專利名稱：測量飛行器配電系統中的瞬態電氣活動的制作方法
技術領域：
本發明涉及飛行器的電氣配電系統，并且特別地涉及測量其中的瞬態電氣活動。
背景技術：
飛行器電力系統和其他配電系統暴露于大范圍的干擾，其可發起瞬態電氣事件。 例如，設備故障和雷擊可以導致電流和電壓瞬態。短路狀況也可以導致瞬態浪涌。這樣的瞬態可引起配電系統中的電弧放電和/或電路部件的過熱，其進而可引發火災。針對該背景，存在設計飛行器和其他電力系統以越來越高的電壓和因此更低的電流操作的趨勢，從而允許系統的電纜的重量減小。可在飛行器中使用DC和AC電力系統兩者ο在現有技術中，瞬態傳統上已經使用電流換能器測量，電流換能器在DC系統中必須中斷處于測量的電路以便插入其中。圖1示出這樣的現有技術系統，包括具有連接到負載14的DC源12的配電系統11。電弧事件15由電流換能器13測量，電流換能器13在電路中串聯連接在負載14和電力供應12之間。該電弧在電路中產生大約20V的反電動勢， 該反電動勢大致上獨立于源電壓。當使用更高的源電壓時，與該電弧事件關聯的電流中的變化與總系統電流相比變得越來越小，并且因此電流中的變化更難以測量。備選的現有技術方式牽涉測量由電氣瞬態引起的疊加在系統電壓上的行波。該方法依賴對電氣安裝中不受控制的特征電路阻抗的了解。
發明內容
本發明提供飛行器的電氣配電系統，其包括電連接到電氣負載的電源和至少一個用于中斷該配電系統中的電流的電路中斷裝置，進一步包括連接到該系統用于區別該系統中的瞬態電氣事件與該系統中的電氣活動的穩態水平的區別裝置，其中該瞬態電氣事件引起跨該區別裝置的全部或部分的電勢差，該電路中斷裝置可操作成如果跨該區別裝置的電勢差超過閾值電壓則中斷流過該配電系統的電流。此外，本發明提供測量飛行器的電氣配電系統中的瞬態電氣活動的方法，其包括: 將區別裝置連接到該配電系統，該區別裝置可操作成將該系統中的瞬態電氣事件與該系統中的電氣活動的背景水平分開，其中該系統中的瞬態電氣事件引起跨該區別裝置的全部或部分的電勢差，監測跨該區別裝置的全部或部分所引起的該電勢差并且如果該電勢差超過閾值電壓則操作電路中斷裝置以中斷流過該系統的電流。在電氣系統的穩態DC操作中，在沒有電弧放電或任何其他形式的浪涌發生的情況下，大致上沒有電流流過區別裝置。然而，當浪涌發生時，流過系統并且因此通過傳感器的電流相對快速地變化，并且區別裝置允許電流流過它。因為由區別裝置實現電流中的變化的測量，背景穩態電流/電壓的大小不阻礙測量。本發明有利地將瞬態從穩態電流去耦合，從而允許瞬態的簡單測量。與測量疊加在系統電壓上的行波的現有技術方式相比，本發明提供測量瞬態的簡單得多并且便宜得多的手段。
本發明的各種附帶的特征在附屬權利要求中陳述。在本發明的有利實施例中，區別裝置可以包括至少一個連接到至少一個電容器的電阻器。使用在區別裝置中適當設置的簡單電路部件，裝置允許僅瞬態電流在配電系統中流動。
接著是僅通過示例的方式的本發明的實施例的詳細說明，其參照附圖，其中圖1是示出現有技術電氣系統的示意電路圖；以及圖2至4是分別示出本發明的實施例的示意電路圖。
具體實施例方式圖1示出現有技術飛行器配電系統11，其包括可是AC或DC的電源12，以及負載 14，其可以包括飛行器的電氣負載中的任何負載，例如飛行控制系統或照明系統等。電弧15 在該配電系統11中發生，由此引起流過該系統的電流中的瞬態波動。電流換能器13直接設置在電路中，與負載14串聯以便直接測量由該電弧放電事件15引起的電流中的變化。本發明的操作基于以下事實在例如電弧放電事件等電路瞬態期間瞬時電壓瞬態強加進入系統。在電弧事件的情況下，由于電路電感，電流必須保持恒定；這通過將電感能
量-U1中的一些轉換成電壓從而中和瞬時電壓效應并且因此允許電路電流在電氣瞬
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態的初始情況下保持不變而實現。如果關于總系統電壓或一些不變系統中性電壓進行測量，則可以測量系統電壓中的該瞬態增加。圖2示出本發明的第一實施例，其中示意地示出飛行器電氣配電系統21。在該實施例中電源12是DC源。可以看到存在分布在整個電路中的集總的電路電感四，其將源12連接到負載14。 萬一電弧事件15發生，例示跨電弧自身的電壓。該電壓瞬態將具有減小負載電壓并且從而減小負載電流的效應，然而由于電路電感，不允許該瞬時電流減小。電路電感引起系統電壓增加以補償電弧電壓瞬態。區別裝置23 (本文也稱為傳感器2 在連接點沈和27連接到系統21。該區別裝置23允許瞬態電氣活動與穩態電氣活動區別開。裝置23形成連接到電源12的電極的并聯電路部分。區別裝置23包括電容器M和電阻器25，并且在正常狀況下，該電容器電流是零并且在該電容器的完全充電狀態中該電阻器25兩端的電壓也是零。該電容器M和該電阻器 25串聯連接。在瞬態狀況下，傳感器23兩端的電壓由于電路的補償電感能量而升高；然而，電容器兩端的電壓由于與它串聯的電阻25而不能立即變化。因此，在電阻器25兩端出現電壓瞬態，進而可以對其測量。該電壓如在圖2中示出的跨點27和觀測量。圖3示出本發明的另一個實施例，其中區別裝置或傳感器33包括電感器34以及第一實施例的電容器M和電阻器25。從而傳感器33包括諧振電路，其諧振的時間與電弧放電瞬態成比例。該電感器34、電容器M和電阻器25串聯連接，但可以使用這些部件的各種配置。在該實施例中，電源12可以是AC或DC源。在使用DC源的情況下，在配電系統 31的穩態操作中沒有電流流過傳感器33。
圖4示出本發明的另外的實施例，其特別適合AC電源，其中區別裝置/傳感器43 包括電容器對和電阻器25，其再次串聯連接。傳感器43包括二極管橋，其包括第一、第二、 第三和第四二極管44至47以將跨傳感器43的AC信號整流。由此，在系統的穩態AC操作中，該二極管橋44、45、46和47大致上限制沿區別裝置43的穩態AC電流的流動，而允許瞬態浪涌沿區別裝置43傳送并且在電阻器25兩端被測量。通過測量圖4中的點48和49之間的電勢差來取得傳感器讀數。在實施例中的每個中，在電阻器25兩端測量的電壓在配電系統的穩態操作中是低的或大致上是零。當電氣瞬態在系統中的任何地方發生時，電力浪涌引起電勢差在電阻器25兩端出現，其使用伏特表測量。如果在電阻器兩端的電壓超過閾值，可以采取行動以防止對配電系統的損傷。例如，系統中的斷路器可以跳閘以終止電流流動。本發明的區別裝置23、33、43可以加裝到現有配電系統。
權利要求
1.一種飛行器的電氣配電系統，其包括電連接到電氣負載的電源和至少一個用于中斷所述配電系統中的電流的電路中斷裝置，進一步包括連接到所述系統用于區別所述系統中的瞬態電氣事件與所述系統中的電氣活動的穩態水平的區別裝置，其中所述瞬態電氣事件引起跨所述區別裝置的全部或部分的電勢差， 所述電路中斷裝置可操作成如果跨所述區別裝置的電勢差超過閾值電壓則中斷流過所述配電系統的電流。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述區別裝置包括至少一個連接到至少一個電容器的電阻器。
3.如權利要求2所述的系統，其中所述區別裝置進一步包括至少一個電感器。
4.如權利要求1至3中任一項所述的系統，其中所述區別裝置與所述電源和所述負載并聯連接。
5.如權利要求2或3所述的系統，其中所述電阻器和所述至少一個電容器和/或電感器互相串聯連接。
6.如權利要求1至5中任一項所述的系統，其中所述電源包括AC源并且所述區別裝置包括用于將AC電流濾波的二極管橋。
7.一種測量飛行器的電氣配電系統中的瞬態電氣活動的方法，其包括將區別裝置連接到所述配電系統，所述區別裝置可操作成將所述系統中的瞬態電氣事件與所述系統中的電氣活動的背景水平分開，其中所述系統中的瞬態電氣事件引起跨所述區別裝置的全部或部分的電勢差，監測跨所述區別裝置的全部或部分所引起的電勢差，以及如果所述電勢差超過閾值電壓則操作電路中斷裝置以中斷流過所述系統的電流。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述區別裝置包括電阻器并且所述監測步驟包括監測所述電阻器兩端的電勢差。
9.一種用于連接到飛行器配電系統的區別裝置，所述區別裝置可操作成區別所述系統中的瞬態電氣事件與所述系統中的電氣活動的背景水平，其中所述瞬態電氣事件引起跨所述區別裝置的全部或部分的電勢差。
10.一種大致上如本文參照附圖描述的電氣配電系統。
11.一種大致上如本文參照附圖描述的測量瞬態電氣活動的方法。
12.—種大致上如本文參照附圖描述的區別裝置。
全文摘要
本發明名稱為測量飛行器配電系統中的瞬態電氣活動。飛行器的電氣配電系統(21)包括電連接到電氣負載(14)的電源(12)和至少一個用于中斷該配電系統(21)中的電流的電路中斷裝置。區別裝置(23)連接到該系統(21)用于區別該系統中的瞬態電氣事件(15)與該系統中的電氣活動的穩態水平，其中該瞬態電氣事件(15)引起跨該區別裝置(23)的全部或部分的電勢差。如果跨該區別裝置(23)的電勢差超過閾值電壓則該電路中斷裝置可操作成中斷流過該配電系統(21)的電流。
文檔編號G01R19/00GK102332697SQ20111015385
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者A·施普利 申請人:通用電氣航空系統有限公司