專利名稱：配電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種配電系統，諸如用于例如航空器的配電系統。
背景技術：
航空器的主要關注問題之一是系統重量。若能減小重量則能減小航空器的燃料消耗且增加其行程。航空器結構、燃料、設備和電氣布線全都構成其重量。用于商業航空器的電氣布線和相關設備的重量可為數百千克或數噸。
發明內容
本發明的實施例的目的在于減小航空器電氣布線和/或相關設備的重量。根據本發明的第一方面，提供用于航空器的配電系統。該配電系統具有配電總線和多個局部電壓轉換器，每個局部電壓轉換器由配電總線供應。通過提供多個局部電壓轉換器，該配電系統可使用處于特定電壓的較少的或僅僅單個的配電總線，并且在被供應的多個電氣設備中的每個處或附近轉換成所需電壓。這提供電氣布線和諸如變壓器/配電箱的相關設備優于常規系統的顯著重量節省，常規系統通常具有沿著航空器長度的至少三個配電總線，每個配電總線處于不同的電壓(通常觀伏、 115伏和230伏)以供應設于航空器上的各種類型的電氣設備。而且，可提供用于一個構件或較少構件的局部電壓轉換器通常比用于以特定電壓供應整個航空器的總線的主電壓轉換器更小且更輕，并且因此可更易于容納于航空器中。根據本發明的第二方面，提供具有根據本發明的第一方面的配電系統的航空器。
現將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本發明的實施例，在附圖中圖1示出在航空器中的常規配電系統；圖2示出說明本發明的實施例的配電系統；圖3示出本發明的實施例的配電系統的更詳細的實例；以及圖4示出局部電力轉換器。
具體實施例方式圖1示出具備常規配電系統的航空器10。如可看出的，航空器具備多個發動機11， 其除了向航空器提供推力之外，還向設于航空器上的多個電氣設備提供電力。航空器10具備主配電箱(PPDB) 13，其經由適當的電連接器12從發動機11接收電力。PPDB 13包含多個變壓器以向至少三個電力總線14、15、16提供電力，每個電力總線處于不同電壓，通常為 230伏4(、115伏々(和觀伏0(。盡管在圖1中示出單個PPDB 13和相應的總線組14、15、 16，但是航空器可具有兩個或更多個PPDB 13和總線組14、15、16。舉例而言，可在航空器 10的每一側上或者對于每個發動機提供一組。
航空器通常具有多種電氣構件，這些電氣構件具有不同的電力負荷要求。舉例而言，例如用于操作機翼上的副翼和/或提升起落架的某些液壓系統將具有更高的電力負荷要求，并且通常將從較高電壓總線14接收電力。在航空器上的其它電氣構件，諸如廚房的烤箱、駕駛艙的儀器和乘客在飛機上的娛樂通常將需要更少的電力，并且可連接到其它較低電壓總線15、16中的一個。如在圖1中可看出，電力在PPDB 13處遠程地轉換為適當的系統電壓，并且然后饋送到各個次配電箱(SPDB) 18用于隨后分配至各個航空器構件/負載。圖2示出根據本發明的實施例的配電系統。在此實例中，配電系統具有配電總線 110和多個局部電壓轉換器120。由于局部電壓轉換器120將總線110上的電壓轉換成由轉換器120附近的任何負載130所需的適當電壓，故需要僅僅以單個電壓操作的總線110。 與圖1所示布置相比，這顯著地減小了電氣布線的重量，圖1所示的布置需要各以不同電壓操作的單獨總線14、15、16。優選地，在配電總線110中采用最高系統電壓，因為可減小提供總線110的布線的大小和重量。當給定設備需要較低電壓時，(對于相同功率，將需求更高電流和因此更厚布線)，這將由局部電壓轉換器120局部地轉換且由布線131在較短距離上供應。因此，僅僅對于在局部電壓轉換器120與適當較低電壓負載130之間相對較短的距離，需要較低電壓、較高電流、較厚的布線131，從而進一步減小了配電系統中布線的重量。局部電壓轉換器120可布置成以一個或兩個其它電壓(例如，28VDC，115V AC)以及以配電總線的電壓(例如，230V AC)供應電力。圖3示出圖2所示的本發明的實施例的更詳細的實例。如在此實例中示意性地示出，主配電箱(PPDB) 100可比圖1所示的常規配電小很多，因為它僅需要供應一個電壓，與圖1示出的由PPDB 13提供多個電壓相反。本發明的實施例的簡化的PPDB 100將因此比常規PPDB13顯著更小、更輕且更廉價，從而進一步節省了重量和成本。圖2所示的局部電壓轉換器120可與圖3所示的次配電箱(SPDB) 140集成。雖然 SPDB 140在尺寸方面可能由于對于局部電壓轉換器120的需要而略微增加，但是僅須從配電總線110接收一個供應電壓所提供的簡化性已經遠遠彌補了這點。因此，總之，在本發明實施例中的SPDB 140比常規實例更小且更輕，常規實例從各處于不同電壓的若干總線接收電力。對于需要由總線110提供的電壓的電氣設備，在該點將不需要局部電壓轉換器且因此可使用更加簡化的SPDB 150，其將布置成從配電總線110接收僅僅單個電壓，并且將不需要局部電壓轉換器。舉例而言，利用布置成向航空器中的設備提供最高可用電壓(在此實例中230V)的配電總線110，諸如為了收回起落架，供應起落架收回器的SPDB 150將不需要任何局部電壓轉換。因此，通過提供多個局部電壓轉換器120使得配電總線110可提供更少電壓，通常僅僅單個電壓，這提供對于配電總線110的電氣布線重量的顯著減小以及簡化，并且因此 PPDB 100和SPDB 140的重量減輕、尺寸減小以及成本降低。圖4示出局部電壓轉換器120的實例。在此實例中，局部電壓轉換器120從總線 110接收電力，該總線110處于由配電系統供應的負載的最高電壓，其在此實例中為230伏 AC。局部電壓轉換器120提供處于較低電壓的輸出，該電壓對于許多航空器可為例如115 伏AC或觀伏DC，但在此實例中為28伏DC。
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此實例的局部電壓轉換器120包括開關模式電源(SMPQ變壓器布置200。此實例的SMPS變壓器布置具備適當繞組以能逐步升壓和逐步降壓以提供所需輸出電壓，在此實例中觀伏。在此實例中，局部電壓轉換器120還包括用于提供AC/DC轉換的電容器210/ 二極管布置220和用于減小相移的功率因數校正級230。SMPS布置200由于高電壓中間軌 240而具備整功率因數。如在上文所解釋的，配電總線110優選地以僅僅單個電壓操作，并且此單個電壓優選地為由配電系統所供應的負載/電氣設備的最高電壓，在此實例中230伏AC。由于該總線僅在該較高電壓操作，因此，總線110的電氣布線可比供應較低電壓并且因此將具有較高電流的總線的電氣布線更薄。配電總線110優選地還提供交流電。通過以相對較高的切換頻率操作，優選地IOkHz或更高，更優選地高于50kHz，可提供物理更小、更輕和更高效的局部電壓轉換器120。提供更小且更輕的局部電壓轉換器120使得能更容易地集成到航空器結構內而無需提供專用的支承件等，從而實現了進一步重量減輕和簡化。盡管在上文中參看附圖描述了本發明的實施例，但是在不偏離本發明的情況下， 可對實例做出許多變型。舉例而言，航空器可具備僅僅一個、兩個或更多個配電系統。而且， 每個配電系統可從一個或更多個發動機接收電力。
權利要求
1.一種用于航空器的配電系統，所述配電系統具有配電總線和多個局部電壓轉換器， 每個局部電壓轉換器由所述配電總線供應。
2.根據權利要求1所述的配電系統，其特征在于，具有僅僅單個配電總線。
3.根據權利要求1或2所述的配電系統，其特征在于，所述配電總線布置成以僅僅一個電壓進行操作。
4.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，包括主配電箱，其布置成以僅僅一個電壓供應電力至所述配電總線。
5.根據權利要求4所述的配電系統，其特征在于，所述主配電總線布置成從一個或多個發動機接收電力。
6.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，包括兩個或更多個輔助配電箱，每個輔助配電箱包括局部電壓轉換器，其中每個輔助配電總線布置成從所述總線接收僅僅單個電壓，并且以與由所述配電總線提供的電壓不同的電壓供應電力至一個或更多個負載。
7.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，所述配電系統布置成供應電力至多個負載，所述多個負載布置成以不同電壓供應，其中，所述配電總線布置成以由所述配電系統供應的負載的最高電壓來供應電力。
8.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，所述局部電壓轉換器布置成以一個其它電壓以及以所述配電總線的電壓來供應電力。
9.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，所述局部電壓轉換器布置成以兩個其它電壓以及以所述配電總線的電壓來供應電力。
10.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，所述局部電壓轉換器各包括布置成提供可調節輸出電壓的電源。
11.根據前述權利要求中任一項所述的配電系統，其特征在于，所述局部電壓轉換器為開關模式電源(SMPS)變壓器布置，其布置成以IOkHz或以上的切換頻率進行操作。
12.—種具有根據前述權利要求中任一項所述的配電系統的航空器。
13.根據權利要求12所述的航空器，其具有兩個或更多個根據權利要求1至11中任一項所述的配電系統，其中每個配電系統具有僅僅一個總線。
14.一種基本上如在說明書中參看附圖所述的配電系統。
15.一種具有基本上如在說明書中參看附圖所述的配電系統的航空器。
全文摘要
描述了一種配電系統，其可例如設于航空器中。該配電系統具有配電總線(110)和多個局部電壓轉換器(120)，每個局部電壓轉換器(120)由配電總線(110)供應。通過提供多個局部電壓轉換器(120)，該配電系統可使用處于特定電壓的較少的或僅僅單個的配電總線(110)，并且在被供應的多個電氣設備中的每個處或附近轉換成所需電壓。
文檔編號H02B1/20GK102412512SQ201110283539
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月16日 優先權日2010年9月17日
發明者A·施普利, S·柯溫 申請人:通用電氣航空系統有限公司