[发明专利]一种双绕组异步电机直流起动发电系统的拓扑结构

说明书

本发明公开了一种双绕组异步电机直流起动发电系统的拓扑结构，尤其是用于多电飞机供电的双绕组异步电机直流起动发电系统，属于直流发电的技术领域。拓扑结构包括：集成在多电发动机高压轴上的第一多相双绕组异步电机直流发电单元、集成在多电发动机低压轴上的第二多相双绕组异步电机直流发电单元、具有两侧功率输出端的起动发电驱动单元，实现了在多电飞机的多电电动机上高压轴和低压轴上分别集成并安装用于直流发电的多相DWIG单元，提高了系统可靠性，满足了多电飞机用电多样化的需求。

技术领域

本发明公开了一种双绕组异步电机直流起动发电系统的拓扑结构，尤其是用于多电飞机供电的双绕组异步电机直流起动发电系统，属于直流发电的技术领域。

背景技术

多电/全电飞机与传统飞机相比，具有结构简单、重量轻、可靠性高和可维护性好等优点，近年来得到了飞速发展，并对飞机电源系统提出了大容量、高可靠性等新要求。为满足这些要求，多电发动机应运而生。所谓多电发动机，就是将航空发电机集成并安装于发动机的主汽轮机中，形成内置式的发电机。根据尺寸、转速和工作环境等不同因素，可选择将发电机集成在多电发动机的高压轴或低压轴。集成在高压轴上的发电机具有较小的尺寸和较高转速，因此具有起动功能，可作为内转式起动发电机；而集成在低压轴上的发电机具有较大的尺寸和较低的转速。

针对多电发动机集成发电机所构成的发电系统，目前变频交流发电系统和高压直流发电系统是两大发展趋势。随着多电/全电飞机技术的快速发展，飞机用电大增，这就要求飞机电源系统要扩大容量。然而飞机上的空间有限，因此高功率密度的发电系统成为了发展趋势。

目前针对多电飞机的高压直流发电系统，主要有三级式同步电机、开关磁阻电机、电励磁双凸极电机以及笼型异步电机。三级式同步电机高压直流发电系统的技术成熟，但其不足之处是结构复杂、不易获得高动态性能；开关磁阻电机有结构简单坚固等优点，但缺点是转矩脉动和转矩噪声大；电励磁双凸极电机高压直流发电系统具有适合高速运行的优点，但其构成的高压直流发电系统具有结构复杂等不足之处。1997年美国NASALewis研究中心的专家们根据他们多年研究成果指出对于未来飞机电源系统，笼型异步电机有可能作为航空发电机，值得全面深入研究。关于航空用异步电机高压直流发电系统，我国也较早地开展了相关研究工作。从1998年开始，南京航空航天大学就一直对270V三相笼型异步高压直流发电系统进行研究，并研制出了18kW样机。这进一步表明笼型异步电机应用于飞机高压直流发电系统是可行的。而多相电机因其高功率密度及高可靠性，目前已在军用、民用多种场合得到了应用。特别是，与非正弦供电技术相结合，还可以降低磁密峰值使气隙磁密波形为准方波，从而充分利用电机铁芯，达到提高电机转矩密度和功率密度的目的。定子双绕组异步电机发电系统是近几年来出现的一种新型异步电机。从1999年美国田纳西理工大学的Ojo O.教授首次提出定子双绕组异步电机发电系统，国内外的学者纷纷开展了对定子双绕组异步电机的研究。

从现有的研究来看，多电飞机直流发电系统多是基于三相电机构建的，国内还没有涉及对多电飞机用多相双绕组异步电机直流发电系统进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种双绕组异步电机直流起动发电系统的拓扑结构，将多相双绕组异步电机应用于多电飞机的直流发电系统中，解决了可靠地满足多电飞机用电多样化需求的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种双绕组异步电机直流起动发电系统的拓扑结构，包括：集成在多电发动机高压轴上的第一多相双绕组异步电机直流发电单元、集成在多电发动机低压轴上的第二多相双绕组异步电机直流发电单元、具有两侧功率输出端的起动发电驱动单元，其中，所述第一多相双绕组异步电机直流发电单元的控制侧与起动发电驱动单元的一侧功率输出端连接，所述第二多相双绕组异步电机直流发电单元的控制侧与起动发电驱动单元的另一侧功率输出端连接，第一、第二多相双绕组异步电机直流发电单元的功率侧分别输出直流电，