基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统及方法与流程

专利2025-10-08  2


本申请涉及航空发动机控制,特别涉及一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统及方法。


背景技术:

1、传统的压气机和涡轮的导叶控制采用液压伺服阀与作动筒,通过燃油液压输出直线位移,驱动同步环将直线位移转换为旋转位移,实现导叶角度的调节。随着航空发动机多电/全电化的发展,对发动机控制系统的执行机构也产生了多电/全电化的要求。对于压气机和涡轮导叶控制,其作动系统正由原来的燃油液压作动系统朝着全电作动系统方向发展。

2、相关技术中的导叶控制仍然采用了同步环的旋转与直动组合的复合运动方案,仅是将燃油液压作动方式替换为机械方案,采用直线机电作动器输出直线位移,并将直线位移转换为旋转位移,实现导叶角度的调节。采用直线位移转换为旋转位移的方案。

3、相关技术中应用的方法存在卡滞的可能,造成发动机可靠性下降。


技术实现思路

1、本发明关于一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统及方法,能够避免卡滞情况出现,进而提高发动机可靠性,该技术方案如下:

2、一方面,提供了一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,该系统包括主控制器、电机驱动控制器、传感器、减速器以及调节机构;

3、主控制器与电机驱动控制器通信连接;

4、电机驱动控制器与传感器通信连接,且与减速器控制连接,电机驱动控制器用于生成驱动指令;

5、减速器与调节机构控制连接,减速器基于驱动指令生成角位移数据控制数据以及扭矩控制数据;

6、调节机构中包括导叶。

7、在一个可选的实施例中,系统还包括电源以及航空插头;

8、电源与主控制器通过航空插头连接。

9、在一个可选的实施例中,电机驱动控制器包括电磁兼容性(electromagneticcompatibility,emc)滤波模块、电机驱动模块以及电机控制模块;

10、emc滤波模块用于向电机驱动模块供电;

11、电机驱动模块与电机控制器通信连接,电机驱动模块用于向电机控制模块发送母线电压、电流信号、管壳温度以及电容温度中的至少一种,电机控制模块用于向电机驱动模块反馈驱动信号,驱动信号用于生成驱动指令。

12、在一个可选的实施例中,系统还包括旋转变压器;

13、旋转变压器用于与电机驱动控制器交互旋变信号。

14、在一个可选的实施例中,系统还包括永磁同步电机;

15、永磁同步电机通过三相动力线与电机驱动控制器通信连接;

16、在一个可选的实施例中,调节机构包括连杆机构、同步环以及导叶;

17、连杆机构用于连接调节机构与减速器;

18、同步环用于受连杆机构驱动,控制导叶的运动。

19、另一方面,提供了一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制方法,其特征在于,方法应用于如上任一的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统中,方法包括:

20、通过主控制器生成并向电机驱动控制器发送控制角度指令;

21、通过电机驱动控制器基于控制角度指令生成并向减速机发送驱动指令;

22、通过减速机生成角位移控制数据以及扭矩控制数据,并通过减速机对调节机构中的导叶角度进行控制。

23、在一个可选的实施例中,通过主控制器生成并向电机驱动控制器发送控制角度指令之前,包括:

24、对电机驱动控制器进行上电初始化自检。

25、在一个可选的实施例中,通过电机驱动控制器基于控制角度指令生成驱动指令,包括:

26、确定导叶控制角度与电机角位置的对应关系;

27、基于对应关系进行角位置标定;

28、结合角位置标定的标定结果,生成角位置指令、电机角位置信号以及q轴电流检测值;

29、基于角位置指令、电机角位置信号以及q轴电流检测值执行闭环计算,生成驱动指令。

30、本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

31、充分利用导叶同步环作动机械结构特点,设计旋转机电作动器替代现有的直线作动保证作动功能性能前提下简化了整体结构,并配置了对应的驱动部件以及驱动方法,提升了可靠性和可维护性。



技术特征:

1.一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统包括主控制器、电机驱动控制器、传感器、减速器以及调节机构;

2.根据权利要求1所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述系统还包括电源以及航空插头;

3.根据权利要求1所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述电机驱动控制器包括电磁兼容性emc滤波模块、电机驱动模块以及电机控制模块;

4.根据权利要求3所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述系统还包括旋转变压器;

5.根据权利要求3所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述系统还包括永磁同步电机;

6.根据权利要求1所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统,其特征在于,所述调节机构包括连杆机构、同步环以及导叶;

7.一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求1至6任一所述的基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统中,所述方法包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通过主控制器生成并向电机驱动控制器发送控制角度指令之前,包括:

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通过所述电机驱动控制器基于所述控制角度指令生成驱动指令,包括:


技术总结
本申请涉及一种基于旋转机电作动器的航空发动机导叶控制系统及方法,涉及航空发动机控制技术领域技术领域。该系统包括主控制器、电机驱动控制器、传感器、减速器以及调节机构;主控制器与电机驱动控制器通信连接;电机驱动控制器与传感器通信连接,且与减速器控制连接,电机驱动控制器用于生成驱动指令;减速器与调节机构控制连接,减速器基于驱动指令生成角位移数据控制数据以及扭矩控制数据;调节机构中包括导叶。充分利用导叶同步环作动机械结构特点,设计旋转机电作动器替代现有的直线作动保证作动功能性能前提下简化了整体结构,并配置了对应的驱动部件以及驱动方法,提升了可靠性和可维护性。

技术研发人员:由浩亮,姚太克,张玄,杨闻浩,翟广庆
受保护的技术使用者:中国航发控制系统研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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