负载的发展，对主电源系统提出了更大功率、更高效的应用需求。在该技术应用背景下，三级式起动发电系统效率较低的劣势被放大，愈发成为限制三级式起动发电系统装机的关键因素。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种基于双三相永磁电机的高压直流永磁起动发电系统，解决现有技术不能满足飞机大功率起动发电系统对高效率需求的问题。

2、技术方案：

3、一种基于双三相永磁电机的高压直流永磁起动发电系统，包括：250v至700v dc起动电源1、第一接触器2、起动发电控制器3、28vdc汇流条4、第二接触器5、540vdc高压直流汇流条6、250kw高压直流永磁起动发电机7、飞控关键负载8、航空发动机9，其中，

4、250v至700v dc起动电源1经过第一接触器2后与起动发电控制器3的起动输入端连接；航空发动机9的输出轴与250kw高压直流永磁起动发电机7的输入轴连接；250kw高压直流永磁起动发电机7的辅输出端与飞控关键负载8连接；250kw高压直流永磁起动发电机7的主输出端与起动发电控制器3的发电输入端/起动输出端连接；起动发电控制器3的发电输出端经过第二接触器5后与540vdc高压直流汇流条6连接；起动发电控制器3的控制电源输入端与28vdc汇流条4连接。

5、进一步地，起动发电控制器3包括主功率模块、直流滤波模块、交流滤波模块及控制驱动模块，其中，

6、主功率模块包括限流接触器k3、限流电阻r1、起动接触器k2、能量泄放接触器k4、放电电阻r2、吸收电容c2、支撑电容c1、第一套三相全桥电路、第二套三相全桥电路，其中，限流接触器k3与限流电阻r1串联后与起动接触器k2并联；起动接触器k2一端与250v至700vdc起动电源1的输出端连接，起动接触器k2另一端与能量泄放接触器k4、吸收电容c2、支撑电容c1一端以及第一套三相全桥电路和第二套三相全桥电路的正端连接，能量泄放接触器k4另一端与放电电阻r2串联后与第一套三相全桥电路和第二套三相全桥电路的负端连接；第一套三相全桥电路的三相输出端经过第一套交流滤波模块后与250kw高压直流永磁起动发电机7的第一套三相绕组连接；第二套三相全桥电路的三相输出端经过第二套交流滤波模块后与250kw高压直流永磁起动发电机7的第二套三相绕组连接；

7、控制驱动模块包括dsp+fpga的主控电路、接触器控制电路、母线电流传感器、母线电压传感器、三相全桥电路驱动电路、电流传感器，其中，dsp+fpga的主控电路控制接触器控制电路进行控制器的通断控制；dsp+fpga的主控电路采集母线电流传感器、电流传感器以及母线电压传感器的信号，通过三相全桥电路驱动电路对两套三相全桥电路进行控制；

8、两套三相全桥电路的正端和负端经过直流滤波模块后与540vdc高压直流汇流条6的正端和负端连接。

9、进一步地，直流滤波模块包括：电感l1、电感l2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、磁环f1，其中，

10、电容c3、电阻r3、电阻r5、电容c5依次串联后一端接电感l1的一端，另一端接电感l2的一端；电容c4、电阻r4、电阻r6、电容c6依次串联后一端接电感l1的另一端，另一端接电感l2的另一端；电阻r3和电阻r5的公共端接机壳；电阻r4和电阻r6的公共端接机壳；电感l1的一端接540v正输入，电感l1的另一端穿过磁环f1后接540v正输出；电感l2的一端接540v负输入，电感l2的另一端穿过磁环f1后接540v负输出。

11、进一步地，交流滤波模块包括：电感l3、电感l4、电感l5、电感l6、电感l7、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15、电容c16、电容c17、电容c18，其中，

12、电感l6的三个输入端分别经过电感l3、电感l4、电感l5后分别连接a相输入、b相输入、c相输入；

13、电感l6的第一输出端与电容c7的一端、电容c10的一端、电容c11的一端、电感l7的第一输入端连接；电感l7的第一输入端先经过磁环f2后与电容c13的一端连接，再经过磁环f3后与电容c16的一端连接作为a相输出端；

14、电感l6的第二输出端与电容c8的一端、电容c10的另一端、电容c12的一端、电感l7的第二输入端连接；电感l7的第二输入端先经过磁环f2后与电容c14的一端连接，再经过磁环f3后与电容c17的一端连接作为b相输出端；

15、电感l6的第三输出端与电容c9的一端、电容c12的另一端、电容c11的另一端、电感l7的第三输入端连接；电感l7的第三输入端先经过磁环f2后与电容c15的一端连接，再经过磁环f3后与电容c18的一端连接作为c相输出端；

16、电容c7另一端、电容c8另一端、电容c9另一端、电感l7的输出端、电容c13另一端、电容c14另一端、电容c15另一端、电容c16另一端、电容c17另一端、电容c18另一端接机壳。

17、进一步地，起动状态时，起动发电控制器3控制第一接触器2接通、第二接触器5断开，250v至700v dc起动电源1通过第一接触器2为起动发电控制器3提供250～700v高压直流电，此时起动发电控制器3工作在电动状态，控制250kw高压直流永磁起动发电机7的电枢电流，从而控制250kw高压直流永磁起动发电机7输出转矩，通过250kw高压直流永磁起动发电机7的电机输出轴带动航空发动机9达到脱开转速，完成航空发动机9的起动功能，在起动状态下，由28vdc汇流条4给起动发电控制器3供控制电。

18、进一步地，发电状态时，起动发电控制器控制3控制第一接触器2断开、第二接触器5接通，航空发动机9带动250kw高压直流永磁起动发电机7运转，经起动发电控制器3输出540v高压直流电，并经第二接触器5到达540vdc高压直流汇流条6，此时起动发电控制器3工作在发电状态，输出高压直流系统需要的高品质电源；

19、在发电状态下，由28vdc汇流条4给起动发电控制器3供控制电，250kw高压直流永磁起动发电机7为飞控关键负载8供备份电源，保障飞控关键设备供电安全。

20、进一步地，具体地，起动状态，250～700vdc地面电源或机载蓄电池为起动发电控制器3供电，此时起动发电控制器3控制发电主接触器k1断开、起动接触器k2断开、能量泄放接触器k4断开、限流接触器k3接通，通过限流电阻r1为支撑电容c1充电进行软上电，软上电完成后，起动发电控制器3控制k3断开，接通起动接触器k2，此时起动发电控制器3已做好起动准备，接收到起动指令后，起动发电控制器3内部主功率模块的两组三相全桥将250～700vdc逆变为变频交流电，经交流滤波模块为主发双三相电枢绕组供电，调整电枢电流，从而控制250kw高压直流永磁起动发电机7输出转矩，起动航空发动机9。

21、进一步地，发电状态，起动发电控制器3控制限流接触器k3断开、起动接触器k2断开，能量泄放接触器k4断开，此时发动机9带动250kw高压直流永磁起动发电机7运转，当转速达到最低发电转速时，起动发电控制器3开始工作与发电状态，起动发电控制器3采用svpwm全控整流调压算法和弱磁发电调压算法调节支撑电容两端电压达到540vdc，当电压符合投网要求时，发电主接触器k1接通，经过直流滤波模块到达高压直流配电盒，此时540v高压直流汇流条6为飞机高压直流负载供电。

22、有益效果：

23、1.本专利提供的基于双三相永磁起动发电机的高压直流永磁起动发电系统，其永磁起动发电机、起动发电控制器为起动/发电多功能复用，可避免发动机起动时专用起动机的使用，发电时的专用发电机控制器使用，从而减小机载设备成本、体积及重量，提高起动发电系统功重比；

24、2.本专利提供的基于双三相永磁起动发电机的高压直流永磁起动发电系统，相比三级式起动发电系统而言，具有较高的起动和发电效率，降低了系统发热量，进一步减轻飞机散热设备的重量；

25、3.本专利提供的双三相永磁起动发电机，有效减小电机每相绕组的电流，降低起动发电控制器的工作电应力。同时两套三相绕组互为冗余备份，能够显著地提升系统起动/发电功能的可靠性。