电气系统冗余过电压保护的制作方法

文档序号:26644909发布日期:2021-09-15 02:05
电气系统冗余过电压保护的制作方法

1.本公开的领域涉及电气系统的冗余过电压保护。更具体地,本公开涉及用于控制向用于向电气系统供电的发电系统的发电机励磁场施加功率的冗余过电压保护系统和方法。


背景技术:

2.发电机可以用于将原动力转换为电功率。发电机所生成的电功率可以用于向电气系统供电。在示例中,电气系统可以是用于操作飞行器或其他车辆的系统。与车辆无关的其他电气系统还可以从发电机接收电功率。
3.当发电机使用大于电气系统的设计极限的电压向电气系统供应电功率时,可能生成过电压故障。过电压事件扩展可能会对电气系统以及与电气系统进行电气通信的任何装备造成不利影响。在飞行器环境或具有关键电气系统的任何其他环境中,这样的过电压事件可能会导致丧失整个环境的可操作性。进一步地,由于缺乏减轻过电压故障时的冗余,所以用于从电气系统中排除过电压故障的技术可能缺乏可靠性。


技术实现要素:

4.本专利中使用的术语“公开(disclosure)”、“该公开(the disclosure)”、“这个公开(this disclosure)”和“本公开(the present disclosure)”旨在广泛是指本专利和下文专利权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述应当理解为不限制本文中所描述的主题或不限制下文专利权利要求的含义或范围。本专利所涵盖的主题的实施例由下文权利要求书而非本发明内容限定。该发明内容是本公开的主题的各个方面的高级概述,并且介绍了概念中的一些概念,这些概念还在以下具体实施方式章节中进行进一步描述。本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。应该通过参考本专利的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每个权利要求来理解本主题。
5.根据本公开的某些实施例,一种方法可以包括:监测被输入到发电机控制单元的调节点电压。该方法还可以包括:监测作为备用调节点电压输入的发电机输出电压,以及在调节点电压输入、该备用调节点电压输入或两者处检测过电压故障。进一步地,该方法可以包括:响应于检测到过电压故障而断开第一固态开关,以防止向发电机励磁场提供输入信号。更进一步地,该方法可以包括:响应于检测到过电压故障而断开发电机励磁场继电器,以防止向发电机励磁场提供输入信号。
6.根据本公开的某些实施例,一种系统可以包括第一电压传感器,该第一电压传感器监测调节点电压;以及第二电压传感器,该第二电压传感器监测发电机的发电机输出电压。该系统还可以包括发电机励磁场继电器,该发电机励磁场继电器电耦合在发电机的发电机励磁场与发电机励磁场的功率源之间。当第一电压传感器根据调节点电压检测到过电压条件,第二电压传感器根据发电机输出电压检测到过电压条件或两者时,发电机励磁磁
场继电器可以被控制为断开。附加地,该系统可以包括去激励电路。在示例中,去激励电路可以包括逻辑门,该逻辑门从第一电压传感器、第二电压传感器或两者接收一个或多个故障指示信号。去激励电路还可以包括第一固态开关,当逻辑门接收一个或多个故障指示信号中的至少一个故障指示信号时,该第一固态开关断开。断开第一固态开关导致使发电机励磁场去激励。
7.根据本公开的某些实施例,一种方法可以包括:监测被输入到发电机控制单元的调节点电压。该方法还可以包括:监测作为备用调节点电压输入的发电机输出电压。附加地,该方法可以包括:在调节点电压输入、备用调节点电压输入或两者处检测过电压故障。附加地,该方法可以包括:使用模拟控制在阻断电路处断开第一固态开关,以防止向发电机励磁场提供输入信号。当输入信号的电压高于电压阈值时,可以断开第一固态开关,该第一固态开关引起发电机输出电压达到过电压故障值。更进一步地,该方法可以包括:响应于检测过电压故障而断开发电机励磁场继电器。
附图说明
8.图1是根据本公开的某些实施例的用于控制向发电机励磁场施加功率的冗余过电压保护系统的示意图。
9.图2是根据本公开的某些实施例的用于控制向发电机励磁场施加功率的附加冗余过电压保护系统的示意图。
10.图3是根据本公开的某些实施例的用于控制图1和图2的冗余过电压保护系统的过程的流程图。
具体实施方式
11.本文中对本公开的实施例的主题进行具体描述以满足法定要求,但是该描述不一定旨在限制权利要求的范围。所要求保护的主题可以以其他方式体现,可以包括不同的元件或步骤,并且可以与其他现有技术或将来技术结合使用。除非当明确描述各个步骤的次序或元件的布置时,否则本描述不应解释为暗示各个步骤或元件之中或之间的任何特定次序或布置。
12.本公开的某些方面和示例涉及用于控制向用于向电气系统供电的发电系统的发电机励磁场施加功率的冗余过电压保护系统和方法。发电机励磁场可以是发电机的部件。发电机可以用于向诸如飞行器电气系统之类的电气系统提供功率。冗余过电压保护系统可以被操作为防止电气系统长时间暴露于发电机的过电压事件。例如,发电机可能会遇到过电压故障条件。在检测到过电压故障条件时,冗余过电压保护系统可以提供冗余技术以排除向电气系统施加过电压功率。
13.为了提高过电压保护系统将检测到发电机的过电压条件并且作用于其上的似然性,冗余过电压保护系统提供了多个检测和功率隔离冗余。例如,可以在多个位置(例如,在发电机的输出处以及在发电机的调节点处)测量过电压条件。进一步地,冗余过电压保护系统可以在沿着功率源与发电机励磁场之间的路径的多个位置处断开发电机的发电机励磁场与功率源的连接。这样的冗余为电气系统的过电压保护提供了多种不同保护路径。
14.所描述的实施例提供了一种冗余过电压保护系统,该冗余过电压保护系统在过电
压事件期间控制发电机到电气系统的功率输出。虽然讨论了通常与飞行器电子系统一起使用的冗余过电压保护系统,但绝不限于此。相反,冗余过电压保护系统的实施例可以与任何类型的电气系统一起使用,或根据需要以其他方式使用。
15.图1是用于控制向发电机励磁场102施加功率的冗余过电压保护系统100的示意图。过电压保护系统100从功率源(未示出)接收输入信号104,并且当发电机106所生成的电压小于过电压保护系统100所设置的过电压阈值时,将输入信号104供应给发电机106的发电机励磁场102。例如,过电压保护系统100可以限制在发电机106的过电压事件期间从输入信号104向发电机励磁场102提供功率以限制由于过电压事件对电气系统108的负面影响。因为发电机106由于在发电机励磁场102处缺乏励磁而不再生成功率,所以通过不从输入信号104向发电机励磁场102提供功率,通过发电机106输出到电气系统108的电压降低到过电压阈值以下。因此,由于从发电机励磁场102排除了导致使发电机106去激励的功率源(即,输入信号104),所以过电压保护系统100可以被称为去激励电路。
16.如所图示的,过电压保护系统100包括两个信号断开连接点,这两个信号断开连接点能够断开输入信号104与发电机励磁场102的连接。可以作为p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或任何其他合适固态开关的固态开关110可以在输入信号104与发电机励磁场102之间提供第一断开连接点。附加地,发电机励磁场继电器112(即,场继电器112)可以在输入信号104与发电机励磁场102之间提供第二断开连接点。场继电器112可以是能够在发电机106的正常操作期间闭合并且在所检测的故障条件期间断开的任何类型的电动开关。
17.可以在多个电压检测位置处检测到过电压故障。例如,调节点电压可以通过电压传感器109检测并且用作电压检测位置以确定过电压故障,该调节点电压可以是电气系统108内或耦合到发电机106的另一电气系统内的发电机控制单元所接收的电压。在示例中,还可以使用备用电压检测位置。备用电压检测位置可以是电压传感器111直接在发电机106的输出处测量的电压。与发电机106相关联的其他电压检测位置还可以用于确定过电压事件。备用电压检测位置(例如,在发电机106的输出处)可以提供比在发电机控制单元处接收的调节点电压稍高的电压(例如,由于发电机106与调节点之间的馈线电缆两端的电压降)。因而,在备用电压检测位置处测量的电压的过电压阈值可以是高于与调节点电压相关联的过电压阈值的对应数量。
18.在调节点或备用电压检测位置处检测的过电压值可能导致断开输入信号104与发电机励磁场102的连接。当过电压保护系统100与调节点之间丢失了信号连接或其他连接时,来自备用电压检测位置的信号仍可以提供过电压条件在发电机106处的指示。因此,如果过电压保护系统100接收到与调整点电压信号和备用电压检测位置电压信号相关联的数据,则可以避免提供给电气系统108的过电压故障。
19.来自调节点和备用电压检测位置的信号可以依据信号是低于过电压阈值还是超过过电压阈值提供给过电压保护系统100还是通过过电压保护系统100转换为布尔值0或1。与发电机106相关联的其他故障还可以被馈送到过电压保护系统100。例如,过热指示、短路指示、电压调节禁用条件指示、电源故障事件指示或与发电机106或电气系统108相关联的任何其他故障可以提供给过电压保护系统100,以发起对去往发电机励磁场102的输入信号104的移除。
20.与故障指示(过电压故障或其他故障两者)相关联的布尔值提供给故障输入114、116、118和120。在本公开的范围内可以想到更多或更少个故障输入114至120。故障输入114和116中的两个故障输入可以分别与调节点过电压确定和备用电压检测位置过电压确定相关联。附加故障输入118和120可以与任何其他可检测故障相关联,该任何其他可检测故障可能得益于对去往发电机励磁场102的输入信号104的排除(例如,发电机106的温度、发电机106的其他健康指示符、电气系统108的健康指示符等)。可以提供故障输入114至120作为来自与发电机106相关联的发电机控制单元的布尔值。例如,发电机控制单元可以接收指示故障的测量并且将测量转换为布尔值,该布尔值提供给故障输入114至120。在另一示例中,过电压保护系统100可以接收表示调节点电压或备用电压检测位置电压的数据信号,并且将所接收的数据转换为布尔值,该布尔值提供给故障输入114至120。
21.故障输入114至120提供给或非逻辑门122。当故障输入114至120全部处于低值时(例如,故障输入114至120中的任一故障输入都不存在故障),或非逻辑门122向固态开关124的基极123提供高信号,该固态开关124可以是npn双极晶体管或其他固态切换设备。提供给固态开关124的高信号将固态开关切换到导通状态,从而使得电流能够通过到达接地126。如果故障输入114至120中的任何或所有故障输入具有高值(例如,指示存在故障),则或非逻辑门122向基极123提供低信号,并且固态开关124过渡到截止状态。固态开关124的截止状态消除了电流去往接地126的路径。
22.虽然图1中描绘了或非逻辑门122,但是还可以使用其他逻辑门代替或非逻辑门122。例如,如果指示故障的信号提供给故障输入114至120作为低信号,则可以使用and逻辑门代替或非逻辑门122。在这样的示例中,指示故障的去往故障输入114至120的任何低输入都可以使得固态开关124过渡到截止状态。
23.固态开关124可以控制固态开关110的操作。例如,当满足两个条件时,被描绘为固态开关110的p沟道mosfet可以进入饱和模式(即,完全导通状态)。第一条件是固态开关124的源极128和栅极130之间的电压差大于固态开关124的阈值电压的绝对值。第二条件是固态开关124的源极128和漏极132之间的电压差大于源极128和栅极130之间的电压差减去固态开关124的阈值电压的绝对值。处于导通状态的固态开关124可以使得足以满足固态开关110的源极128和栅极130之间的电压差的电阻器134两端的电压降能够使固态开关110在饱和模式下操作。固态开关110在饱和模式下的操作可以使得固态开关110用作闭合开关,该闭合开关使得输入信号104能够穿过固态开关110。当故障输入114至120全部向或非逻辑门122提供低信号(即,没有检测到故障)时,则固态开关124保持处于导通状态,从而使得固态开关110也保持处于导通状态。
24.如果故障输入114至120中的一个或多个故障输入向或非逻辑门122提供高信号(即,检测到故障),则固态开关124过渡到截止状态。固态开关124的截止状态排除了与输入信号104相关联的电流行进到接地126的路径。因为排除了去往接地126的路径,所以固态开关110的栅极130变为浮置。因此,源极128与栅极130之间的电压差为零,并且固态开关在截止模式下操作。截止模式指示固态开关110不再提供输入信号104能够沿着其穿过的路径。也就是说,固态开关110用作开路。因此,继在故障输入114至120处接收到故障的任何指示之后,固态开关110排除了向发电机励磁场102施加输入信号104。
25.双向瞬态电压抑制(tvs)二极管136可以与电阻器134并联定位。当过电压条件超
过双向tvs二极管136的雪崩击穿电位,因此保护固态开关110的栅极130时,双向tvs二极管136可以通过分流多余电流来确认固态开关110的源极128处的过电压条件。可以选取双向tvs二极管136以与电气系统108的过电压阈值相对应。也就是说,当提供给发电机励磁场102的输入信号104导致提供给电气系统108的发电机106的输出电压超过电气系统108的过电压阈值时,双向tvs二极管在过电压条件期间可以防止或限制对固态开关110的损坏。
26.双向tvs二极管136可以以比固态开关110和124更快的方式对过电压条件做出响应。然而,双向tvs二极管136所经历的过电压事件扩展可能导致双向tvs二极管136发生故障。因此,固态开关110和124可以在双向tvs二极管136发生故障之前对过电压事件做出反应。
27.通过使用固态开关110从发电机励磁场102中排除输入信号104,由于在试图断开场继电器112期间产生的电弧,场继电器112可以以最小电位断开,以使场继电器112焊接在闭合位置。因此,在固态开关110过渡到截止模式之后,在检测到过电压故障时,可以断开场继电器112,以在输入信号104与输入信号104之间提供冗余断开连接位置。当过电压条件消失时,场继电器112和固态开关110都可以过渡到导通状态,以重新开始将输入信号104传导到发电机励磁场102。
28.图2是用于控制向发电机励磁场施加功率的附加冗余过电压保护系统200的示意图。冗余过电压保护系统200包括具有阻断电路202所提供的附加冗余层的冗余过电压保护系统100的部件。当输入信号104感应发电机106向电气系统108输出超过该电气系统108的过电压阈值的电压时,使用模拟控制对阻断电路202进行调谐,以阻断在固态开关204处向发电机励磁场102提供输入信号104,该固态开关204可以是p沟道mosfet或任何其他合适开关设备。
29.为了完成阻断向发电机励磁场102提供输入信号104,阻断电路202包括固态开关206、二极管208、以及电阻器210和212。当供应给固态开关206的基极218的信号为低时,固态开关206可以从发射极214传导到集电极216,该固态开关206可以为pnp bjt晶体管或任何其他合适固态开关。进一步地,当供应给基极218的信号为高时,固态开关206是发射极214与集电极216之间的近乎理想的绝缘体。也就是说,当施加到基极218的电压与施加到发射极214的电压过于相似时,固态开关206不会将电流从发射极214传输到集电极216(例如,固态开关206处于截止状态)。可替代地,当施加到基极218的电压是小于施加到发射极214的电压的阈值数量时,固态开关206将电流从发射极214传导到集电极216(例如,固态开关206处于导通状态)。
30.为了建立固态开关206在接通状态与截止状态之间过渡的时间,二极管208位于基极218与接地126之间。二极管208可以是pn结二极管、齐纳二极管、或任何其他类型的二极管,可以具有击穿电压或齐纳电压,该击穿电压或齐纳电压被调谐到提供给发电机励磁场102的输入信号104的电压电平,该输入信号生成通过发电机106输出到电气系统108的过电压条件。例如,当电气系统108的过电压额定值为28v时,可以基于二极管208的击穿电压或齐纳电压来选择二极管208,该击穿电压或齐纳电压等于在发电机106处感生过电压输出的输入信号104的电压。
31.当输入信号104的电压小于二极管208的击穿电压或齐纳电压时,固态开关206可以处于截止状态。因为固态开关206处于截止状态,所以固态开关206的集电极216处的电压
等于接地。因而,施加到固态开关204的栅极220的电压接地,并且固态开关204从固态开关204的源极222传导到漏极224。
32.当输入信号104的电压大于二极管208的击穿电压或齐纳电压时,固态开关206可以处于导通状态。因为固态开关206处于导通状态,所以固态开关206的集电极216处的电压等于固态开关206的发射极214处的电压减去与固态开关206相关联的小压降。因而,施加到固态开关204的栅极220的电压是高信号,并且固态开关204阻断从固态开关204的源极222到漏极224的传导性。因此,当输入信号104可能在发电机106处引起过电压事件时,阻断电路202能够自动阻断向发电机励磁场102提供输入信号104。
33.与上文关于图1所讨论的过电压保护系统100相似,过电压保护系统200包括两个附加信号断开连接点,该两个附加信号断开连接点能够断开输入信号104与发电机励磁场102的连接。固态开关110可以在输入信号104与发电机励磁场102之间提供第一附加断开连接点。附加地,励磁继电器112可以在输入信号104与发电机励磁磁场102之间提供第二附加断开连接点。励磁继电器112可以是能够在发电机106的正常操作期间闭合而在所检测的故障条件期间断开的任何类型的电动开关。
34.可以在多个电压检测位置处检测到过电压故障。例如,调节点电压可以通过电压传感器109检测并且可以用作电压检测位置以确定过电压故障,该调节点电压可以是电气系统108或耦合到发电机106的其他电气系统内的发电机控制单元所接收的电压。在示例中,还可以使用备用电压检测位置。备用电压检测位置可以是电压传感器111所检测的并且在发电机106的输出处直接测量的电压。与发电机106相关联的其他电压检测位置还可以用于确定过电压事件。备用电压检测位置(例如,在发电机106的输出处)可以提供略微高于在发电机控制单元处接收的调节点电压的电压(例如,由于发电机106与调节点之间的馈线电缆两端的电压降)。因而,在备用电压检测位置处测量的电压的过电压阈值可以是高于与调节点电压相关联的过电压阈值的对应数量。
35.依据信号的电压是低于过电压阈值还是超过过电压阈值,来自调节点和备用电压检测位置的信号可以是提供给过电压保护系统200还是通过过电压保护系统200转换为布尔值0或1。与发电机106相关联的其他故障也可以馈送到过电压保护系统200。例如,过热指示、短路指示、电压调节禁用条件指示、电源故障事件指示或与发电机106或电气系统108相关联的任何其他故障可以提供给过电压保护系统100,以发起对去往发电机励磁场102的输入信号104的排除。
36.与故障指示(包括过电压故障和其他故障两者)相关联的布尔值提供给故障输入114、116、118和120。在本公开的范围内,可以设想更多或更少个故障输入114至120。故障输入114和116中的两个故障输入可以分别与调节点过电压确定和备用电压检测位置过电压确定相关联。附加故障输入118和120可以与可以通过从发电机励磁场102中排除输入信号104而解决或减轻的任何其他可检测故障相关联。
37.故障输入114至120提供给或非逻辑门122。当故障输入114至120全都处于低值(例如,故障输入114至120中的任一故障输入处都不存在故障)时,或非逻辑门122向固态开关124的基极123提供高信号,该固态开关124可以是npn bjt或其他固态切换设备。提供给固态开关124的高信号将固态开关切换到导通状态,从而使得电流能够通过到达接地126。如果故障输入114至120中的任何或全部故障输入具有高值(例如,指示存在故障),或非逻辑
门122向基极123提供低信号,并且固态开关124过渡到截止状态。固态开关124的截止状态排除电流去往接地126的路径。
38.虽然图1中描绘了或非逻辑门122,但是还可以使用其他逻辑门代替或非逻辑门122。例如,如果指示故障的信号提供给故障输入114至120作为低信号,则可以使用and逻辑门代替或非逻辑门122。在这种示例中,指示故障的去往故障输入114至120的任何低输入都可以使得固态开关124过渡到截止状态。
39.固态开关124可以控制固态开关110的操作。例如,当满足两个条件时,被描绘为固态开关110的p沟道mosfet可以进入饱和模式(即,完全导通状态)。第一条件是固态开关124的源极128和栅极130之间的电压差大于固态开关124的阈值电压的绝对值。第二条件是固态开关124的源极128和漏极132之间的电压差大于源极128和栅极130之间的电压差减去固态开关124的阈值电压的绝对值。处于导通状态的固态开关124可以使得足以满足固态开关110的源极和栅极之间的电压差的电阻器134两端的电压降能够使固态开关110在饱和模式下操作。固态开关110在饱和模式下的操作可以导致固态开关110用作闭合开关,使得输入信号104能够穿过固态开关110。因为,当故障输入114至120全部向或非逻辑门122提供低信号(即,没有检测到故障)时,固态开关124保持处于导通状态。
40.如果故障输入114至120中的一个或多个故障输入向或非逻辑门122提供高信号(即,检测到故障),则固态开关124过渡到截止状态。固态开关124的截止状态排除了与输入信号104相关联的电流行进到接地126的路径。因为排除了去往接地126的路径,所以固态开关110的栅极130变为浮置。因此,源极128与栅极130之间的电压差为零,并且固态开关在截止模式下操作。截止模式指示固态开关110不再提供输入信号104能够沿着其穿过到达发电机励磁场102的路径。也就是说,固态开关110用作开路。因此,继对故障输入114至120处的故障的任何指示之后,固态开关110排除了向发电机励磁场102施加输入信号104。
41.双向瞬态电压抑制(tvs)二极管136可以与电阻器134并联定位。在示例中,当过电压条件超过双向tvs二极管136的雪崩击穿电位以保护固态开关110的栅极130时,双向tvs二极管136可以通过分流多余电流来检测固态开关110的源极128处的过电压条件。可以选取双向tvs二极管136以与电气系统108的过电压阈值相对应。也就是说,当提供给发电机励磁场102的输入信号104导致发电机106的输出电压超过电气系统108的过电压阈值时,双向tvs二极管可以防止或限制对固态开关的损坏。
42.双向tvs二极管136可以以比固态开关110和124更快的方式对过电压条件做出响应。然而,双向tvs二极管136所经历的过电压事件扩展可能导致双向tvs二极管136发生故障。因此,固态开关110和124可以在双向tvs二极管136发生故障之前对过电压事件做出反应。
43.通过使用固态开关110和204从发电机励磁场102中移除输入信号104,由于在试图断开场继电器112期间产生电弧,可以以避免将场继电器112焊接在闭合位置的方式断开场继电器112。因此,在固态开关110、固态开关204或两者过渡到截止模式之后,在检测到过电压故障时,可以断开场继电器112,以在输入信号104与输入信号104之间提供冗余断开连接位置。当过电压条件消失时,场继电器112、固态开关110和固态开关204都可以过渡到导通状态,以将输入信号104传导到发电机励磁场102。
44.图3是用于控制冗余过电压保护系统100和200的过程300的流程图。如上文所讨论
的,发电机106到电气系统108的输出的过电压条件可能对电气系统108的操作具有负面影响。因而,冗余过电压保护系统100和200提供了检测并限制发电机106所产生的过电压条件的功能性。
45.在框302处,该过程300包括:监测调节点电压,该调节点电压被输入到电气系统108的发电机控制单元。如上文所讨论的,调节点电压可以是发电机106所输出的并且用于向电气系统108供电的电压。当调节点电压超过电气系统108的过电压额定值或阈值时,电气系统108可能会受到负面影响。
46.在框304处,该过程300包括:监测发电机106的输出电压。因为发电机106的输出电压尚未经历与从发电机106到电气系统108的输电线路的电阻相关联的电压降,所以发电机106的输出电压(其可以称为备用调节点电压)可以略高于调节点电压。发电机106的输出电压为冗余过电压保护系统100和200提供了冗余非相似位置,以监测发电机106的过电压条件。还可以监测与发电机106相关联的其他位置的过电压条件。
47.在框306处,该过程300包括:在调节点、发电机106的输出或两者处检测过电压故障。因为发电机输出处的电压可能会略微大于在电气系统108处接收的实际电压,所以当确定是否存在过电压条件时,发电机106的输出处的过电压测量可能会考虑到略微升高的预期电压电平。如果检测到过电压条件,则可以向故障输入114至120提供故障指示,以控制固态开关110从发电机励磁场102中移除输入信号104。
48.在框308处,过程300包括:响应于检测到过电压故障而断开固态开关110。如上文所提及的,故障输入114至120可以向或非逻辑门122提供肯定故障标识。通过肯定故障标识,固态开关124断开。断开固态开关124时,固态开关110也断开,从而防止向发电机励磁场102提供输入信号104。从发电机励磁场102移除输入信号104防止对发电机励磁场102的励磁,防止最终发电机106发电。因而,避免向电气系统108提供过电压功率。
49.在框310处,该过程300包括:响应于检测到供应给发电机励磁场102的输入信号104而断开固态开关204,该输入信号104可能在调节点或备用调节点处引起过电压故障。如上文所讨论的,当输入信号104的电压超过二极管208的击穿电压或齐纳电压时,阻断电路202使得固态开关204断开。因而,可以选择二极管208,使得二极管208的击穿电压或齐纳电压是通过输入信号104提供给发电机励磁场102的电压值,该电压值引起发电机106输出过电压。当输入信号104的电压值超过击穿电压或齐纳电压时,固态开关204自动排除向发电机励磁场102施加输入信号104。可以理解的是,在示例中,框308可以作为过程300的一部分来执行,而无需也执行框310。同样,框310可以作为过程300的一部分来执行,而无需也执行框308。如本文中所使用的,由于术语“断开”与固态开关110、124、204和206的操作有关,所以它可以是指固态开关在截止模式或关断模式下操作。同样,由于术语“闭合”与固态开关110、124、204和206的操作有关,所以它可以是指固态开关在完全导通状态或饱和模式下操作。
50.在框312处,该过程300包括:响应于检测到过电压故障而断开发电机励磁场继电器112。在示例中,在执行框308、框310或两者之后,可以完成框312。例如,通过使用固态开关110和204排除向发电机励磁场102施加输入信号104,避免了使用场继电器112试图断开时生成的电弧将场继电器112意外焊接在闭合位置中的可能性。因此,在尝试断开励磁继电器112之前排除输入信号104可能会使得提高操作励磁继电器112时的可靠性。
51.在另一示例中,一旦检测到过电压条件(例如,在断开固态开关110和204之前、期间或之后),就可以在任何时间断开场继电器112。在这种示例中,当检测到发电机106处的过电压条件时,场继电器112用作用于向发电机励磁场102施加输入信号104的附加断开连接位置。因此,场继电器112与固态开关110和204的组合提供了多个冗余断开连接位置,以确保在检测到过电压事件时,从发电机励磁场102中排除输入信号104。
52.在下文中,对其他示例进行描述以便于对本公开的主题的理解:
53.如下文所使用的,对一系列示例的任何引用要分别理解为对这些示例中的每个示例的引用(例如,“示例1至4”要理解为“示例1、示例2、示例3、或示例4”)。
54.示例1是一种方法,包括:监测被输入到发电机控制单元的调节点电压;监测作为备用调节点电压输入的发电机输出电压;在所述调节点电压输入、所述备用调节点电压输入或两者处检测过电压故障;响应于检测到所述过电压故障而断开第一固态开关,以防止向发电机励磁场提供输入信号;以及响应于检测到所述过电压故障而断开所述发电机励磁场继电器,以防止向所述发电机励磁场提供所述输入信号。
55.示例2是示例1所述的方法,还包括:使用模拟控制在阻断电路处断开第二固态开关,以防止向所述发电机励磁场提供所述输入信号,其中当所述输入信号的电压高于电压阈值而引起所述发电机输出电压达到过电压故障值时,断开所述第二固态开关。
56.示例3是示例2所述的方法,其中所述阻断电路包括二极管,所述二极管使用击穿电压或齐纳电压调谐,所述击穿电压或齐纳电压等于所述电压阈值;以及当所述输入信号超过电压阈值时,闭合第三固态开关,其中闭合所述第三固态开关导致断开所述第二固态开关。
57.示例4是示例1至3所述的方法,还包括:当所述输入信号超过瞬态电压抑制二极管的雪崩击穿电位时,使用所述瞬态电压抑制二极管抑制所述第一固态开关的栅极处的所述输入信号。
58.示例5是示例1至4所述的方法,还包括:在逻辑门处接收所述过电压故障的指示;以及使用所述逻辑门的输出来控制第二固态开关断开,其中控制所述第二固态开关断开导致所述第一固态开关的所述断开。
59.示例6是示例1至5所述的方法,还包括:响应于检测到过热故障而断开所述第一固态开关。
60.示例7是示例1至6所述的方法,其中被输入到所述发电机控制单元的所述调节点电压包括提供给飞行器的电气系统的功率信号。
61.示例8是示例1至7所述的方法,其中在断开所述第一固态开关之后,发生断开所述发电机励磁场继电器。
62.示例9是示例1至8所述的方法,其中断开所述第一固态开关、断开所述发电机励磁场继电器或两者都导致使所述发电机励磁场去激励。
63.示例10是一种系统,包括:第一电压传感器,被配置为监测调节点电压;第二电压传感器,被配置为监测发电机的发电机输出电压;发电机励磁场继电器,电耦合在所述发电机的发电机励磁场与所述发电机励磁场的功率源之间,其中当所述第一电压传感器从调节点电压检测到过电压条件、所述第二电压传感器从所述发电机输出电压检测到过电压条件或两者同时发生时,所述发电机励磁场继电器能够控制为断开;去激励电路,包括:逻辑门,
被配置为从所述第一电压传感器、所述第二电压传感器或两者接收一个或多个故障指示信号;以及第一固态开关,被配置为当所述逻辑门接收到所述一个或多个故障指示信号中的至少一个故障指示信号时断开,其中断开所述第一固态开关导致使所述发电机励磁场去激励。
64.示例11是示例10所述的系统,包括:电压阻断电路,阻断被配置为阻断向所述发电机励磁场施加从所述功率源输出的电压,其中所述电压阻断电路包括:第二固态开关,被配置为当从所述功率源输出的所述电压高于电压阈值而引起所述发电机输出电压达到过电压故障值时断开。
65.示例12是示例11所述的系统,其中所述电压阻断电路还包括:二极管,包括击穿电压或齐纳电压,所述击穿电压或齐纳电压等于所述电压阈值;以及第三固态开关,被配置为当所述功率源的电压输出超过所述电压阈值时,控制所述第二固态开关断开。
66.示例13是示例10至12所述的系统,其中所述逻辑门包括或非逻辑门,并且其中所述去激励电路还包括:第二固态开关,能够通过所述或非逻辑门的输出控制,其中所述第二固态开关使得当所述或非逻辑门接收到所述多个故障指示信号中的一个故障指示信号时,所述第一固态开关断开。
67.示例14是示例10至13所述的系统,其中所述去激励电路还包括瞬态电压抑制二极管,所述瞬态电压抑制二极管被调谐为抑制所述第一固态开关的源极处的过电压条件。
68.示例15是示例10至14所述的系统,其中所述多个故障指示信号表示与过电压事件、过热事件、电压调节禁用条件或电源故障事件相关联的故障的指示。
69.示例16是一种方法,包括:监测被输入到发电机控制单元的调节点电压;监测作为备用调节点电压输入的发电机输出电压;在所述调节点电压输入、所述备用调节点电压输入或两者处检测过电压故障;使用模拟控制在阻断电路处断开第一固态开关,以防止向发电机励磁场提供输入信号,其中当所述输入信号的电压高于电压阈值而引起所述发电机输出电压达到过电压故障值时,所述第一固态开关断开;以及响应于检测到所述过电压故障而断开发电机励磁磁场继电器。
70.示例17是示例16所述的方法,其中断开所述第一固态开关、断开所述发电机励磁场继电器或两者都导致使所述发电机励磁场去激励。
71.示例18是示例16至17所述的方法,其中所述阻断电路包括二极管,所述二极管使用击穿电压或齐纳电压调谐,所述击穿电压或齐纳电压等于所述电压阈值;当所述输入信号超过所述电压阈值时,闭合第二固态开关,并且闭合所述第二固态开关导致断开所述第一固态开关。
72.示例19是示例16至18所述的方法,其中在断开所述第一固态开关之后,发生断开所述发电机励磁场继电器。
73.示例20是示例16至19所述的方法,其中被输入到所述发电机控制单元的所述调节点电压包括提供给飞行器的电气系统的功率信号。
74.在附图中描绘或在上文描述的部件的不同布置以及未示出或描述的部件和步骤都是可能的。同样,一些特征和子组合是有用的并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下采用。已经出于说明性而非限制性目的对本主题的实施例进行了描述,并且备选实施例对于本专利的读者而言将变得显而易见。因此,本公开不限于上文描述的或附图中描绘
的实施例,并且在没有背离下文权利要求的范围的情况下,可以做出各种实施例和修改。
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