CN105308711A - 用于飞行器的发电系统的辅助装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的电力发电系统(11)的辅助装置(17)，该电力发电系统(11)包括发电机(13)、调节器(14)和接触器(15)，接触器(15)包括触点和用于断开/闭合这些触点的控制器，接触器(15)由调节器(14)控制并且被设置在所述发电机(13)与配电结构(12)之间，其特征在于，所述辅助装置被连接至独立于发电机(13)与调节器(14)的至少一个电源(18)，并且在于，辅助装置包括用于闭合所述接触器的模块，该用于闭合所述接触器的模块能够将所述电源(18)连接至所述接触器(15)的控制器以便提供闭合接触器(15)所需要的电流。

Description

用于飞行器的发电系统的辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器的电力发电系统的辅助装置。本发明还涉及一种包括这种辅助装置的系统，以及还涉及一种用于飞行器的电力发电系统的辅助方法。
背景技术
飞行器的电气结构以公知的方式由电气配电结构和电力发电系统组成。每种类型的飞行器通常具有根据其需要采用的特定的配电结构。电力发电系统就其自身而言是非常标准的并且可以用于多种类型的飞行器。已经证实且适合于航空领域的电力发电系统使得飞行器制造商开发新飞行器时能够通过再次使用该系统实现大大的节约成本。以公知的方式，电力发电系统包括发电机、调节器和接触器，该接触器包括触点和用于断开/闭合这些触点的致动器，该接触器由调节器控制并且被设置在发电机与配电结构之间。例如，在专利申请EP2482445中公开了这种类型的电力发电系统。然而，该电力发电系统的这些元件的一部分可能与新一代电气设备不兼容，特别是与接触器不兼容。事实上，新一代接触器(节能接触器)的输入浪涌电流(courantsd’appel)与老式调节器的电流容量不兼容。此外，这些元件的一部分可能不符合其用于飞行器的所需要的需求(如，开发保证等级，DAL)的新标准或变化。
发明目的
本发明的目的在于减轻公知电力发电系统的至少一部分缺陷。
具体地，本发明的目的在于，在本发明的至少一个实施例中提供一种用于飞行器的电力发电系统的辅助装置，该辅助装置使得电力发电系统能够与新一代电气设备特别是节能接触器兼容。
本发明的目的还在于，在至少一个实施例中提供一种用于已经适合于航空用途的现有电力发电系统的辅助装置，而无需修改该现有电力发电系统的操作但同时又补充了新规范。
本发明的目的还在于，在至少一个实施例中提供一种辅助装置，该辅助装置用作保护发电机免受电气故障的影响，所述电气故障如过电压或超频(sur-fréquences)。
本发明的目的还在于，提供一种由根据本发明的辅助装置进行辅助的电力发电系统。
本发明的目的还在于，在至少一个实施例中提供用于电力发电系统的辅助方法。
本发明的目的还在于，在至少一个实施例中提供一种借助于辅助装置用于飞行器的电力发电系统的辅助方法，该辅助装置能够减轻系统的操作过程中发生的失效。
发明内容
为了实现上述目的，本发明涉及一种用于飞行器的电力发电系统的辅助装置，该系统包括发电机、调节器和接触器，该接触器包括触点和用于断开/闭合这些触点的致动器，该接触器由调节器控制并且被设置在发电机与配电结构之间，其特征在于，该辅助装置连接至独立于发电机和调节器的至少一个电源，并且在于，该辅助装置包括用于闭合接触器的模块，该用于闭合所述接触器的模块适于将该电源连接至接触器致动器以便提供闭合接触器所需的电流。
因此，辅助装置适于由独立于发电机和调节器的电源供电。
“接触器”是指借助于致动器能够切换电气连接的任何电气部件，触点作出的电气连接用于承受发动机与配电结构间的电流负载。
因此，基于该电源所提供的电流，根据本发明的辅助装置能够在不修改现有发电部件的情况下确保接触器的闭合。具体地，调节器保有对接触器的断开和闭合进行监测的功能。该辅助装置能够提供闭合新一代接触器所需要的电流，而适合于现有系统的调节器并不一定能够提供闭合新一代接触器所需要的电流。因此，根据本发明的辅助装置能够将现有系统用于新电气设备。
有利地且根据本发明，用于闭合接触器的模块包括第一电子继电器，该第一电子继电器包括触点和用于断开/闭合触点的致动器，所述触点适于将调节器连接至接触器致动器，并且该第一电子继电器的致动器被连接至电源。
“继电器”是指借助于致动器(例如，线圈)能够切换电气连接的电气部件如机电继电器、静态继电器或任何其他控制开关，电气连接由触点作出。
根据本发明的这个方面，辅助装置可以将调节器与接触器致动器断开连接以便在接触器闭合时调节器不会因电流而过载，或者可以连接上述部件以使得调节器能够致动接触器。
有利地且根据本发明，用于闭合接触器的模块包括被称为第二继电器的电子继电器，该第二继电器包括触点和用于断开/闭合触点的致动器，所述触点适于将电源连接至接触器致动器，并且该第二继电器的致动器被连接至调节器。
根据本发明的这个方面，调节器可以使电源与接触器致动器相连以便电源提供闭合接触器所需要的电流，或者将上述部件断开连接以便辅助装置不会干扰调节器与接触器致动器的连接。
有利地且根据本发明，第一继电器为常闭型继电器，并且第二继电器为常开型继电器。
“常闭型继电器”是指这种继电器：当该继电器的致动器没有被供电时该继电器处于闭合位置。以类似的方式，“常开型继电器”是指这种继电器：当该继电器的致动器没有供电时该继电器处于断开位置。
根据本发明的这个方面，在辅助装置发生故障的情况下，该辅助装置的电源与继电器致动器断开连接，并且调节器保持连接至继电器致动器并且能够在必要时断开继电器。
有利地且根据本发明，辅助装置包括用于对设置于调节器与调节器之间的调节点附近处的电压和频率进行测量的模块。“调节点”是指处调节器测量发电机的电压所在的点。
根据本发明的这个方面，辅助装置可以测量电压和频率，从而可以起到保护电力发电机免受电气故障如过电压或超频影响的作用。公知的电力发电系统通常包括调节器处的过压保护。因此，这里的辅助装置起到附加保护的作用。
有利地且根据本发明，测量模块适于对三相发电机的电压进行测量。
根据本发明的这个方面，辅助装置可以检测发电机的任何电气故障。
有利地且根据本发明，辅助装置包括至少一个电子板。
根据本发明的这个方面，该电子板容置装置的各种连接。
有利地且根据本发明，该电子板包括至少一个逻辑电路。
根据本发明的一个方面，该逻辑电路对测量模块所提供的电压测量值进行处理、向发电机发送断开连接信号，并且接收系统的各种元件的状态信号。
本发明还涉及一种用于飞行器的电力发电系统，该系统包括发电机、调节器和接触器，该接触器包括触点和用于断开/闭合这些触点的致动器，该接触器由调节器控制并且被设置在发电机与配电结构之间，其特征在于，该系统由根据本发明的辅助装置进行辅助。
本发明还涉及一种用于飞行器的电力发电系统的辅助方法，该系统包括发电机、调节器和接触器，该接触器包括触点和用于断开/闭合这些触点的致动器，该接触器由调节器控制并且被设置在发电机与配电结构之间，其特征在于，该方法包括以下步骤：将接触器致动器连接至独立于发电机和调节器的电源以便提供闭合接触器所需要的电流。
因此，根据本发明的方法能够根据辅助装置的电源所提供的电流确保闭合接触器。
有利地且根据本发明，该方法包括将调节器连接至接触器致动器的步骤。
根据本发明的这个方面，该方法使得调节器能够控制接触器的致动器以便通过调节器所传送的电流使接触器保持闭合，或者以便断开接触器。
有利地且根据本发明，该方法包括如下连续的步骤：
将调节器与接触器致动器断开连接的步骤；
将接触器致动器连接至电源以便使得接触器闭合的步骤；
将调节器连接至接触器致动器以便使接触器保持闭合的步骤；以及
将接触器致动器与电源断开连接的步骤。
根据本发明的这个方面，为了闭合接触器，将调节器与接触器致动器断开连接，然后将电源连接至接触器致动器以便提供闭合接触器所需要的电流，以及将调节器连接至接触器致动器以便使接触器保持闭合，最后将电源与接触器致动器断开连接以便使得调节器能够控制接触器。这是该方法的正常过程。
有利地且根据本发明，辅助方法包括涉及到向发电机发送断开连接信号的失效管理的步骤，在以下情况下执行该失效管理步骤：当在将调节器与接触器致动器断开连接的步骤之后调节器与接触器致动器未断开连接时，或者当在将接触器致动器与电源断开连接的步骤之后接触器致动器与电源未断开连接时。
根据本发明的这个方面，该方法考虑了没有按照预期执行断开连接的可能性。如果调节器与接触器致动器未被断开连接，则不会发生该方法的正常过程。如果接触器致动器与电源未被断开连接，则调节器无法再断开接触器。因此，在这两种情况下，发电机会被断开连接以便防止电力发电系统发生休眠失效(pannedormante)。休眠失效是指在正常操作期间不会检测到而只有当需要执行失效的功能时才会检测到的失效。换句话说，这是一种在试图执行失效的功能之前不会被检测的失效。
有利地并且根据本发明，该辅助方法包括不向发电机发送断开连接信号的失效管理步骤，在以下情况下执行该失效管理步骤：当在将调节器与接触器致动器断开连接的步骤之前调节器与接触器致动器被断开连接时，当在将接触器致动器连接至电源的步骤之后接触器致动器与电源未被连接时，或当在将接触器致动器连接至电源的步骤之后接触器未闭合时。
根据本发明的这个方面，该发明考虑了没有按照预期执行连接的可能性，或尽管电源连接至接触器致动器但接触器却未闭合的可能性。在这些不同的情况下，接触器是断开的，因此发电机与供电结构就没有连接从而没有必要向发电机发送断开连接信号。
有利地并且根据本发明，当在将接触器致动器连接至电源的步骤之后接触器未闭合时，不向发电机发送断开连接信号的失效管理步骤在预定时间之后被触发。
根据本发明的这个方面，该辅助方法等待预定时间，用于确认接触器的闭合情况，以及如果超过了这个时间段则认为闭合尝试失效，并且触发不向发电机发送断开连接信号的失效管理步骤。
有利地且根据本发明，该辅助方法包括电气故障管理步骤，在该电气故障管理步骤期间，接触器致动器被与调节器以及与电源断开连接，如果该辅助方法通过位于发电机与接触器之间的调节点处的电压测量值检测到电气故障，则执行该电气故障管理步骤。
根据本发明的这个方面，该方法起到通过将接触器致动器与电源和调节器二者断开连接而进行电气故障保护的作用，这会导致接触器断开从而导致发电机与配电结构断开连接。
有利地，根据本发明的辅助装置执行根据本发明的辅助方法。
有利地，根据本发明的辅助方法由根据本发明的辅助装置执行。
本发明还涉及辅助装置、电力发电系统、辅助方法，其特征在于，具有上面或下面所提及的全部或一部分特征的组合。
附图说明
通过阅读完全非限制性并且参考了附图的如下描述，本发明的其他目的、特征和优点将会体现出来，在附图中：
图1是飞行器的电气结构的示意图，飞行器的电气结构包括根据本发明的实施例的辅助装置；以及
图2是根据本发明的实施例的辅助装置的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了飞行器的电气结构10，该电气结构10包括电力发电系统11和配电结构12。电力发电系统11包括：115V或230VAC发电机13，调节器14以及将发电机13连接至配电结构12的接触器15。配电结构12通常包括主AC母线16和DC母线(未示出)，该DC母线通过AC/DC转换器(未示出)由主母线供电。辅助装置17对用于接触器15的致动器并且源于调节器14的信号30进行恢复，并且将信号发送至接触器15的致动器。辅助装置17由电源18供电，根据下面参考图2的用于闭合接触器的模块，电源18可以向系统11提供闭合接触器15所需要电流。事实上，在本实施例中，调节器14不能提供闭合接触器15所需要的电流。然而，调节器14可以提供使得接触器15保持闭合所需要的电流。辅助装置17还具有用于对调节点19(POR)附近的点处的电压和频率进行测量的模块20，该调节点位于发电机13与接触器15之间并且紧邻接触器15的上游。
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的辅助装置17。该辅助装置17包括电子板24和用于闭合接触器15的模块。在本实施例中，所述用于闭合接触器的模块包括两个继电器。每个继电器包括触点和用于致动断开/闭合的线圈。第一继电器21是常闭型继电器，其触点21a将接触器15的致动器23连接至调节器14，并且其致动线圈21b连接至电源18。第二继电器22是常开型继电器，其触点22a将接触器15的致动器23连接至电源18，并且其致动线圈22b连接至调节器14。在此，“接触器15的致动器23”是指接收用于闭合或断开接触器15的致动信号的线圈。接触器15是常开型接触器，即，当接触器15的线圈23中没有电时该接触器15是断开的。装置17还接收指示接触器15的状态的信号25。装置17可以将信号26输出至调节器14以便请求将发电机13断开连接。装置17连接至为电子板24的逻辑电路27供电的电源18。在该实施例中，电源18有两个电源18a和18b组成以便允许冗余。
装置17包括用于测量电压的模块28a、28b和28c，这些模块不断地对POR19附近的发电机13的三相电压进行测量。逻辑电路27具有三个输入端29a、29b和29c，这些输入端获得所述电压测量值28a、28b和28c。
辅助装置17基于电力发电系统11的不同元件的连接与断开连接以及辅助装置17的连接与断开连接，根据辅助方法对接触器15的致动器23进行干预。在本实施例中，辅助装置17的继电器21和22能够根据多个步骤执行上述连接与断开连接。
用于闭合接触器15的辅助方法包括如下连续步骤：
断开第一继电器21，以便将调节器14与接触器15的致动器23断开连接；
闭合第二继电器22，以便将接触器15的致动器23连接至电源18以向致动器23提供用于闭合所述接触器所需要的电流；
闭合第一继电器21，以便将调节器14连接至接触器15的致动器23以使得调节器14使接触器15保持闭合；以及
断开第二继电器22，以便将接触器15的致动器23与电源18断开连接从而使得调节器14在不受辅助装置17干扰的情况下保有对接触器15的断开进行监测的功能。
将电源18连接至接触器15的致动器23以便提供用于闭合所述接触器所需要的电流的步骤是借助于闭合第二继电器22来实现的，第二继电器22的致动线圈22b连接至调节器14。由于第二继电器22是常开的，因此调节器14所发送的闭合信号30对于闭合第二继电器22是必要的。因此，如果没有来自调节器14的信号30，则接触器15不会被闭合，因此调节器会对接触器15的控制进行监测。
将调节器14连接至接触器15的致动器23的步骤是借助于闭合第一继电器21来实现的，第一继电器21的致动线圈21b连接至电源18。由于第一继电器21是常闭的，因此仅在由于第一继电器21的线圈21b由电源18供电使得第一继电器21保持在断开位置的情况下执行这个步骤。因此，当电源18停止对线圈21b供电时，第一继电器21会再次闭合。如果在将电源18连接至接触器15的致动器23的步骤之后进行这个步骤，则该步骤会通过借助于调节器14向接触器15的致动器23供电来保持接触器15闭合。因此，调节器14保有对接触器15进行监测的功能并且能够在需要的情况下(通过停止向接触器15的致动器23供电)断开接触器。
借助于为继电器的线圈所提供的电力实现这些步骤，对于第一继电器21通过电源18来实现，对于第二继电器22通过调节器14来实现，以及通过辅助装置17的两个中断器SW131(对于第一继电器21)和SW232(对于第二继电器22)来实现，这两个中断器将线圈21b和22b所在的电路闭合或断开。
与正常操作情况下进行的该方法并行，所述方法还包括用于对发电机13的失效或电气故障进行管理的步骤。
如果发电机13检测到POR19的三相发生电气故障，则执行电气故障管理步骤。此时，装置17会断开两个继电器21和22以便将接触器15的致动器23与调节器14以及与电源18断开连接以便使接触器15断开从而使发电机13与配电结构12断开连接。所述故障可以包括过压、欠压、超频或任何其他故障，辅助装置17可以通过用于测量电压和频率的模块20检测这些故障，并且这些故障会要求会使发电机13与配电结构12断开连接。这种保护性功能是调节器14所已经确保的保护性功能的补充。这使得能够在不改变调节器14的性能从而不需要质疑对调节器14的认证的情况下提高保护。
如果继电器之一没有按照根据本方法的步骤所期望的那样工作或者如果在闭合第二继电器22的步骤之后接触器15却没有闭合，则会发生失效。
在如下情况下，会触发涉及向发电机13发送断开连接信号26的失效的步骤：
第一继电器21是“密封闭合的(colléfermé)”，即其在断开第一继电器21的步骤之后未断开。在这种情况下，由于辅助装置17无法再确保电气故障保护，因此发电机13必须被断开连接。
第二继电器22是“密封闭合的”，即其在断开第二继电器22的步骤之后未断开。在这种情况下，由于调节器14无法再断开接触器15，因此发电机13必须被断开连接。
在如下情况下，会触发不向发电机13发送断开连接信号的失效的步骤：
第一继电器21是“密封断开的(colléouvert)”，即其在断开第一继电器21的步骤之前一直是断开的。在这种情况下，接触器15是断开的，因此不需要将发电机13断开连接，但是不可能在正常操作下实现该方法。
第二继电器22是“密封断开的”，即其在闭合第二继电器22的步骤之后未闭合。在这种情况下，电源18不会被连接至接触器15的致动器23并且由于调节器14不能被连接至接触器15的致动器23从而使得所述接触器不能被闭合。因此，没有必要将发电机13断开连接，但是不可能在正常操作下执行该方法。
接触器15在闭合第二继电器22的步骤之后未闭合。因此，在这种情况下，接触器15会保持断开，从而没有必要将发电机13断开连接，但是不可能在正常操作下执行该方法。
装置17借助于该装置17获得的继电器的状态信号(未示出)来检测继电器何时“密封断开”或“密封闭合”。同样地，通过装置17获得接触器15的状态信号25使得能够监测接触器15是否正确地断开或闭合。

Claims (11)

1.一种用于飞行器的电力发电系统(11)的辅助装置(17)，所述电力发电系统(11)包括发电机(13)、调节器(14)和接触器(15)，所述接触器(15)包括触点和用于断开/闭合所述触点的致动器(23)，所述接触器(15)由所述调节器(14)控制并且被设置在所述发电机(13)与配电结构(12)之间，其特征在于，所述辅助装置(17)被连接至独立于所述发电机(13)和所述调节器(14)的至少一个电源(18)，并且在于，所述辅助装置(17)包括用于闭合所述接触器的模块，所述用于闭合所述接触器的模块适于将所述电源(18)连接至所述接触器(15)的所述致动器(23)以便提供闭合所述接触器(15)所需要的电流。
2.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述用于闭合所述接触器的模块包括第一电子继电器(21)，所述第一电子继电器(21)包括触点(21a)和用于断开/闭合所述触点(21a)的致动器(21b)，所述触点(21a)适于将所述调节器(14)连接至所述接触器(15)的所述致动器(23)，并且所述第一电子继电器(21)的所述致动器(21b)被连接至所述电源(18)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的辅助装置，其特征在于，所述用于闭合所述接触器(15)的模块包括被称为第二继电器的电子继电器(22)，所述第二继电器(22)包括触点(22a)和用于断开/闭合所述触点(22a)的致动器(22b)，所述触点(22a)适于将所述电源(18)连接至所述接触器(15)的所述致动器(23)，并且所述第二继电器(22)的所述致动器(22b)被连接至所述调节器(14)。
4.根据权利要求2和3的组合所述的辅助装置，其特征在于，所述第一继电器(21)是常闭型继电器，并且所述第二继电器(22)是常开型继电器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述辅助装置包括用于对位于所述发电机(13)与所述接触器(15)之间的调节点(19)附近的电压和频率进行测量的模块(20)。
6.一种用于飞行器的电力发电系统(11)的辅助方法，其中，所述电力发电系统(11)包括发电机(13)、调节器(14)以及接触器(15)，所述接触器(15)包括触点和用于断开/闭合所述触点的致动器，所述接触器(15)由所述调节器(14)控制并且被设置在所述发电机(13)与配电结构(12)之间，其特征在于，所述辅助方法包括以下步骤：将所述接触器(15)的所述致动器(23)连接至独立于所述发电机(13)和所述调节器(14)的至少一个电源(18)以便提供闭合所述接触器(15)所需要的电流。
7.根据权利要求6所述的辅助方法，其特征在于，所述辅助方法包括以下连续的步骤：
将所述调节器(14)与所述接触器(15)的所述致动器(23)断开连接的步骤；
将所述接触器(15)的所述致动器(23)连接至所述电源(18)以便使得所述接触器(15)闭合的步骤；
将所述调节器(14)连接至所述接触器(15)的所述致动器(23)以便保持使所述接触器(15)闭合的步骤；以及
将所述接触器(15)的所述致动器(23)与所述电源(18)断开连接的步骤。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的辅助方法，其特征在于，所述辅助方法包括涉及到向所述发电机(13)发送断开连接信号(26)的失效管理步骤，在以下情况下执行所述失效管理步骤：当在将所述调节器(14)与所述接触器(15)的所述致动器(23)断开连接的步骤之后所述调节器(14)与所述接触器(15)的所述致动器(23)未被断开连接时，或者当在将所述接触器(15)的所述致动器(23)与所述电源(18)断开连接的步骤之后所述接触器(15)的所述致动器(23)与所述电源(18)未被断开连接时。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的辅助方法，其特征在于，所述辅助方法包括不向所述发电机(13)发送断开连接信号的失效管理步骤，在以下情况下执行所述失效管理步骤：当在将所述调节器(14)与所述接触器(15)的所述致动器(23)断开连接的步骤之前所述调节器(14)与所述接触器(15)的所述致动器(23)被断开连接时，当在将所述接触器(15)的所述致动器(23)连接至所述电源(18)的步骤之后所述接触器(15)的所述致动器(23)与所述电源(18)未被连接时，或当在将所述接触器(15)的所述致动器(23)连接至所述电源(18)的步骤之后所述接触器(15)未闭合时。
10.根据权利要求9所述的辅助方法，其特征在于，当在将所述接触器(15)的所述致动器(23)连接至所述电源(18)的步骤之后所述接触器(15)未闭合时，所述不向所述发电机(13)发送断开连接信号的失效管理步骤在预定时间之后被触发。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的辅助方法，其特征在于，所述辅助方法包括电气故障管理步骤，在该电气故障管理步骤期间，所述接触器(15)的所述致动器(23)被与所述调节器(14)以及所述电源(18)断开连接，如果所述辅助方法通过位于所述发电机(13)与所述接触器(15)之间的调节点(19)处的电压测量值检测到电气故障，则执行所述电气故障管理步骤。
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