航空器的電能源的制作方法
【專利摘要】本發明涉及由航空器的電網絡（1）的發電模塊（20）所實施的發電方法，所述電網絡（1）包括由所述發電模塊（20）供電的電源線（3），通過整流器（5）由所述電源線（3）供電的連續總線（4），和通過逆變器（8）由來自于連續總線（4）的交流電壓供電的至少一個電動執行器（9），該發電方法包括根據所述機載電源網絡（1）中所測量的電壓設定值和電壓，供應交流電壓（VAC），所述控制方法的特征在于它包括根據所述執行器（9）的工作曲線（V9），確定所述電壓設定值的步驟。
【專利說明】 航空器的電能源
[0001]發明的背景
[0002]本發明涉及專用于航空器的一臺設備的供電網絡。
[0003]已知來自于機載發電機的航空器機載的供電網絡。通常地，發電機是連接航空器推進發動機的發電機，或者是連接具有燃氣渦輪機的輔助動力設備(APU)的發電機。
[0004]在常規方式中，這種發電機包括主電機，在相連的渦輪發動機已經啟動和運行后，該主電機形成以同步模式工作的主電力發電機。主電機具有電感器轉子和定子繞組，后者向航空器電網絡的三相總線輸送交流(AC)電。
[0005]專用的網絡也具有電源設備，其中直流(DC)總線通過整流器由三相總線的AC電壓供電。電源設備通過逆變器類型的電力轉換器由DC總線的DC電壓給三相電動執行器供電。
[0006]通過發電機控制設備(G⑶)控制三相總線的AC電壓或DC總線的DC電壓，該發電機控制設備(GCU)通過旋轉整流器，向激勵器的定子電感器輸送DC，該激勵器具有連接主電機的轉子電感器的轉子繞組。通常，發電機的控制設備以維持三相總線的AC或DC總線的DC等于恒定設定值的這種方式來引起激勵DC變化。
[0007]用于給激勵器的電感器供電所需的電力可以通過輔助電力發電機，諸如永磁同步發電機輸送，或者它可以來源于航空器的機載電網絡。
[0008]在這種類型的電網絡中，向執行器供電的逆變器類型的電力轉換器需要設計維度以容納與機械動力有關的電和熱應力，需要該機械動力以操作執行器。這種電力轉換器通常是設備中重和體積大的零件。
[0009]發明的目的和概述
[0010]本發明尋求提供發電方法和發電機模塊，其可以避免上述現有技術中的至少一些缺陷。
[0011]為此，本發明提供了航空器電網絡的發電機模塊所進行的發電方法，所述電網絡包括由所述發電機模塊供電的電源線，通過整流器由所述電源線供電的DC總線，和通過逆變器由來自于DC總線的AC供電的電動執行器；
[0012]發電方法包括根據所述機載網絡中所測量的電壓設定值和電壓，輸送AC電壓的步驟；
[0013]所述發電方法的特征在于:它包括根據所述執行器的工作參數，確定所述電壓設定值的步驟。
[0014]因此，通過這些特征，DC總線的DC電壓取決于執行器的工作參數。這可以限制逆變器的維度和/或減少逆變器的耗散。
[0015]在實施中，所述測量的電壓是DC總線的電壓。
[0016]工作參數可以是執行器的轉速。
[0017]相應地，本發明提供了用于航空器電網絡的發電機模塊，所述發電機模塊適于根據在所述電網絡中所測量的電壓設定值和電壓來輸送AC電壓，所述電網絡包括由所述發動機模塊供電的電源線，通過整流器由所述電源線供電的DC總線，以及通過逆變器由來自于DC總線的AC供電的電動執行器。
[0018]所述發電機模塊的特征在于:它包括根據所述執行器的工作參數，用于確定所述電壓設定值的模塊。
[0019]在實施方式中，發電機模塊包括發電機和發電機控制設備,發電機適于根據發電機控制設備所確定的控制電流，輸送所述AC電壓，發電機控制設備適于根據所述機載網絡中所測量的電壓設定值和電壓來確定控制電流。
[0020]關于發電方法的上述優點和特征也適用于發電機模塊。
[0021]本發明也提供了具有電網絡的航空器，其包括本發明的發電機模塊，由所述發電機模塊供電的電源線，通過整流器由所述電源線供電的DC總線，以及通過逆變器由來自于DC總線的AC供電的至少一個電動執行器。
[0022]附圖的簡要描述
[0023]通過閱讀參考附圖和非限制性表示所進行的下面描述，可以更好地理解本發明。
[0024]圖1是專用于給航空器機載的電源設備供電的電網絡的示意圖。
[0025]圖2是表示電動執行器工作曲線的圖表。
[0026]圖3是表示給具有圖2中所示的工作曲線的執行器供電的轉換器中電損耗的圖表。
[0027]圖4和圖5是分別地與圖2和圖3相似，并且涉及另一`種類型的電動執行器。
[0028]實施方式的詳細描述
[0029]圖1表示在其環境中的航空器電網絡。電網絡I是專用于給電源設備30供電的網絡，并且它包括發電機模塊20，電源設備30和連接發電機模塊20和電源設備30的三相電源線3。
[0030]發電機模塊20輸送三相電壓VAC；。在所不實施例中，發電機模塊20包括發電機2和發電機控制設備6。
[0031]發電機2機械地連接發動機7，其例如可以是用于提供推力的發動機或者航空器的輔助動力設備。發電機2可以是起動器/發電機，當起動發動機7時，其適于作為電動機工作。
[0032]當發動機7驅動發電機2旋轉時，它輸送三相電壓\c，后者依賴于發電機控制設備6所輸送的控制電流1-舉例說明，發電機2是前面介紹中所描述的三級發電機類型。
[0033]由發電機2所輸送的三相電壓Vac給電源線3供電。
[0034]電源設備30具有DC總線4，整流器5和逆變器8。DC總線4通過整流器5，由來自于電源線3的三相電壓Vac的DC電壓Vdc供電。
[0035]電動執行器9由電源設備30供電。更精確地，每個電動執行器9通過逆變器8由來自于DC總線4的三相電壓供電。每個電動執行器9通常是工作的電動機，其特征在于:寫作V9的轉速和寫作C9的扭矩。
[0036]發電機控制設備6接收表示DC總線4的DC電壓VD。和轉速V9的測量信號，并且它向發電機2輸送控制電流I#
[0037]為此目的，發電機控制設備6使用控制回路，其中，根據DC總線4的DC電壓Vdc和DC電壓設定值確定控制電流Ie。
[0038]根據轉速，由發電機控制設備6確定設定值VDe_g。因此，在電網絡I中，DC總線4的DC電壓VD。依賴于轉速V9,因此可以限制耗散和限制逆變器8的尺度，如下面參考圖2到5所解釋的。
[0039]已知電動執行器9的機械功率P111可以表示為如下=Pni=V9XCp也已知扭矩C9隨著電動執行器9的相電流I增加。
[0040]該機械功率Pm對應于與U9X I乘積成比例的吸收的電功率Pe，其中U9是通過逆變器8輸送給執行器9的電壓。
[0041]在低轉速V9，和與扭矩C9無關，機械功率Pm以及由此吸收的電功率Pe是低的。通過逆變器8輸送給執行器9的電壓V9因此可以是低的。
[0042]圖2是圖表，表示第一類型電動執行器9的工作曲線，根據轉速V9繪制扭矩C9。如圖2中所示，扭矩C9在達到速度Q1的整個速度范圍上特別地處于最大值。
[0043]圖3是圖表，表示在連接電動執行器9的逆變器8中所耗散的功率P8，根據圖2中所示電動執行器9類型的速度V9繪制。根據本發明，曲線11對應于DC電壓VD。，后者隨著速度V9而變化。如在介紹中所提到的現有技術中，曲線10對應于保持恒定的DC電壓VDC，給出它是為了比較目的。
[0044]在逆變器8中所耗損的功率匕可以分解成傳導損耗和開關損耗。開關損耗依賴于乘積VDeXI。根據圖2中的曲線，電流I必須是高的，以輸送高扭矩C9，與轉速V9無關。因此，如果保持恒定，即使在小轉速V9,功率P8也是高的，如曲線10所示。
[0045]然而，如上述，電壓U9在小轉速V9時可以是小的。然而，電壓U9依賴于DC電壓VDC。如果電壓U9可以是低的，那么DC電壓Vdc也可以是低的。因此，通過在小轉速降低DC電壓VDC，逆變器8中所耗散的功率P8與曲線10比較降低了，如曲線11所示。
[0046]圖3中，曲線10和11在速度Q1在點P會合。
[0047]換而言之，對于具有圖2中所示類型的工作曲線的電動執行器9，可以確定電動執行器9的轉速V9所依賴的設定值電壓，可以降低逆變器8中所耗散的功率P8。因此，可以限制逆變器8的熱維度。然而，逆變器8的電維度還必須可以在上述點P時工作。
[0048]圖4和圖5是分別地與圖2和圖3相似的圖表，并且它們涉及第二類電動執行器9，其具有不同形狀的工作曲線，如圖4所示。圖4和圖5使用了相同的附圖標記，沒有混淆的問題。
[0049]在這個實施方式中，扭矩C9在達到速度Q1的低速度時處于最大值，然后在剩余的速度范圍上逐漸地降低。
[0050]如圖2和圖3的實施方式中，在低轉速時，DC電壓VD。可以是小的。圖5表示在這種情況下，逆變器中所耗散的功率P8降低了，如它在圖3中所示(參見位于曲線10下面的曲線11)。
[0051]而且，在這種實施方式中，其中曲線11所給出的功率P8處于最大值的工作點P2，對應于小于工作點Pl的功率，在工作點Pl中曲線10所給出的功率P8處于最大值。
[0052]換而言之，用具有圖4中所示類型的工作曲線的電動執行器9，可以確定電動執行器9的轉速V9所依賴的設定值VDe_，這可以減少逆變器8中所耗散的功率P8，并且也減少最大耗散功率P8。因此可以限制逆變器8的熱和電的維度。
[0053]發電機控制設備6具有將轉速V9轉換為設定值的測定模塊。舉例說明，測定模塊使用對應表和換算關系。本領域技術人員能夠設計適于例如，圖2中所示類型的或圖4中所示類型的給定工作曲線的測定模塊。
[0054]在變化形式中，代替使用轉速V9,發電機控制設備6利用了電動執行器9的一些其它工作參數，以確定設定值
[0055]還是在變化形式中，發電機控制設備6所進行的調節適于電源線3的三相電壓\c。在這種情況下，發電機控制設備6確定三相電壓設定值，后者是電動執行器9的速度V9或一些其它工作參數的函數。
[0056]上面描述了發電機模塊20,其中由發電機2所輸送的三相電壓依賴于控制設備6所測定的控制電流。然而，本發明不限于那種類型的發電機模塊。因此，發電機模塊可以包括與開關電容器相連的自激勵異步發電機，以提供大量電壓水平。在變化形式中，發電機模塊可以包括連接逆變器的自激勵異步發電機，該逆變器輸送用于DC調節的磁化電流。還是在變化形式中，發電機模塊可以包括用于在多個水平工作的多繞組永磁同步發電機。
[0057]應用于電網絡I的實施例在于航空器的綠色滑行。在這個實施例中，執行器9是適于使航空器能夠滑行的電動機，并且發電機7是輔助動力設備。航空器的推進發動機然后不需要運轉，因此獲得顯著的燃料節約。
【權利要求】
1.一種用于產生電壓的發電方法，由航空器電網絡(I)的發電機模塊(20)進行該方法，所述電網絡(I)包括由所述發電機模塊(20)供電的電源線(3)，通過整流器(5)由所述電源線(3)供電的DC總線(4)，和通過逆變器(8)由來自于DC總線(4)的AC供電的至少一個電動執行器(9)； 該發電方法包括根據所述機載網絡(I)中所測量的電壓設定值和電壓，輸送AC電壓(Vac)的步驟； 所述發電方法的特征在于:它包括根據所述執行器(9)的工作參數(V9),確定所述電壓設定值的步驟。
2.根據權利要求1的發電方法，其中所述測量的電壓是DC總線(4)的電壓(VD。)。
3.根據權利要求1或2的發電方法，其中工作參數(V9)是所述執行器(9)的轉速。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的發電方法，其中所述發電機模塊(20)包括發電機(2)和發電機控制設備(6),發電機(2)適于根據發電機控制設備(6)所確定的控制電流(Ie)輸送所述AC電壓(VA。)，發電機控制設備(6)適于根據所述機載網絡(I)中所測量的電壓設定值和電壓，確定控制電流(Ie)。
5.一種用于航空器的電網絡(I)的電壓發電機模塊(20)，所述發電機模塊(20)適于根據所述電網絡(I)中所測量的電壓設定值和電壓，輸送AC電壓(VAC)，所述電網絡(I)包括由所述發電機模塊(20)供電的電源線(3)，通過整流器(5)由所述電源線(3)供電的DC總線(4)，和通過逆變器(8)由來自于DC總線(4)的AC供電的至少一個電動執行器(9)； 所述發電機模塊的特征在于:它包括根據所述執行器的工作參數(V9),用于確定所述電壓設定值的模塊。
6.根據權利要求5的發電機模塊(20),包括發電機(2)和發電機控制設備(6),發電機(2)適于根據發電機控制設備(6)所確定的控制電流(Ie)輸送所述AC電壓(VA。)，發電機控制設備(6)適于根據所述機載網絡(I)中所測量的電壓設定值和電壓，確定控制電流(Ie)。
7.一種航空器，其具有電網絡(I )，該電網絡(I)包括根據權利要求5或權利要求6的發電機模塊(20 )，由所述發電機模塊(20 )供電的電源線(3 )，通過整流器(5 )由所述電源線(3 )供電的DC總線(4 )，和通過逆變器(8 )由來自于DC總線(4 )的AC供電的至少一個電動執行器(9)。
【文檔編號】H02M5/458GK103460585SQ201280013503
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月7日 優先權日:2011年3月17日
【發明者】埃里克·德沃吉夫斯, 朱利安·達米鮑德, 塞巴斯蒂安·維拉德 申請人:伊斯帕諾-絮扎公司