JPH01501497A - Starting device for turbine engines operated by inverters - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 インバー 21 れるタービン・エンジンの計11へL」 この発明は、航空機に用いられたタービン・エンジンのようなタービン・エンジ ンのための始動装置、特にタービン・エンジンに関連した発電装置の現存する諸 部品を事実上使用させる始動装置に関するものである。[Detailed description of the invention] A total of 11 turbine engines with 21 inverters. This invention applies to turbine engines such as those used in aircraft. Existing starting systems for engines, especially generators associated with turbine engines. The invention relates to a starting device that makes parts virtually available.
発電しとi遣− 例えば航空機に利用されたタービン・エンジンは種々の方法のどれかで始動され ていた0代表的な1つの始動方法は、タービン・エンジンと駆動関係で接続され た空気タービンを利用し得る。タービン・エンジンを始動したい時には、タービ ン・エンジンを自己持続速度にもたらすまで、補助動力装置(APU)から加圧 空気をタービン・エンジンに供給して駆動する。Power generation and dispatch For example, a turbine engine used in an aircraft can be started in one of a variety of ways. One typical starting method is to connect the engine to the turbine engine in a driving relationship. air turbines can be used. When you want to start a turbine engine, pressurization from the auxiliary power unit (APU) until the engine is brought to self-sustaining speed. Supply air to the turbine engine to drive it.
この解決策の難しさは、空気タービンがタービン・エンジンに永久接続されるこ とである。その存在は、従って重量を航空機へ加え、その有用な負荷を低減する 。更に、多くの場合、空気タービンの存在はタービン・エンジン・ハウジングの 正面面積を増加するかもしれず、従ってこれは空気力学的抗力を増大する反面、 航空機の効率を下げる。The difficulty with this solution is that the air turbine is permanently connected to the turbine engine. That is. Its presence therefore adds weight to the aircraft and reduces its useful load. . Additionally, the presence of an air turbine is often associated with the turbine engine housing. While this may increase the frontal area and thus increase aerodynamic drag, Reduces aircraft efficiency.
電気的始動器も利用されている。1台以上のタービン・エンジンの使用を正当化 するのに足りるサイズと容量の大抵の航空機にはタービン・エンジンで駆動され るべき比較的高出力の発電装置が必要であるので、発電機がエンジン始動モード 中電動機として運転され、従ってタービン・エンジンを自己持続速度まで駆動す るのに使用され得る多数の提案があった。電動機として利用された時の発電機の 動力は、APUによって、或は多エンジン航空機において既に回転中のタービン ・エンジンの発電装置から供給され得る。Electric starters are also used. Justifying the use of one or more turbine engines Most aircraft of sufficient size and capacity to Since a relatively high power generator is required, the generator is in engine start mode. It is operated as a medium electric motor and thus drives the turbine engine to self-sustaining speed. There were a number of suggestions that could be used to of a generator when used as an electric motor Power is provided by the APU or by an already rotating turbine in multi-engine aircraft. - Can be supplied from the engine's power generator.
この型式の電気装置はその企図した目的にかなり成功した。しかしながら、多く の場合、電気装置はタービン・エンジンと発電機を相互接続する定速駆動装置を 利用し、そしてエンジン始動モード期間中定速駆動装置を逆方向に運転するか或 は電気装置を側路するための機械装置が設けられなければならない、これは概し て余分な機械部品を必要とし、この機械部品は種々の力のためにかなり頑丈な構 成でなければならず、従って重量を航空機に加える。成る場合には、そのような 部品は、空気力学的抗力を増大することにつながるエンジン・ハウジングの前面 面積を増加さえさせ得る。This type of electrical device has been quite successful in its intended purpose. However, many In the case of and run the constant speed drive in reverse direction during engine start mode or shall be provided with a mechanical device for bypassing electrical equipment; this generally requires an extra mechanical part, and this mechanical part has a fairly robust structure due to the various forces. must be constructed, thus adding weight to the aircraft. If such The parts are located at the front of the engine housing leading to increased aerodynamic drag. It can even increase the area.
いわゆるVSCFSC上ような航空機に用いられた他の型式の発電装置がある。There are other types of generators used in aircraft, such as on so-called VSCFSCs.
VSCFSC上は、可変速度一定周波数インバータ装置である。そのような装置 のための手段を提供することが望ましく、これによりそのような装置中の発電機 は関連したタービン・エンジンを始動させるための始動器として交互に使用され 得る。この発明は、最少の重量および最小の効率低下を有する装置になることを 達成するものである。On the VSCFSC is a variable speed constant frequency inverter device. such a device It is desirable to provide means for the generator in such equipment to is alternately used as a starter to start the associated turbine engine. obtain. This invention is intended to result in a device with minimal weight and minimal loss of efficiency. It is something to be achieved.
11へi比 この発明の主目的は、航空機に用いられるようなタービン・エンジンと一緒に使 用するための新しく改良した始動器−発電装置を提供することである。もう少し 詳しく説明すれば、この発明の目的は、始動性能を発揮するのに要する重量およ び効率低下を最小にするような仕方で可変速度一定周波数インバータを用いる発 電装置に使用するような装置を提供することである。i ratio to 11 The main purpose of this invention is to use it with turbine engines such as those used in aircraft. The object of the present invention is to provide a new and improved starter-generator for use. a little more To explain in detail, the purpose of this invention is to reduce the weight and weight required to exhibit starting performance. power generation using variable speed constant frequency inverters in a manner that minimizes efficiency and efficiency losses. The purpose of the present invention is to provide a device for use in electrical equipment.
この発明の一例としての実施例は、タービンに結合されたブラシレス発電機を含 みかつ少なくとも1つの複数相出力巻線を有する発電装置で前述した目的を達成 する。An exemplary embodiment of the invention includes a brushless generator coupled to a turbine. Achieving the aforementioned objectives with a power generator having at least one multi-phase output winding do.
励磁機で付勢される主界磁巻線に生じた磁界により電力が出力巻線に誘起され得 る。各相毎に2個のダイオードを含みかつブリッジに接続された全波整流器も含 まれる。Power can be induced in the output winding by the magnetic field generated in the main field winding energized by the exciter. Ru. Contains two diodes for each phase and also includes a full-wave rectifier connected to the bridge. be caught.
ブリッジは、出力巻線に接続されかつ装置で使用するための直流出力を供給する ようになっている。この発明によれば、発電機は複数個の半導体素子の使用によ りタービンのための交流同期式始動用電動機として利用され、半導体素子はダイ オード毎に1個設けられかつブリッジ内の対応するダイオードとシャント関係に 接続された導電路を有する。インバータ・コントローラは、半導体素子の制御電 極に接続され、半導体素子がインバータとして作動するように半導体素子を選択 的に作動させる。出力巻線とは反対に直流信号をブリッジへ選択的に印加するた めの手段を設けることにより装置は完成される。The bridge is connected to the output winding and provides a DC output for use in the device. It looks like this. According to this invention, the generator is constructed by using a plurality of semiconductor devices. It is used as an AC synchronous starting motor for turbines, and the semiconductor element is die-cut. One for each diode and in shunt relationship with the corresponding diode in the bridge. It has a connected conductive path. Inverter controllers are control voltages for semiconductor devices. Select the semiconductor device so that it is connected to the pole and the semiconductor device operates as an inverter. to operate. for selectively applying a DC signal to the bridge as opposed to the output winding. The device is completed by providing means for this purpose.
その結果、現存の発電装置を始動装置として作動させるために発電装置に付加さ れたハードウェアは、半導体素子およびそのコントローラにすぎない。As a result, an additional The hardware used is nothing more than a semiconductor device and its controller.
非常に望ましい実施例では、半導体素子がトランジスタであり、導電路がエミッ タ・コレクタ間導電路であり、そして制御電極がベースである。In a highly preferred embodiment, the semiconductor element is a transistor and the conductive path is an emitter. It is a conductive path between the collector and the collector, and the control electrode is the base.
この発明は、交流信号を供給するためにかつ出力巻線と反対側で、すなわち直流 信号を選択的に印加するための手段と同一側でブリッジに接続された可変速度一 定周波数インバータを更に含む装置中に前述した部品が利用されることを口論む 。The invention provides an AC signal and on the side opposite the output winding, i.e. a DC A variable speed one connected to the bridge on the same side as a means for selectively applying signals. Discusses the use of the aforementioned components in equipment that further includes a constant frequency inverter. .
他の目的や利点は、添付図面についての以下の説明から明らかになるだろう。Other objects and advantages will become apparent from the following description of the accompanying drawings.
[LへIi 第1図は、可変速度一定周波数インバータを利用する航空機用タービン・エンジ ンのようなタービン・エンジンによって運転される現存の発電装置の回路略図で ある。[L to Ii Figure 1 shows an aircraft turbine engine that utilizes a variable speed constant frequency inverter. Schematic diagram of an existing power generation set operated by a turbine engine such as a be.
第2図は、従来技術に見られた整流器ブリッジをインバータに変換して装置を発 電に加えて始動用に利用させるように、この発明によって付加された部品を例示 する、第1図と同様な回路略図である。Figure 2 shows how the rectifier bridge seen in the prior art is converted to an inverter to generate the device. Examples of parts added by this invention so that they can be used for starting in addition to electricity 2 is a schematic circuit diagram similar to FIG. 1.
従−米JU札!」【朋− 可変速度一定周波数インバータを用いる型式の代表的な従来の発電装置は第1図 に示されている。これは、この発明がエンジン始動性能を有するような装置を提 供することに詳しく向けられる点で、説明される。Follow-US JU bill! ” [Friend] A typical conventional power generation system using a variable speed constant frequency inverter is shown in Figure 1. is shown. This means that the present invention provides a device that has engine starting performance. will be explained in detail with regard to serving.
第1図に示された装置は慣用構造の巻線型界磁広周波数帯域ブラシレス発電機を 含み、この発電機は周知のように1つ以上の発電機出力巻線10を含む、第1図 に示したように、2つのそのような巻線が設けられ、その各々は3相星形に結線 された巻線である0発電機回転子に装架されかつ符号12で表わされたしばしば “主界磁2と呼ばれる回転界磁の結果として、電力は巻線10に誘起される。主 界磁は回転磁界を生じ、この磁界は励磁機14によって供給された電力で発生さ れ、励磁l!14は永久磁石発tlfi(PMG)16によって慣用通り励磁さ れる。これら構成部品は全て、ブラシレス発電機の一部を構成し、かつ発電モー ドで運転される時に発電機回転子に連結されたタービン・エンジン18で駆動さ れ得る。The device shown in Figure 1 uses a wound field wide-band brushless generator of conventional construction. 1, the generator includes one or more generator output windings 10, as is well known in the art. Two such windings are provided, each wired in a three-phase star, as shown in The windings mounted on the generator rotor and designated by the symbol 12 are often “Power is induced in the winding 10 as a result of a rotating field called main field 2. The field produces a rotating magnetic field, which is generated by the electric power supplied by the exciter 14. Re, excitation! 14 is conventionally energized by a permanent magnet generator tlfi (PMG) 16. It will be done. All of these components form part of the brushless generator and are part of the generator motor. is driven by a turbine engine 18 coupled to the generator rotor when operated at It can be done.
慣用通り、各巻線10の各枝路は2個のダイオード22間の接続点20に接続さ れている。従って、装置が発電機として運転される時に、出力巻線10によって 提供される各相毎に2個のダイオード22がある。ダイオード22は、図示の極 性で接続されかつ3つの枝路24゜26および28 (各相毎に1つ)から成る ブリッジを形成する。これら枝路24.26および28は並列に接続されてブリ ッジを形成し、各ダイオード22の、接続点22より遠い方の側はそれぞれライ ン30.32に接続され、これらライン30および32には慣用の可変速度一定 周波数インバータ34が接続されている。第1図に示したようにブラシレス発電 機が2つ以上の巻線10を含む場合には、上述したのと同一の形態で構成された 別なブリッジ36が各巻線用に設けられ、ブリッジ36はライン30および38 によってインバータへ接続されている。慣用の目的のために用いられたコンデン サ40は、ライン30と32、それにライン30と38を相互接続する。Conventionally, each branch of each winding 10 is connected to a junction 20 between two diodes 22. It is. Therefore, when the device is operated as a generator, the output winding 10 There are two diodes 22 for each phase provided. The diode 22 is connected to the pole shown in the figure. connected at the same time and consisting of three branches 24, 26 and 28 (one for each phase) form a bridge. These branches 24, 26 and 28 are connected in parallel and The side of each diode 22 far from the connection point 22 is connected to a light source. lines 30 and 32, and these lines 30 and 32 are connected to conventional variable speed constant A frequency inverter 34 is connected. Brushless power generation as shown in Figure 1 If the machine comprises two or more windings 10, they are constructed in the same manner as described above. A separate bridge 36 is provided for each winding, the bridge 36 being connected to lines 30 and 38. is connected to the inverter by. Condensers used for conventional purposes A server 40 interconnects lines 30 and 32 and lines 30 and 38 thereto.
以上の説明の結果として、タービンの運転時に、ブラシレス発電機は運転されか つタービン18の速度に応じて変わる周波数出力を有する。変化する周波数の出 力は、上述したようにブリッジ回路によって直流に整流されかつインバータ34 へ入力として供給される。インバータは、慣用通り制御かつ運転され、そして航 空機に用いられた時に3相115V、400Hzの交流出力を出力ライン42. 44および46に供給する。As a result of the above explanation, when the turbine is operated, the brushless generator is not operated. It has a frequency output that varies depending on the speed of the turbine 18. Changing frequency output The power is rectified to direct current by the bridge circuit and inverter 34 as described above. is supplied as input to The inverter is conventionally controlled and operated and When used in aircraft, the output line 42. outputs 3-phase 115V, 400Hz AC output. 44 and 46.
い : B 第1図に示されたようなかつこの発明に係るエンジン始動性能が与えられた発電 装置の実施例は第2図に示されている。同一部品が利用される場合には、同一符 号が用いられる。その上、W潔さのため、既に説明した従来装置と共通の部品は 再び説明しない。I: B Power generation as shown in FIG. 1 and provided with engine starting performance according to the present invention An embodiment of the device is shown in FIG. If the same parts are used, the same number shall be used. number is used. Moreover, for the sake of simplicity, the parts that are common to the conventional device already explained are I won't explain it again.
この発明によれば、トランジスタ48のような半導体素子は各ブリッジの枝路2 4.26および28の各々中の各ダイオード22とシャント関係に置かれる。す なわち、トランジスタ48は各ダイオードと並列に接続され、各ブリッジ中には ダイオード22と同数の多数のトランジスタ48がある。このような構成により 、各トランジスタ48のコレクタ・エミッタ間導電路は対応するダイオード22 と並列である。同時に、各トランジスタ48の制御電極すなわちベースは対応す る制御ライン50に接続されている。制御ライン50は慣用の電子的インバータ ・コントローラ52に接続される。コントローラ52の慣用の動作により、トラ ンジスタ48はインバータ34中におけるように作動させられ、ダイオード22 は対応するトランジスタ48がターンオフされる時に貯えたエネルギーを消費す るためのフライホイール・ダイオードとして働く。According to the invention, a semiconductor device such as transistor 48 is provided in each bridge branch 2. 4. is placed in shunt relationship with each diode 22 in each of 26 and 28. vinegar That is, transistor 48 is connected in parallel with each diode, and in each bridge There are as many transistors 48 as there are diodes 22. With such a configuration , the conductive path between the collector and emitter of each transistor 48 is connected to the corresponding diode 22. It is parallel to At the same time, the control electrode or base of each transistor 48 is The control line 50 is connected to the control line 50. Control line 50 is a conventional electronic inverter. - Connected to the controller 52. Conventional operation of the controller 52 causes the The transistor 48 is operated as in the inverter 34 and the diode 22 consumes the stored energy when the corresponding transistor 48 is turned off. Acts as a flywheel diode to
タービン18を始動させたい時には、ブラシレス発電機が交流同期電動機として 運転され、交流電流はインバータとして作動している時のブリッジから巻線10 に供給される。ブリッジへの直流電力は、電源60から選択的に作動できるスイ ッチ62を介してライン30.32および38に供給される。この接続の中に所 望ならば任意のフィルタ64を用いても良い。When you want to start the turbine 18, the brushless generator acts as an AC synchronous motor. The alternating current is passed through the winding 10 from the bridge when operating as an inverter. supplied to DC power to the bridge is provided by a switch that can be selectively activated from the power supply 60. via switch 62 to lines 30, 32 and 38. inside this connection Any filter 64 may be used if desired.
電源60は、補助動力装置でも良いし、或は多エンジン航空機中の既に回転して いる他のタービン18と関連した発電装置のライン30.32および38にみち れる出力でも良い。The power source 60 may be an auxiliary power unit or an already rotating power source in a multi-engine aircraft. Along with lines 30, 32 and 38 of the generator set associated with other turbines 18 It is also possible to use the output as shown below.
当業者は、トランジスタ48およびダイオード22を利用して形成されたインバ ータ回路が特別に“クリーンな”交流電力を供給しないことを分かっている。し かしながら、ブラシレス発電機が交流電動機として作動し得るように、それは巻 線10を付勢するのに適する以上のものである。最も重要なのは、エンジン始動 性能が最小の重量付加で装置に与えられることであり、そのために必要なのはト ランジスタ48およびコントローラ52を付加することだけである。Those skilled in the art will appreciate that the inverter formed using transistor 48 and diode 22 It is recognized that the computer circuit does not provide particularly "clean" AC power. death However, so that a brushless generator can operate as an AC motor, it is It is more than suitable for energizing the wire 10. The most important thing is to start the engine Performance is to be imparted to the equipment with minimal weight addition, and for this it is necessary to All that is required is the addition of transistor 48 and controller 52.
始動装置が動作時に発電装置の交流部品を全て側路し、従って始動装置の動作が 発電装置から得られる交流電力の劣化を起こさせないことも理解されよう。When the starter is operating, it bypasses all alternating current components of the generator, thus preventing the starter from operating. It will also be appreciated that there is no degradation of the AC power obtained from the generator.
ありのまχのインバータ性能を利用して電動機として動作するためのブラシレス 発電機へ交流電力を供給できるので、インバータと一緒に用いられてクリーンな 電力を供給するが、電力効率に間してカットされるコンデンサを含む多数の電気 部品は装置の動作効率を最大にするために避けられ得る。Brushless to operate as an electric motor using the inverter performance of Arinomaki Since AC power can be supplied to the generator, it can be used together with an inverter and is clean. A large number of electrical appliances, including capacitors that provide power, but are cut short in terms of power efficiency. Components may be avoided to maximize operating efficiency of the device.
国際調査報告international search report
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1987/001687 WO1988000653A1 (en) | 1986-07-18 | 1987-07-15 | Inverter operated turbine engine starting system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01501497A true JPH01501497A (en) | 1989-05-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62504989A Pending JPH01501497A (en) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | Starting device for turbine engines operated by inverters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01501497A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5600788B1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | High-efficiency output-stabilized power generator and flowing water type small hydropower system |
| WO2014157719A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 中央電子システム株式会社 | High-efficiency output stabilization power generation device and small water-flow type hydraulic power generation system |
-
1987
- 1987-07-15 JP JP62504989A patent/JPH01501497A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5600788B1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | High-efficiency output-stabilized power generator and flowing water type small hydropower system |
| JP5600789B1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 中央電子システム株式会社 | High-efficiency output-stabilized power generator and flowing water type small hydropower system |
| WO2014157719A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 中央電子システム株式会社 | High-efficiency output stabilization power generation device and small water-flow type hydraulic power generation system |
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