FR2930085A1

FR2930085A1 - ELECTRICAL NETWORK

Info

Publication number: FR2930085A1
Application number: FR0801954A
Authority: FR
Inventors: Alain Tardy
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2009-10-16
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: CN102037625A; JP2011521606A; EP2260559A2; WO2009125012A3; WO2009125012A2; FR2930085B1; JP5597876B2; CN102037625B

Abstract

L'invention concerne un réseau électrique. L'invention trouve une utilité particulière en aéronautique pour les avions commerciaux gros porteurs qui comportent de plus en plus d'équipements électriques embarqués. Le réseau électrique comprend :. deux équipements (21, 26, 27, 35, 36) susceptibles soit de fournir, soit de consommer de l'énergie électrique,. des moyens de transfert raccordés entre les deux équipements (21, 26, 27, 35, 36) et permettant aux deux équipements (21, 26, 27, 35, 36) d'échanger de l'énergie,Selon l'invention, les moyens de transfert comprennent un convertisseur (22, 23, 24, 25) continu-alternatif réversible, le convertisseur (22, 23, 24, 25) pouvant être piloté en continu-continu en abaisseur ou en élévateur de tension.Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier équipement est un bus continu haute tension, et le réseau comprend plusieurs seconds équipement dont des charges (26, 27) et un bus continu basse tension sur lequel une batterie (35) peut être connectée. Le réseau comprend plusieurs convertisseurs non dédiés pouvant être connecté entre le premier équipement et n'importe lequel des seconds équipements.The invention relates to an electrical network. The invention finds particular utility in aeronautics for large commercial aircraft which comprise more and more onboard electrical equipment. The electricity network includes:. two devices (21, 26, 27, 35, 36) capable of either providing or consuming electrical energy. transfer means connected between the two devices (21, 26, 27, 35, 36) and allowing the two devices (21, 26, 27, 35, 36) to exchange energy, according to the invention, the transfer means comprise a reversible DC-to-AC converter (22, 23, 24, 25), the converter (22, 23, 24, 25) being able to be driven continuously-DC in step-down or voltage-booster mode. In particular embodiment of the invention, the first equipment is a high voltage DC bus, and the network comprises a plurality of second equipment including loads (26, 27) and a low voltage DC bus to which a battery (35) can be connected. The network includes a plurality of non-dedicated converters that can be connected between the first equipment and any of the second equipment.

Description

Réseau électrique L'invention concerne un réseau électrique. L'invention trouve une utilité particulière en aéronautique pour les avions commerciaux gros porteurs qui comportent de plus en plus d'équipements électriques embarqués. Ces équipements sont de nature très variée et leur consommation énergétique est très variable dans le temps. A titre d'exemple, les systèmes de climatisation et d'éclairage internes sont en fonctionnement quasi continu alors des systèmes de sécurité redondants comme des commandes de gouverne, ne sont utilisés qu'exceptionnellement. Généralement, l'avion dispose de générateurs électriques triphasés permettant l'alimentation de l'ensemble des équipements électriques embarqués appelés charges par la suite. Ces générateurs délivrent par exemple une tension de 115 V à une fréquence de 400 Hz vers un bus alternatif de l'avion. A bord d'un avion, on trouve par exemple un ou plusieurs générateurs principaux, bien connus dans la littérature anglo- saxonne sous le nom de Main Generator . II s'agit de machines électriques tournantes entrainées par le ou les moteurs de l'avion. D'autres générateurs peuvent alimenter le bus alternatif tel que par exemple un générateur auxiliaire bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de Auxilliary Power Unit et entrainé par une turbine dédiée à ce générateur ou encore un générateur de parc mis à disposition de l'avion lorsqu'il est au sol, par de nombreux aéroports. Ce générateur de parc permet d'éviter de faire appel au générateur auxiliaire lorsque l'avion est au sol. Récemment suite à l'apparition de charges de puissance élevées (moteurs électrique ou sous réseaux alternatifs) nécessitant d'être alimentées par des onduleurs de tension triphasés, on a installé à bord d'avions des bus continus haute tension alimentés à partir du bus alternatif au travers de redresseurs. Ces bus continus haute tension sont bien connus dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de HVDC pour: High Voltage Direct Current . Par la suite, le bus continu haute tension sera appelé bus HVDC. L'avion dispose également de batteries permettant d'alimenter certaines charges lorsque les sources alternatives (générateurs ou groupe de parc) ne sont pas disponibles. The invention relates to an electrical network. The invention finds particular utility in aeronautics for large commercial aircraft which comprise more and more onboard electrical equipment. This equipment is very varied in nature and its energy consumption is very variable over time. For example, the internal air conditioning and lighting systems are in almost continuous operation, so redundant safety systems such as steering controls are used only exceptionally. Generally, the aircraft has three-phase electrical generators to supply all the electrical equipment on board called loads thereafter. These generators deliver for example a voltage of 115 V at a frequency of 400 Hz to an AC bus of the aircraft. On board an aircraft, there is for example one or more main generators, well known in the Anglo-Saxon literature under the name of Main Generator. These are rotating electrical machines driven by the engine or engines of the aircraft. Other generators can power the AC bus such as for example an auxiliary generator well known in the English literature as the Auxilliary Power Unit and driven by a turbine dedicated to this generator or a park generator made available to the plane when it is on the ground, by many airports. This fleet generator makes it possible to avoid using the auxiliary generator when the aircraft is on the ground. Recently, following the appearance of high power loads (electric motors or AC sub-networks) requiring to be powered by three-phase voltage inverters, high voltage DC buses powered from the AC bus have been installed on board aircraft. through rectifiers. These high voltage DC buses are well known in the English literature as HVDC for High Voltage Direct Current. Subsequently, the high voltage DC bus will be called the HVDC bus. The aircraft also has batteries to power certain loads when alternative sources (generators or park group) are not available.

En particulier, les batteries doivent secourir certains calculateurs ou certains systèmes électriques critiques comme par exemple les commandes de vol, le freinage, l'inversion de poussée des moteurs ou le démarrage de turbines au travers d'un bus continu basse tension. In particular, the batteries must rescue some computers or critical electrical systems such as flight controls, braking, thrust reversing engines or starting turbines through a low-voltage DC bus.

Les batteries ont historiquement une basse tension par exemple 24V continu (ou éventuellement 48V continu dans le futur) pour alimenter le plus directement: possible des alimentations de calculateurs critiques dont le standard actuel est 28V continu et pour limiter le nombre de batteries en série. The batteries have historically have a low voltage, for example 24V DC (or possibly 48V DC in the future) to supply the most directly possible critical ECU power supplies whose current standard is 28V continuous and to limit the number of batteries in series.

Pour les charges électriques de puissance plus élevées comme par exemple le système de freinage, l'inversion de poussée ou le démarrage de moteur, on utilise des convertisseurs continu continu élévateurs pour pouvoir utiliser des batteries basse tension dont la tension est bien inférieure à celle du bus continu haute tension HVDC. On pourrait également envisager d'utiliser des batteries spécifiques plus haute tension pour ces charges de façon à limiter ou annuler l'élévation de tension nécessaire entre la batterie et le bus HVDC. Les bus continus basse tension, par exemple 28V continu, sont généralement créés à partir du bus alternatif au moyen d'une unité de transformation et de redressement, produite par de nombreux équipementiers aéronautiques. Cette unité est bien connue dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de Transformer Rectifier Unit et sera appelée par la suite : TRU. Le TRU est alimenté par le bus alternatif de l'avion et fournit une tension continue de 28V. Le TRU comprend généralement un transformateur fonctionnant à la fréquence du réseau alternatif de l'avion, par exemple entre 300HZ et 1200Hz. Les batteries basse tension sont alors chargées soit directement par les bus continus basse tension soit au travers d'un chargeur de batterie mettant en oeuvre un convertisseur continu continu. For higher electrical power loads such as the braking system, thrust reversal or engine starting, continuous DC-DC converters are used to be able to use low-voltage batteries whose voltage is much lower than that of HVDC high-voltage continuous bus. One could also consider using higher voltage specific batteries for these loads so as to limit or cancel the necessary voltage rise between the battery and the HVDC bus. Continuous low voltage buses, for example continuous 28V, are generally created from the AC bus by means of a transformation and rectification unit, produced by many aeronautical equipment manufacturers. This unit is well known in the Anglo-Saxon literature under the name Transformer Rectifier Unit and will be called thereafter: TRU. The TRU is powered by the AC bus and provides a DC voltage of 28V. The TRU generally comprises a transformer operating at the AC mains frequency of the aircraft, for example between 300 Hz and 1200 Hz. The low-voltage batteries are then charged either directly by the low-voltage DC bus or through a battery charger using a continuous DC converter.

Une autre solution pour réaliser le lien de transfert d'énergie entre un bus continu basse tension et un bus HVDC consiste à mettre en oeuvre soit un convertisseur dédié continu-continu à modulation de largeur d'impulsion bidirectionnel utilisant un transformateur haute fréquence, soit deux convertisseurs continu continu tête-bêche indépendants utilisant chacun un transformateur haute fréquence. On entend par haute fréquence, une fréquence supérieure à 10kHz. Cette solution, utilisant des convertisseurs à modulation de largeur d'impulsion haute fréquence avec un niveau de puissance élevée, est généralement bien moins fiable, plus couteuse et plus lourde que la solution de conversion mettant en oeuvre un TRU alimenté par un réseau alternatif. Le TRU n'étant pas bidirectionnel, le bus alternatif est alors fourni à partir du bus continu basse tension par un générateur ou par un onduleur triphasé dédié. Another solution for realizing the energy transfer link between a low-voltage DC bus and an HVDC bus is to implement either a bidirectional pulse-width modulated DC-DC dedicated converter using a high frequency transformer, or two continuous DC to DC converters, each using a high frequency transformer. High frequency means a frequency greater than 10 kHz. This solution, using high frequency pulse width modulated converters with a high power level, is generally much less reliable, more expensive and heavier than the conversion solution implementing a TRU powered by an AC network. Since the TRU is not bidirectional, the AC bus is then supplied from the low-voltage DC bus by a generator or by a dedicated three-phase inverter.

L'invention a pour but de simplifier la réalisation des fonctions de conversion suivantes en limitant le recours à des ressources dédiées à ces fonctions 1 alimentation d'un bus continu de tension X régulée à partir d'un bus continu de tension Y ; 2. charge d'une batterie de tension X à partir d'un bus continu de tension Y 3. alimentation d'un bus continu de tension Y régulée à partir d'un bus continu de tension X ou d'une batterie tension X ; 4. charge d'une batterie de tension Y à partir d'un bus de tension X ; Dans les fonctions de conversion décrites ci-dessus, X est plus petit que Y. D'autres fonctions de conversion peuvent bien entendu être extrapolées des moyens de l'invention. A cet effet, l'invention a pour objet un réseau électrique 25 comprenant : • deux équipements susceptibles soit de fournir, soit de consommer de l'énergie électrique, • des moyens de transfert raccordés entre les deux équipements et permettant aux deux équipements d'échanger de l'énergie, 30 caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent un convertisseur continu-alternatif réversible, le convertisseur pouvant être piloté en continu-continu en abaisseur ou en élévateur de tension. Un premier des deux équipements forme par exemple un bus d'alimentation électrique tel que par exemple un premier bus continu. Un des 35 seconds équipements forme par exemple un second bus continu auquel peut être raccordée une batterie d'accumulation qui peut soit être chargée par le second bus soit lui fournir de l'énergie en cas de besoin. The object of the invention is to simplify the realization of the following conversion functions by limiting the use of resources dedicated to these functions: 1 supply of a DC regulated voltage DC bus from a DC voltage bus Y; 2. charging a voltage battery X from a DC voltage bus 3. supplying a DC voltage controlled bus Y from a DC voltage bus X or a voltage battery X; 4. charging a Y voltage battery from a voltage bus X; In the conversion functions described above, X is smaller than Y. Other conversion functions can of course be extrapolated from the means of the invention. For this purpose, the subject of the invention is an electrical network 25 comprising: two equipment capable of either supplying or consuming electrical energy; transfer means connected between the two equipment and allowing the two equipment exchanging energy, characterized in that the transfer means comprise a reversible DC-to-AC converter, the converter being able to be controlled continuously-DC by step-down or voltage-booster. A first of the two devices forms for example a power supply bus such as for example a first continuous bus. For example, one of the 35 second devices forms a second DC bus to which an accumulator battery can be connected which can either be charged by the second bus or provide it with energy when needed.

Dans un mode de réalisation particulier où les deux équipements sont formés de deux bus continus dont les tensions sont différentes X et Y, les moyens de transfert permettent l'échange d'énergie électrique entre les bus dans un sens et dans l'autre. A chacun des bus, on peut raccorder une batterie. L'inveni:ion permet de contrôler l'échange d'énergie en provenance ou en direction de la ou des batteries. Les moyens de transfert permettent de réguler la tension d'un des bus lorsqu'il est alimenté par l'autre ou de réguler le courant circulant entre les bus continus. A cet effet, les moyens de transfert comprennent entre les deux bus : 1. un ou plusieurs onduleurs multiphasé continu-alternatif réversible, dont 15 l'entrée continue est connectée au bus de tension Y et pouvant être piloté : • en onduleur triphasé de tension abaisseur de tension ; • en convertisseur continu-continu abaisseur de tension monophasé en parallèle ; 20 • ou en convertisseur continu-continu élévateur de tension monophasé en parallèle ; 2. éventuellement, connecté en sortie alternative de l'onduleur, un TRU abaisseur de tension dont le rapport de transformation permet de délivrer la tension X à partir de la tension Y ; 25 3. éventuellement un onduleur triphasé continu-alternatif réversible, dont l'entrée continue est connectée au bus de tension X, pouvant être piloté en mode onduleur de tension triphasé abaisseur et dont la sortie alternative est connectée à un TRU élévateur de tension dont le rapport de transformation permet de délivrer la tension Y à partir de la tension X 30 présente en entrée de l'onduleur. In a particular embodiment where the two devices are formed of two continuous buses whose voltages are different X and Y, the transfer means allow the exchange of electrical energy between the buses in one direction and the other. Each bus can be connected to a battery. The invention makes it possible to control the exchange of energy from or towards the battery or batteries. The transfer means make it possible to regulate the voltage of one of the buses when it is powered by the other or to regulate the current flowing between the continuous buses. For this purpose, the transfer means comprise between the two buses: 1. one or more reversible DC / DC multi-phase inverters, the DC input of which is connected to the voltage bus Y and which can be controlled: • in three-phase voltage inverter voltage step down; • Continuous-to-DC down-converter, single-phase in parallel; 20 • or as a single-phase parallel-current DC / DC converter; 2. optionally connected to the AC output of the inverter, a voltage-reducing TRU whose transformation ratio makes it possible to deliver the voltage X from the voltage Y; 3. optionally a reversible DC-AC inverter, the DC input of which is connected to the voltage bus X, which can be controlled in a three-phase inverter voltage-down mode and whose AC output is connected to a voltage-boosting TRU whose transformation ratio makes it possible to deliver the voltage Y from the voltage X 30 present at the input of the inverter.

Dans un mode de réalisation particulier où le premier équipement forme un bus d'alimentation électrique tel que par exemple un bus HVCD, le réseau comporte plusieurs seconds équipements, une pluralité de 35 convertisseurs réversibles permettant d'échanger de l'énergie entre le bus et les différents seconds équipements, et des moyens d'aiguillage permettant de faire varier une association entre les convertisseurs et les seconds équipements. Avantageusement, les convertisseurs peuvent tous échanger de l'énergie avec chaque second équipement. Un second équipement quelconque ne possède pas de convertisseur dédié. Autrernent dit, un convertisseur continu-alternatif réversible peut être utilisé pour alimenter différentes charges de l'avion à partir du bus d'alimentation électrique de l'avion. II est possible de mettre en commun plusieurs convertisseurs au travers des moyens d'aiguillage permettant de faire varier l'association entre convertisseurs et charges, les batteries ou un second bus continu étant considéré comme une charge ou une source particulière. Ainsi, en cas d'indisponibilité d'un convertisseur, il est possible d'affecter un autre convertisseur à la liaison entre batteries et bus en utilisant les moyens d'aiguillage. Ces moyens d'aiguillage peuvent fonctionner en temps réel améliorant ainsi la disponibilité des batteries et plus généralement la fiabilité du réseau électrique de l'avion. L'invention est décrite en rapport à un réseau électrique embarqué à bord d'un aéronef. Il est bien entendu qu'elle peut être mise en oeuvre dans tout autre domaine tel que par exemple le domaine automobile où la motorisation électrique se développe et par conséquent l'utilisation de batteries. Les batteries peuvent être remplacées par tout autre élément de stockage d'énergie tel que par exemple un condensateur ou une super capacité. Par cornmodité, dans la suite de la description, on utilisera le terme batterie pour tout élément de stockage d'énergie. In a particular embodiment where the first equipment forms a power supply bus such as for example an HVCD bus, the network comprises a plurality of second devices, a plurality of reversible converters for exchanging energy between the bus and the different second devices, and switching means for varying an association between the converters and the second equipment. Advantageously, the converters can all exchange energy with each second equipment. Any second device does not have a dedicated converter. In other words, a reversible DC-to-AC converter can be used to power different aircraft loads from the aircraft power bus. It is possible to pool several converters through switching means for varying the association between converters and charges, the batteries or a second DC bus being considered as a particular load or source. Thus, in the event of the unavailability of a converter, it is possible to assign another converter to the connection between batteries and buses by using the switching means. These switching means can operate in real time thus improving the availability of batteries and more generally the reliability of the electrical network of the aircraft. The invention is described in relation to an electrical network on board an aircraft. It is understood that it can be implemented in any other field such as for example the automotive field where the electric motor develops and therefore the use of batteries. The batteries can be replaced by any other energy storage element such as for example a capacitor or a super capacitor. For convenience, in the remainder of the description, the term battery will be used for any element of energy storage.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente un schéma électrique d'un réseau installé à bord d'un aéronef ; la figure 2 représente de façon schématique un TRU utilisé dans le réseau de la figure 1 ; la figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un convertisseur utilisé dans le réseau de la figure 1 ; Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the detailed description of an embodiment given by way of example, a description illustrated by the accompanying drawing in which: FIG. 1 represents an electrical diagram of FIG. a network installed on board an aircraft; Figure 2 schematically shows a TRU used in the network of Figure 1; FIG. 3 diagrammatically represents an exemplary embodiment of a converter used in the network of FIG. 1; For the sake of clarity, the same elements will bear the same references in the different figures.

La figure 1 représente schématiquement différents équipements électriques embarqués à bord d'un aéronef notamment un avion commercial gros porteur. Un générateur principal 10 noté MG est entraîné par un des moteurs de l'avion. Le générateur 10 fonctionne lorsque les moteurs de l'avion fonctionnent et délivre par exemple une tension de 115 V à une fréquence de 400 Hz vers un réseau alternatif 11 de l'avion. Des moyens de déconnexion 12 permettant d'ouvrir la liaison reliant le générateur 10 au réseau 11. Un générateur auxiliaire 13, noté APU, est entraîné par une turbine dédiée à ce générateur 13 pour fournir au réseau alternatif 11 la tension de 115 V. De même, des moyens de déconnexion 14 permettent d'ouvrir la liaison reliant le générateur auxiliaire 13 au réseau 11. La turbine fonctionne en utilisant le carburant de l'avion et est mise en oeuvre lorsque l'avion est au sol. A bord de l'avion, est également installé un redresseur 20 connecté au réseau alternatif 11 et permettant de délivrer une tension continue à un bus d'alimentation électrique continu haute tension 21 noté HVDC selon une abréviation anglo-saxonne pour : High Voltage Direct Curent . Une tension couramment utilisée pour le bus continu haute tension 21 est de 540V. Le bus continu 21 alimente plusieurs convertisseurs d'énergie 22 à 25 destiné chacun à alimenter une charge, par exemple 26 et 27 par l'intermédiaire de moyens d'aiguillage 30. La représentation de la figure 1 est schématique. Dans la pratique, une charge peut être alimentée par plusieurs convertisseurs ou encore un convertisseur peut alimenter plusieurs charges. Certaines charges peuvent être alimentées en tension continue et le convertisseur associé converti alors la tension du bus continu 21 en une tension utilisable par la charge considérée. Dans un avion gros porteur, on trouve de nombreuses charges utilisant une tension alternative de 115 V sous une fréquence de 400 Hz. Pour alimenter ces charges, les convertisseurs 24 et 25 sont des onduleurs. Des onduleurs connus ont la particularité d'être réversibles. FIG. 1 schematically represents various electrical equipment on board an aircraft, in particular a wide-body commercial aircraft. A main generator 10 denoted MG is driven by one of the engines of the aircraft. The generator 10 operates when the engines of the aircraft operate and delivers for example a voltage of 115 V at a frequency of 400 Hz to an AC network 11 of the aircraft. Disconnection means 12 for opening the link connecting the generator 10 to the network 11. An auxiliary generator 13, APU noted, is driven by a turbine dedicated to the generator 13 to supply the AC network 11 the voltage of 115 V. same, disconnection means 14 can open the link connecting the auxiliary generator 13 to the network 11. The turbine operates using the fuel of the aircraft and is implemented when the aircraft is on the ground. On board the aircraft, is also installed a rectifier 20 connected to the AC network 11 and for delivering a DC voltage to a high-voltage DC power supply bus 21 denoted HVDC according to an English abbreviation for: High Voltage Direct Curent . A voltage commonly used for the high voltage DC bus 21 is 540V. The DC bus 21 supplies several energy converters 22 to 25 each intended to feed a load, for example 26 and 27 by means of switching means 30. The representation of FIG. 1 is schematic. In practice, a load can be fed by several converters or a converter can supply several loads. Some charges can be supplied with DC voltage and the associated converter then converts the voltage of the DC bus 21 into a voltage that can be used by the load in question. In a jumbo jet, there are many charges using a 115 V AC voltage at a frequency of 400 Hz. To power these loads, the converters 24 and 25 are inverters. Known inverters have the particularity of being reversible.

Chaque convertisseur 22 à 25 peut être affecté en temps réel aux différentes charges 26 et 27 en fonction du besoin instantané de chaque charge et en fonction de la disponibilité de chacun des convertisseurs 22 à 25. Les moyens d'aiguillage 30 permettent de faire varier en temps réel l'association entre convertisseurs 22 à 25 et charges 26 et 27. L'association des convertisseurs 22 à 25 et des charges 26 et 27 se fait en fonction du besoin en courant instantané et du mode de contrôle instantané de la charge qui lui est associée. Le mode de contrôle de la charge dépend essentiellement du type de charge. A titre d'exemple couramment mis en oeuvre dans un avion, on peut citer la régulation de vitesse, de couple ou de position, l'antigivrage ou le dégivrage, le fonctionnement à puissance constante et des stratégies diverses de contrôle moteur (défluxage, contrôle avec ou sans capteur). Les moyens d'aiguillage 30 comportent par exemple des interrupteurs commandés électriquement permettant d'associer chaque convertisseur à toutes les charges qui lui sont compatibles. On entend par compatible le fait que plusieurs charges peuvent fonctionner à l'aide du même convertisseur, notamment lorsqu'elles nécessitent la même alimentation, par exemple une tension de 115 V à une fréquence de 400 Hz. Each converter 22 to 25 can be assigned in real time to the various loads 26 and 27 as a function of the instantaneous need of each load and according to the availability of each of the converters 22 to 25. The switching means 30 make it possible to vary in real time the association between converters 22 to 25 and loads 26 and 27. The combination of converters 22 to 25 and loads 26 and 27 is based on the instantaneous power requirement and the instantaneous control mode of the load that it is associated. The mode of control of the load depends essentially on the type of load. By way of example commonly used in an aircraft, mention may be made of speed, torque or position regulation, anti-icing or de-icing, constant power operation and various engine control strategies (defluxing, control with or without sensor). The switching means 30 comprise, for example electrically controlled switches for associating each converter to all the loads that are compatible. Compatible means that several loads can operate using the same converter, especially when they require the same power supply, for example a voltage of 115 V at a frequency of 400 Hz.

Les convertisseurs permettant de délivrer une même alimentation forment un groupe dont les membres sont interchangeables. Les différents membres d'un groupe sont avantageusement identiques. Cela réduit les coûts de réalisation des convertisseurs en standardisant leur production et permet de simplifier la maintenance de l'avion en ne maintenant en stock qu'un seul type de convertisseur. Comme on le verra par la suite, certains types de convertisseurs peuvent délivrer plusieurs alimentations différentes en fonction du mode de pilotage du convertisseur. Ainsi, à un même groupe de convertisseurs, on peut par exemple associer des charges fonctionnant en tension alternative, par exemple 115V 400Hz, et des charges fonctionnant en tension continu comme par exemple des batteries. Le groupe est reconfigurable en fonction du besoin instantané des charges pouvant être alimenté par ce groupe. Il n'est pas nécessaire de disposer d'un convertisseur dédié à chaque charge. En effet, les charges ne fonctionnent pas toutes simultanément. Le nombre de convertisseurs d'un même groupe est défini en fonction de la puissance maximale instantanée que l'ensemble des charges associées à un groupe peut consommer. Cette puissance est inférieure à l'addition des puissances maximales de chaque charge. Les moyens d'aiguillage 30 permettent donc de réduire le nombre de convertisseurs embarqués et donc la masse de ces convertisseurs. Converters for delivering the same power supply form a group whose members are interchangeable. The different members of a group are advantageously identical. This reduces the costs of converting the converters by standardizing their production and simplifies the maintenance of the aircraft by keeping in stock only one type of converter. As will be seen later, certain types of converters can deliver several different power supplies depending on the driving mode of the converter. Thus, to the same group of converters, one can for example associate charges operating in AC voltage, for example 115V 400Hz, and charges operating in DC voltage such as batteries. The group is reconfigurable according to the instantaneous need for loads that can be powered by this group. It is not necessary to have a converter dedicated to each load. Indeed, the charges do not all work simultaneously. The number of converters of the same group is defined according to the instantaneous maximum power that all the loads associated with a group can consume. This power is lower than the addition of the maximum powers of each load. The switching means 30 therefore reduce the number of on-board converters and therefore the mass of these converters.

De plus, la reconfiguration permet d'améliorer la disponibilité des charges. En effet, en cas de panne d'un convertisseur, un autre convertisseur du même groupe peut immédiatement prendre le relais pour alimenter une charge donnée. Certaines charges critiques, telles que par exemple des commandes de gouvernes, peuvent ainsi fonctionner avec une alimentation sécurisée sans pour cela nécessiter la redondance d'un convertisseur uniquement dédié à ces commandes. L'ensemble des convertisseurs d'un même groupe forme alors une ressource commune capable d'alimenter un groupe de charges. A l'intérieur d'une même ressource commune, les différents convertisseurs qui la composent sont indifférenciés. Une charge particulière du réseau est constituée par une batterie 35 raccordée à un des convertisseurs par l'intermédiaire des moyens d'aiguillage 30. De façon classique sur avion, il connu d'utiliser une batterie de tension nominale 28V continu. D'autre tensions de batteries sont bien entendues possibles pour la mise en oeuvre de l'invention. A partir d'un bus 21, 540V continu, on peut piloter le convertisseur 22 de façon à ce qu'il délivre directement la tension continue de 28V à un second bus continu 33 pouvant alimenter la batterie 35. Il est possible d'intercaler entre le second bus 33 et la batterie 35 un chargeur de batterie permettant de réguler le courant chargeant la batterie. Il est également avantageux d'intercaler, pour charger la batterie 35, entre le convertisseur 22 et la batterie 35, une unité de transformation e.t de redressement 36 appelée TRU par la suite. Le TRU 36 est alimenté er tension alternative 115V 400Hz et fournit une tension continue de 28V. L'utilisation d'un TRU facilite le fonctionnement du convertisseur 22 utilisé en onduleur qui reçoit une tension continue de 540V. On peut considérer l'ensemble formé par le TRU 36 et la batterie 35 comme une charge que l'on peut associer à un des convertisseurs par les moyens d'aiguillage 30. In addition, reconfiguration improves the availability of loads. Indeed, in case of failure of a converter, another converter of the same group can immediately take over to feed a given load. Certain critical loads, such as for example control surfaces, can thus operate with a secure power supply without requiring the redundancy of a converter only dedicated to these commands. The set of converters of the same group then forms a common resource capable of supplying a group of loads. Within the same common resource, the different converters that compose it are undifferentiated. A particular load of the network is constituted by a battery 35 connected to one of the converters via the switching means 30. In conventional manner on aircraft, it known to use a battery 28V nominal continuous voltage. Other battery voltages are of course possible for the implementation of the invention. From a bus 21, 540V continuous, one can drive the converter 22 so that it directly delivers the DC voltage of 28V to a second DC bus 33 can supply the battery 35. It is possible to interpose between the second bus 33 and the battery 35 a battery charger for regulating the current charging the battery. It is also advantageous to insert, for charging the battery 35, between the converter 22 and the battery 35, a processing unit e.t rectification 36 called TRU thereafter. The TRU 36 is powered by alternating voltage 115V 400Hz and provides a DC voltage of 28V. The use of a TRU facilitates the operation of the converter 22 used in the inverter which receives a DC voltage of 540V. The assembly formed by the TRU 36 and the battery 35 can be considered as a load that can be associated with one of the converters by the switching means 30.

La figure 2 représente schématiquement un exemple de TRU 36 comportant un transformateur ou autotransformateur 37 recevant la tension alternative 115V 400Hz triphasée délivrée par le convertisseur 22 fonctionnant en onduleur. Dans le mode de réalisation où le TRU 36 est situé entre le convertisseur 22 ou 23 et le bus continu 33, le transformateur 37 permet d'abaisser la tension qu'il reçoit. Le transformateur 37 délivre une tension triphasée de l'ordre de 20V qui une fois redressée par un redresseur 38 permet d'obtenir la tension continue de 28V pour alimenter la batterie 35. Le redresseur 38 est par exemple réalisé au moyen d'un pont de diodes double alternance délivrant une tension lissé par des condensateurs. FIG. 2 diagrammatically represents an example of a TRU 36 comprising a transformer or autotransformer 37 receiving the three-phase 115V 400Hz alternating voltage delivered by the converter 22 operating as an inverter. In the embodiment where the TRU 36 is located between the converter 22 or 23 and the DC bus 33, the transformer 37 allows to lower the voltage it receives. The transformer 37 delivers a three-phase voltage of the order of 20V which once rectified by a rectifier 38 provides the DC voltage of 28V to supply the battery 35. The rectifier 38 is for example made by means of a bridge of double alternating diodes delivering a voltage smoothed by capacitors.

La figure 3 représente schématiquement et de façon simplifiée un exemple de réalisation d'un des convertisseurs 22 à 25. Le convertisseur comporte deux bornes 40 et 41, la borne 40 étant raccordée au pôle positif du bus continu 21 et la borne 41 étant raccordée au pôle positif négatif du bus continu 21. Entre les bornes 40 et 41, le convertisseur comporte trois branches 42, 43 et 44 comprenant chacune deux interrupteurs électroniques, T421 et T422 pour la branche 42, T431 et T432 pour la branche 43 et, T441 et T442 pour la branche 44. Dans chaque branche 42, 43 et 44 les deux interrupteurs sont reliés en série et une diode est connectée en parallèle de chaque interrupteur. Le repère de la diode est D suivi de la partie numérique du repère de l'interrupteur associé, par exemple la diode D 421 est connectée aux bornes de l'interrupteur T 421. Chaque diode est connectée en antiparallèle par rapport au sens du courant circulant dans chaque interrupteur de la borne positive 40 vers la borne négative 41 du bus continu 21. Les interrupteurs T421 à T442 sont par exemple tous identiques et de type transistor bipolaire à grille isolée bien connu dans la littérature anglo- saxonne sous l'acronyme IGBT pour : Insulated Gate Bipolar Transistor . Dans chaque branche 42, 43 et 44, au point commun des deux interrupteurs, une self, respectivement L42, L43 et L44 est connectée par sa première borne. Une seconde borne, 46, 47 et 48 de chaque self, respectivement L42, L43 et L44, perrnet au convertisseur d'alimenter une charge triphasée. Des condensateurs C421 à C442 sont reliés entre une des bornes 46, 47 et 48 et une des bornes 40 et 41. Lorsque l'énergie électrique est fournie au convertisseur par le réseau continu 21, le convertisseur peut fonctionner en onduleur de tension. En revanche, lorsque l'énergie électrique est fournie sous forme alternative entre les bornes 46, 47 et 48, par exemple par une charge régénérative ou une batterie, le convertisseur peut fonctionner en redresseur de courant. FIG. 3 is a schematic and simplified representation of an exemplary embodiment of one of the converters 22 to 25. The converter comprises two terminals 40 and 41, the terminal 40 being connected to the positive pole of the DC bus 21 and the terminal 41 being connected to the positive negative pole of the DC bus 21. Between the terminals 40 and 41, the converter comprises three branches 42, 43 and 44 each comprising two electronic switches, T421 and T422 for the branch 42, T431 and T432 for the branch 43 and, T441 and T442 for the branch 44. In each branch 42, 43 and 44 the two switches are connected in series and a diode is connected in parallel with each switch. The reference of the diode is D followed by the numerical part of the reference of the associated switch, for example the diode D 421 is connected across the switch T 421. Each diode is connected antiparallel to the direction of the current flowing. in each switch of the positive terminal 40 to the negative terminal 41 of the DC bus 21. The switches T421 to T442 are for example all identical and bipolar transistor type insulated gate well known in the English literature by the acronym IGBT for : Insulated Gate Bipolar Transistor. In each branch 42, 43 and 44, at the common point of the two switches, a self, respectively L42, L43 and L44 is connected by its first terminal. A second terminal, 46, 47 and 48 of each inductor, respectively L42, L43 and L44, allow the converter to supply a three-phase load. Capacitors C421 to C442 are connected between one of the terminals 46, 47 and 48 and one of the terminals 40 and 41. When the electrical energy is supplied to the converter by the continuous network 21, the converter can operate as a voltage inverter. On the other hand, when the electrical energy is supplied alternately between the terminals 46, 47 and 48, for example by a regenerative charge or a battery, the converter can operate as a current rectifier.

Il est possible d'utiliser un TRU 36 comportant des moyens internes de régulation de la tension continue qu'il délivre à la batterie 35. Mais avantageusement, la régulation de la tension délivrée à la batterie 35 se fait à l'aide de moyens de pilotage du convertisseur 22 associé à la batterie 35, par exemple en faisant varier un rapport cyclique du convertisseur 22. Les moyens pour assurer cette régulation comportent une liaison 39 reliant le TRU 36 au convertisseur considéré. Les moyens d'aiguillage 30 peuvent comporter à cet effet des interrupteurs 50 et 51 permettant de sélectionner le convertisseur connecté à l'entrée du TRU 36. Lorsque le convertisseur 22 fonctionne en onduleur pour alimenter la batterie 35, la tension mesurée en sortie du TRU 36 sur le bus 33 permet d'adapter un rapport cyclique d'ouverture et de fermeture des interrupteurs T421 à T 442 pour maintenir la tension continue délivrée par le TRU dans une plage prédéterminée. Un dispositif électronique, appartenant au convertisseur 22, permet de commander l'ouverture et la fermeture des interrupteurs T421 à T 442. De façon connue, un tel dispositif est obligatoire dans chaque convertisseur, ou associé à lui, afin que les interrupteurs qu'il comporte fonctionnent de façon cohérente. Il est donc avantageux de déporter la fonction de régulation de la tension fournie à la batterie 35 du TRU 36 vers le convertisseur associé en utilisant son dispositif électronique de commande. It is possible to use a TRU 36 comprising internal means for regulating the DC voltage that it delivers to the battery 35. But advantageously, the regulation of the voltage delivered to the battery 35 is done by means of driving the converter 22 associated with the battery 35, for example by varying a duty cycle of the converter 22. The means for providing this regulation comprise a link 39 connecting the TRU 36 to the converter in question. The switching means 30 may comprise for this purpose switches 50 and 51 for selecting the converter connected to the input of the TRU 36. When the converter 22 operates inverter to supply the battery 35, the voltage measured at the output of the TRU 36 on the bus 33 makes it possible to adapt a cyclic opening and closing ratio of the switches T421 to T 442 to maintain the DC voltage delivered by the TRU within a predetermined range. An electronic device, belonging to the converter 22, makes it possible to control the opening and the closing of the switches T421 to T 442. In a known manner, such a device is mandatory in each converter, or associated with it, so that the switches it comprises function consistently. It is therefore advantageous to deport the regulation function of the voltage supplied to the battery 35 of the TRU 36 to the associated converter by using its electronic control device.

Cette disposition permet également d'améliorer la fiabilité globale du réseau électrique. En effet, en simplifiant le TRU, qui ne comprend plus de moyens internes de régulation, sa fiabilité augmente. Par ailleurs, les éventuelles défaillances d'un dispositif électronique de commande d'un convertisseur sont palliées en temps réel par une reconfiguration possible des convertisseurs à l'intérieur d'un groupe auquel la batterie 35 est associée. Lorsque la batterie 35 doit être utilisée pour alimenter le bus continu 21, une reconfiguration des moyens d'aiguillage 30 est opérée pour contourner le TRU 36. Autrement dit, la batterie 35 est directement connectée aux bornes 46, 47 et 48 sans traverser le TRU 36 qui est monodirectionnel. Cette connexion est réalisée, via une liaison 52, par les moyens d'aiguillage 30. Le convertisseur, tel que représenté sur la figure 3, fonctionne alors en élévateur monophasé. Plus précisément, chaque branche et sa self associée permet d'élever la tension fournie par la batterie 35. Par exemple, pour la branche 42, on utilise alternativement l'interrupteur T422 pour stocker de l'énergie dans la self L42 sous forme d'un courant la traversant et la diode D421 pour libérer l'énergie stockée vers la borne 40 reliée au bus continu 21. Les trois branches et les selfs associées fonctionnent avec un déphasage de rr/3. Le convertisseur peut être piloté pour fonctionner en onduleur multiphasé pour alimenter la batterie 35 au travers du TRU 36 ou en N élévateurs de tension monophasés pour alimenter le bus continu 21 à partir de la batterie, N représentant le nombre de phases de l'onduleur, les N élévateurs étant déphasés de rr/N. Le fonctionnement en N élévateurs de tension monophasés présente un inconvénient lorsque la tension du bus continu 33 est très inférieure à la tension du bus continu 21. Le rendement du convertisseur est alors assez médiocre. Pour pallier cet inconvénient, on peut intercaler entre le premier bus continu 21 et le convertisseur choisi un TRU permettant d'alimenter le premier bus 21 à partir du second bus 33. Ce TRU comprend alors un transformateur permettant d'élever la tension qu'il reçoit. Ce mode de réalisation impose de déconnecter complètement le convertisseur pour connecter les bornes 40 et 41 du convertisseur, non plus au bus continu HVDC 21, mais au bus continu basse tension 33. Le TRU est alors connecté entre les bornes 46, 47 et 48 d'une part et le bus continu HVDC 21. De façon plus générale, un onduleur tel que représenté sur la figure 3 peut être piloté dans un première sens, lorsqu'il reçoit de l'énergie du bus 21, soit en onduleur multiphasé soit en N convertisseurs continu-continu abaisseurs de tension. L'onduleur peut également être piloté dans un second sens, opposé au premier, soit en redresseur de courant, lorsqu'il reçoit une tension alternative d'une charge régénérative, soit en N convertisseurs continu-continu élévateurs de tension. Le pilotage du convertisseur peut être modifié en temps réel simultanément avec les interrupteurs des moyens d'aiguillage 30. Ce type de convertisseur continu-alternatif réversible pouvant être piloté en continu-continu en élévateur ou abaisseur de tension est beaucoup plus simple à réaliser et beaucoup plus fiable qu'un convertisseur continu-continu bidirectionnel comprenant un transformateur haute fréquence. This arrangement also improves the overall reliability of the power grid. Indeed, by simplifying the TRU, which no longer includes internal control means, its reliability increases. Moreover, the possible failures of an electronic control device of a converter are mitigated in real time by a possible reconfiguration of the converters within a group to which the battery 35 is associated. When the battery 35 is to be used to power the DC bus 21, a reconfiguration of the switching means 30 is operated to bypass the TRU 36. In other words, the battery 35 is directly connected to the terminals 46, 47 and 48 without crossing the TRU 36 which is unidirectional. This connection is made via a link 52, by the switching means 30. The converter, as shown in Figure 3, then operates as a single-phase elevator. More precisely, each branch and its associated inductor makes it possible to raise the voltage supplied by the battery 35. For example, for the branch 42, alternatively the switch T422 is used to store energy in the inductor L42 in the form of a current flowing through it and the diode D421 to release the energy stored to the terminal 40 connected to the DC bus 21. The three branches and the associated inductors operate with a phase shift of rr / 3. The converter can be driven to operate as a multi-phase inverter to supply the battery 35 through the TRU 36 or N single-phase voltage boosters to supply the DC bus 21 from the battery, where N represents the number of phases of the inverter, the N elevators being out of phase with rr / N. The operation in N single-phase voltage boosters has a disadvantage when the DC bus voltage 33 is much lower than the DC bus voltage 21. The efficiency of the converter is then rather poor. To overcome this drawback, it is possible to interpose between the first DC bus 21 and the selected converter a TRU making it possible to supply the first bus 21 from the second bus 33. This TRU then comprises a transformer enabling the voltage to be raised receives. This embodiment requires completely disconnecting the converter to connect the terminals 40 and 41 of the converter, either to the HVDC 21 continuous bus, but to the DC low voltage bus 33. The TRU is then connected between the terminals 46, 47 and 48 of the converter. on the one hand and the HVDC continuous bus 21. More generally, an inverter as shown in FIG. 3 can be driven in a first direction, when it receives energy from the bus 21, either in multiphase inverter or in N DC-DC converters. The inverter can also be driven in a second direction, opposite to the first one, either as a current rectifier, when it receives an alternating voltage of a regenerative load, or as N DC-DC up-converter converters. The control of the converter can be modified in real time simultaneously with the switches of the switching means 30. This type of reversible DC-DC converter can be controlled continuously-DC in lift or step down is much simpler to achieve and many more reliable than a bidirectional DC / DC converter including a high frequency transformer.

Claims

REVENDICATIONS1. Electrical network comprising: • two equipment (21, 26, 27, 35, 36) capable of either supplying or consuming electrical energy; • transfer means connected between the two equipment (21, 26, 27, 35); , 36) and allowing the two equipment (21, 26, 27, 35, 36) to exchange energy, characterized in that the transfer means comprise a DC-AC converter (22, 23, 24, 25) reversible, the converter (22, 23, 24, 25) can be piFoté continuously-continuous step-down or voltage booster.

2. Electrical network according to claim 1, characterized in that a first of the two devices (21, 26, 27, 35, 36) forms a power supply bus (21), in that the network comprises a plurality of second devices (26, 27, 35, 36), a plurality of reversible converters (22, 23, 24, 25) for exchanging energy between the bus (21) and the different second devices (26, 27, 35, 36), and switching means (30) for varying an association between the converters (22, 23, 24, 25) and the second devices (26, 27, 35, 36).

3. The electrical network of claim 2, characterized in that the converters (22, 23, 24, 25) can all exchange energy with each second equipment (26, 27, 35, 36).

4. Electrical network according to claim 3, characterized in that the converters (22, 23, 24, 25) are identical.

Electrical network according to one of the preceding claims, characterized in that the first device is a first continuous bus (21) and in that the second device (26, 27, 35, 36) is a second bus (33). to which a storage battery (35) can be connected.

6. The electrical network according to claim 5, characterized in that between the converter (22, 23, 24, 25) and the second DC bus (33), the network comprises a processing and rectifying unit (36).

Electrical network according to claim 6, characterized in that the transformation and rectification unit (36) located between the converter (22, 23, 24, 25) and the second DC bus comprises a transformer for lowering the voltage. he receives.

8. Electrical network according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the voltage of the second DC bus is regulated using control means of the converter (22, 23, 24, 25).

Electrical network according to one of the preceding claims, characterized in that between the first continuous bus (21) and the converter (22, 23, 24, 25) the network comprises a transformation and rectification unit allowing feeding the first bus (21) from the second bus (33).

Electrical network according to claim 9, characterized in that the transformation and rectification unit located between the first DC bus (21) and the converter (22, 23, 24, 25) comprises a transformer for raising the voltage. he receives.

11. Electrical network according to one of the preceding claims, characterized in that the converter (22, 23, 24, 25) can operate in multiphase inverter or in N single-phase voltage boosters, N representing the number of phases of the inverter , the N elevators being out of phase with Tr / N.30