專利名稱：用于管理電氣網(wǎng)絡的方法
用于管理電氣網(wǎng)絡的方法本發(fā) 明涉及一種用于管理電氣網(wǎng)絡的方法。本發(fā)明尤其應用于航空領(lǐng)域中包括更 多機載電氣設(shè)備的寬體商用飛機。這樣的設(shè)備性質(zhì)上變化很大且其能量消耗隨時間變化很 大。例如，內(nèi)部空調(diào)和照明系統(tǒng)幾乎是連續(xù)運行的，而冗余的安全防范系統(tǒng)，例如機翼控制 機構(gòu)僅在異常情況下才使用。通常，飛機備有三相電能提供總線，能夠向所有電氣設(shè)備供電，下文將這些電氣設(shè) 備稱為負載。近來，在出現(xiàn)了需要由三相電壓逆變器供電的大功率負載(電動機或AC子網(wǎng)) 之后，已經(jīng)在飛機上安裝了通過整流器從AC總線供電的高壓DC總線。在文獻中這些高壓 DC總線被通稱為HVDC，表示“高壓直流”。在下文中，將把高壓DC總線稱為HVDC總線。就電壓和電流性質(zhì)，即AC或DC而言，各種負載可能需要不同的能量饋給。在以本 申請人:的名義提交的法國專利申請No.FR 2899734中，提出了一種轉(zhuǎn)換器的相互作用，其 能夠根據(jù)各種負載對電能的瞬時需要從能量提供總線為它們供電。有幾個問題當前尚未解決。隨著電力負載數(shù)目增加，它們中的一些有時可以再生 電能。目前，通過提供用于耗散諸如電阻器的負載產(chǎn)生的能量的局部模塊，允許通過焦耳效 應再生能量耗散，在所考慮負載的層次上局部考慮再生。在飛機上的再生負載中，例如有電 動操作的飛行控制機構(gòu)。在試圖制動機翼時，相關(guān)的飛行控制機構(gòu)再生出電能。實際上，向總線返回能量的負載可能會引起總線的不穩(wěn)定。本發(fā)明目的在于通過提出一種用于管理包括交互化轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡的特別方法來 減輕該問題。本發(fā)明的目的是避免耗散而沒有重新利用特定負載再生的能量。本發(fā)明的另一目的是使轉(zhuǎn)換器和負載間的關(guān)聯(lián)重新配置最小化。飛機還備有電池，使其能夠在機上或外部發(fā)電機不可用時為特定負載供電。具體 而言，電池必須為特定計算機或特定的關(guān)鍵電氣系統(tǒng)做后備，關(guān)鍵電氣系統(tǒng)例如是飛行控 制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、引擎的推力逆轉(zhuǎn)或通過低壓DC總線啟動渦輪機。本發(fā)明還能夠?qū)⑦@些 電池連接到交互化的轉(zhuǎn)換器。為此目的，本發(fā)明的主題是一種用于管理電氣網(wǎng)絡的方法，電氣網(wǎng)絡包括 電源總線， 能夠提供或消耗總線電能的若干負載， 多個可逆轉(zhuǎn)換器，使得能夠在總線和各負載之間交換能量， 路由模塊，使得能夠改變轉(zhuǎn)換器和負載之間的關(guān)聯(lián)，該方法的特征在于，如果負載再生能量，在其它負載中耗散該能量。在閱讀通過舉例方式給出的實施例詳細描述時，本發(fā)明將得到更好理解，其它優(yōu) 點將變得顯而易見，由附圖例示了該描述，附圖中

圖1表示實現(xiàn)本發(fā)明的示范性電氣網(wǎng)絡。結(jié)合飛機上實施的電氣網(wǎng)絡描述本發(fā)明。當然可以在其它行業(yè)中，尤其是使用機 載電氣網(wǎng)絡的行業(yè)中實施本發(fā)明。圖1示意性地表示飛機，尤其是寬體商用飛機上的各類電氣設(shè)備。這架飛機有兩個表示為MG的主發(fā)電機IOa和10b。每個發(fā)電機都是由飛機的引擎之一驅(qū)動的。在飛機 引擎工作時，發(fā)電機IOa和IOb工作并向飛機的AC總線，分別為Ila和11b，提供例如頻率 400Hz的115V電壓。斷路模塊12a和12b使得能夠打開將每個發(fā)電機IOa和IOb連接到關(guān) 聯(lián)的總線Ila和lib的鏈路。由APU表示的與每個主發(fā)電機關(guān)聯(lián)的輔助發(fā)電機13a和13b 是由專用于每個發(fā)電機13a和13b的渦輪機驅(qū)動的，以便向?qū)腁C總線Ila和lib提供 115V的電壓。同樣地，斷路模塊14a和14b使得能夠斷開將輔助發(fā)電機13a或13b連接到 對應總線Ila或lib的鏈路。渦輪機利用飛機燃料工作，是在飛機在地面上時實施的。在飛機上還安裝了與每個總線Ila和lib關(guān)聯(lián)的電力柜15a和15b。在文獻中這 種電力柜公知為“電力中心”。兩個電力柜15a和15b是相似的，為了簡化接下來的描述，將 僅描述一個。電力柜15a包括連接到AC網(wǎng)絡Ila的整流器20a，使得能夠向HVDC表示的高 壓DC供電總線21a提供DC電壓，該縮寫表示“高壓直流”。通用于高壓DC總線21的電壓 為 540V。 DC總線21a為若干能量轉(zhuǎn)換器22a到24a供電，每個能量轉(zhuǎn)換器都意在經(jīng)由路由 模塊30a為負載，例如26和27供電。圖1的圖示是示意性的。在實踐中，可以由若干轉(zhuǎn)換 器為負載供電，或者一個轉(zhuǎn)換器可以為若干負載供電。可以為特定負載供應DC電壓，關(guān)聯(lián) 的轉(zhuǎn)換器然后將DC總線21的電壓轉(zhuǎn)換成可以由所考慮負載使用的電壓。在寬體飛機中， 有很多負載使用頻率為400Hz的115V AC電壓。為了為這些負載供電，轉(zhuǎn)換器22a到24a 為逆變器。已知的逆變器具有的特定特征是可逆的?？梢愿鶕?jù)每個負載的瞬時需要并根據(jù)每個轉(zhuǎn)換器22a到24a的可用性，實時將每 個轉(zhuǎn)換器22a到24a分配給各個負載26和27。路由模塊30a使得能夠?qū)崟r改變轉(zhuǎn)換器22a 到24a以及負載26和27之間的關(guān)聯(lián)。轉(zhuǎn)換器22a到24a以及負載26和27之間的關(guān)聯(lián)是 根據(jù)與其關(guān)聯(lián)的負載對瞬時電流的需要和瞬時命令模式實現(xiàn)的。負載的命令模式實質(zhì)取決 于負載類型。例如，可以提到的通常飛機中實施的是調(diào)節(jié)速度、扭矩或位置、抗結(jié)冰或除冰、 以恒定功率工作以及用于引擎命令的各種策略(去焊劑，有無傳感器的命令)。路由模塊30a例如包括電控制的斷路器，使得能夠?qū)⒚總€轉(zhuǎn)換器與所有與其兼容 的負載關(guān)聯(lián)。兼容的意思是幾個負載可以借助于同一轉(zhuǎn)換器工作，尤其是在它們需要相同 電源時，例如頻率為400Hz的115V電壓時。轉(zhuǎn)換器使得能夠從成員可以互換的一組提供同 一個電源。組的各成員有利地是相同的。這樣通過使其制造標準化而降低了轉(zhuǎn)換器的生產(chǎn) 成本，并使得能夠通過僅庫存一種轉(zhuǎn)換器而簡化飛機維護。接下來將看到，某種類型的轉(zhuǎn)換 器能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換器的工作模式提供幾種不同電源。于是，利用同一組轉(zhuǎn)換器，例如能夠?qū)⒐?作在例如115V 400Hz AC電壓下的負載與工作在例如電池的DC電壓下的負載關(guān)聯(lián)在一起。該組是能夠根據(jù)可以由該組供電的負載瞬時需要重新配置的。不必每個負載專用 一個轉(zhuǎn)換器。實際上，負載并非全部同時工作。同一組的轉(zhuǎn)換器數(shù)目是根據(jù)與該組關(guān)聯(lián)的 一組負載可能消耗的瞬時最大功率定義的。該功率小于每個負載最大功率相加。因此，路 由模塊30a使得能夠減少機載轉(zhuǎn)換器的數(shù)目并因此減少這些轉(zhuǎn)換器的質(zhì)量。此外，重新配置使得能夠提高負載的可靠性。實際上，對于有故障轉(zhuǎn)換器而言，同 一組中的另一個轉(zhuǎn)換器能夠立刻接管下來為給定負載供電。某些關(guān)鍵負載，例如機翼控制 機構(gòu)，于是能夠利用安全的電源工作，然而卻不需要單獨專用于這些控制機構(gòu)的轉(zhuǎn)換器冗 余。同一組的該組轉(zhuǎn)換器然后形成能夠為一組負載供電的共用資源。在同一個共用資源內(nèi)部，構(gòu)成其的各轉(zhuǎn)換器是無差別的。網(wǎng)絡的特別負載由通過路由模塊30a連接到轉(zhuǎn)換器之一的蓄能元件構(gòu)成，蓄能元件例如是電池、電容器或超級電容器35a。在飛機上的常規(guī)方式下，已知使用的是標稱電壓 28V DC的電池、其它電池電壓當然也可用于實施本發(fā)明?；?40V DC總線21a，能夠操 作轉(zhuǎn)換器22a，使其直接向能夠為蓄能元件35a供電的第二 DC總線33a提供28V DC電壓。 可以在第二總線33a和蓄能元件35a之間插入電池充電器，使得能夠調(diào)節(jié)為電池充電的電 流。同樣有利的是在轉(zhuǎn)換器22a和蓄能元件35a之間插入變壓和整流單元36，以為蓄能元 件35a充電。在文獻中這種單元公知為“變壓整流單元”，接下來將稱為TRU。TRU由飛機的AC 總線供電并提供28V的DC電壓。TRU —般包括工作在飛機的AC網(wǎng)絡的頻率，例如300Hz和 1200Hz之間的變壓器。TRU被供應115V 400Hz的AC電壓并提供28V DC電壓。TRU的使用 便于用作接收540V DC電壓的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器22a的工作?？梢詫RU和蓄能元件35a形 成的組視為可以通過路由模塊30a與轉(zhuǎn)換器之一關(guān)聯(lián)的負載。假設(shè)負載27能夠消耗能量或產(chǎn)生電能。根據(jù)本發(fā)明，在負載27再生能量時，由和 負載27關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器將這種能量返回給總線21a。轉(zhuǎn)換器是雙向的，不需要改變由路由模 塊30a在負載27消耗能量的期間和負載27耗散能量的期間之間執(zhí)行的關(guān)聯(lián)。在圖示的范例中，負載27耗散其向負載26再生的能量?？偟卣f來，總線21a是能 量消耗者。換言之，連接到總線21a的能量消耗負載能夠消耗總線21a接收的所有能量，尤 其是通過整流器20a和通過再生負載27接收的能量。有利地，如果不能在其它負載中耗散掉再生能量，在這種情況下，對負載26、電池 35充電。這里再次不需要改變由路由模塊30a執(zhí)行的關(guān)聯(lián)。有利地，如果對于電力中心中的第一電力中心，在這種情況下為中心15a，不能在 與中心15a相關(guān)聯(lián)的其它負載中耗散掉再生的電力，再生負載27向第二電力中心的總線 21b耗散其電力。為此目的，負載27同時連接到路由模塊30a和30b，以便能夠通過轉(zhuǎn)換器 22a、23a或24a之一向總線21a耗散再生的電力或通過轉(zhuǎn)換器22b、23b或24b之一向總線 21b耗散再生的電力。如果不能在其它負載中耗散再生能量，就對電力中心之一的蓄能元件(35a，35b) 之一充電。
權(quán)利要求
1.一種用于管理電氣網(wǎng)絡的方法，其特征在于所述網(wǎng)絡包括兩個電力中心(15a， 15b)，使得每個中心能夠為若干負載(26,27,28)供電，每個電力中心(15a, 15b)包括 電源總線(21a, 21b), 多個可逆轉(zhuǎn)換器(22，23，24)，使得能夠在所述總線(21a，21b)和所述各負載(26， 27，28)之間交換能量， 路由模塊(30)，使得能夠改變所述轉(zhuǎn)換器(22，23，24)和所述負載(26，27，28)之間 的關(guān)聯(lián)， 蓄能元件(35a，35b)，其特征在于，如果對于所述電力中心中的第一電力中心(15a)，不能在與所述第一中心 (15a)相關(guān)聯(lián)的其它負載(26，35a)中耗散掉再生的電力，則再生負載(27)向第二電力中心 (15b)的總線(21b)耗散其電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果不能在其它負載中耗散掉再生能量， 則對所述蓄能元件(35a，35b)之一充電。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡安裝在飛機中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于管理電氣網(wǎng)絡的方法。該電氣網(wǎng)絡包括兩個電力中心(15a，15b)，使得每個都能夠為幾個負載(26，27，28)供電，每個電力中心(15a，15b)包括電源總線(21a，21b)，多個可逆轉(zhuǎn)換器(22，23，24)，使得能夠在所述總線(21a，21b)和所述各負載(26，27，28)之間交換能量，路由模塊(30)，使得能夠改變所述轉(zhuǎn)換器(22，23，24)和所述負載(26，27，28)之間的關(guān)聯(lián)，蓄能元件(35a，35b)，根據(jù)本發(fā)明，如果對于所述電力中心中的第一電力中心(15a)，不能在與所述第一中心(15a)相關(guān)聯(lián)的其它負載(26，35a)中耗散掉再生的電力，再生負載(27)向第二電力中心(15b)的總線(21b)耗散其電力。
文檔編號H02J3/00GK102037626SQ200980118838
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者A·塔迪 申請人:塔萊斯公司