CN108933476A

CN108933476A - 用于操作电力系统架构的方法和设备

Info

Publication number: CN108933476A
Application number: CN201810500363.XA
Authority: CN
Inventors: 黄豪
Original assignee: GE Aviation Systems LLC
Current assignee: GE Aviation Systems LLC
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2018-12-04
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: US10530153B2; CN108933476B; US20180339790A1

Abstract

一种用于操作用于飞行器的电力架构的方法和设备，该电力架构包括具有第一电力输出的主可变频率发电机系统、具有第二电力输出的次可变频率发电机系统、配电节点、选择性地与一组必要飞行器电负载连接的必要电力总线、和控制器模块。

Description

用于操作电力系统架构的方法和设备

技术领域

本公开涉及电力系统。

背景技术

现代飞行器发动机包括电机或发电机系统，其利用在发电机模式中的运行的飞行器发动机将电能提供到飞行器上的电力系统和部件。由发电机发的电可以供应到飞行器的电力总线。电力总线或电力总线的集合可进一步提供切换操作以选择性启用或停用电力到特定电负载的输送，这取决于例如可用配电供应、电负载功能性的关键性，或例如起飞、巡航或地面操作的飞行器操作模式。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种用于飞行器的电力架构，包括具有第一电力输出的可变频率主发电机系统、具有第二电力输出的可变频率次发电机系统、选择性地与所述第一电力输出连接和与一组必要飞行器电负载连接的必要电力总线、电气地设置于所述第二电力输出与所述必要电力总线之间且被配置以可选择地将所述第二电力输出连接到必要总线电力输出的配电节点，和控制器模块，所述控制器模块被配置以当所述第一电力输出有故障时，将所述第一电力输出与所述必要电力总线断开连接且连接所述必要总线电力输出与所述必要电力总线。所述必要总线电力输出足够使所述一组必要飞行器电负载通电。

在另一方面中，本发明涉及一种操作电力系统架构的方法，包括由控制模块接收指示对于电力的应急需求的需求信号；响应于接收到所述需求信号，由所述控制模块控制从包括第一可变频率发电机系统的备份发电机系统到必要电力总线的电力供应，所述第一可变频率发电机系统将电力输出提供到备份配电箱，所述备份配电箱被配置以选择性使所述电力输出能够使选择性地与所述必要电力总线连接的必要总线兼容电力输出通电；和进一步将所述必要总线兼容电力从所述必要电力总线供应到飞行器的一组必要电负载。所述供应电力与所述应急需求成比例。

技术方案1.一种用于飞行器的电力架构，包括：

具有第一电力输出的可变频率主发电机系统；

具有第二电力输出的可变频率次发电机系统；

必要电力总线，所述必要电力总线选择性地与所述第一电力输出连接和与一组必要飞行器电负载连接；

配电节点，所述配电节点电气地设置于所述第二电力输出与所述必要电力总线之间且被配置以可选择地将所述第二电力输出连接到必要总线电力输出；以及

控制器模块，所述控制器模块被配置以在所述第一电力输出有故障后，断开所述第一电力输出与所述必要电力总线的连接且连接所述必要总线电力输出与所述必要电力总线；

其中所述必要总线电力输出足够使所述一组必要飞行器电负载通电。

技术方案2.根据技术方案1所述的电力架构，其中：所述第一电力输出、所述第二电力输出或所述必要总线电力输出中的至少一个为交流电(AC)电力输出。

技术方案3.根据技术方案2所述的电力架构，其中：所述第一电力输出、所述第二电力输出和所述必要总线电力输出为交流电(AC)电力输出。

技术方案4.根据技术方案1所述的电力架构，其中：所述配电节点包括响应于所述控制器模块能够操作的一组接触器。

技术方案5.根据技术方案1所述的电力架构，其中：所述必要电力总线具有一组预定电力需求特性。

技术方案6.根据技术方案1所述的电力架构，其中：与一组非必要飞行器电负载相比，所述一组必要飞行器电负载对于所述飞行器的操作是必要的。

技术方案7.根据技术方案1所述的电力架构，其中：所述主发电机系统与飞行器发动机机械连接。

技术方案8.根据技术方案1所述的电力架构，其中：进一步包括与所述主发电机系统和所述次发电机系统连接的第一飞行器发动机系统，以及与第二可变频率主发电机系统和第二可变频率次发电机系统连接的第二飞行器发动机系统。

技术方案9.根据技术方案8所述的电力架构，其中：所述第二次发电机系统包括与所述配电节点连接的第三电力输出，且其中所述配电节点被进一步配置以可选择地将所述第三电力输出连接到所述必要总线电力输出。

技术方案10.根据技术方案9所述的电力架构，其中：所述配电节点包括被配置以可选择地与第二必要电力总线连接的第二必要电力输出，且其中所述控制器模块被配置以在所述主发电机系统和所述第二次发电机系统有故障后，将所述第二电力输出连接到所述必要总线电力输出以使所述必要电力总线通电，和同时将所述第三电力输出连接到所述第二必要电力输出以使所述第二必要电力总线通电。

技术方案11.根据技术方案9所述的电力架构，其中：在所述第一电力输出有故障后，所述必要总线电力输出能够将足够量的电力供应到所述必要飞行器电负载达至少180分钟。

技术方案12.一种操作电力系统架构的方法，包括：

由控制模块接收指示对于电力的应急需求的需求信号；

响应于接收到所述需求信号，由所述控制模块控制从包括第一可变频率发电机系统的备份发电机系统到必要电力总线的电力供应，所述第一可变频率发电机系统将电力输出提供到备份配电箱，所述备份配电箱被配置以选择性地使所述电力输出能够使必要总线兼容电力输出通电，所述必要总线兼容电力输出选择性地与所述必要电力总线连接；以及

进一步将来自所述必要电力总线的所述必要总线兼容电力供应到飞行器的一组必要电负载；

其中所述供应电力与所述应急需求成比例。

技术方案13.根据技术方案12所述的方法，其中：所述第一可变频率发电机系统提供交流电(AC)电力输出。

技术方案14.根据技术方案12所述的方法，其中：指示对于电力的应急需求的所述需求信号是由将电力供应到所述必要电力总线的可变频率主发电机系统的故障触发。

技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其中：由所述主发电机系统的所述故障进行的所述触发包括由飞行器发动机机械供电的可变频率发电机系统。

技术方案16.根据技术方案15所述的方法，其中：所述可变频率发电机系统和所述备份发电机系统由所述飞行器发动机机械供电。

技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中：电力从所述备份发电机系统到所述必要电力总线的所述供应对所述飞行器的所述必要电负载供电达至少180分钟。

技术方案18.根据技术方案16所述的方法，其中：响应于接收到所述需求信号，由所述控制模块控制从由第二飞行器发动机机械供电的第二可变频率发电机系统到所述备份配电箱的电力供应。

技术方案19.根据技术方案12所述的方法，其中：所述必要电力总线为与第一发动机系统相关联的第一必要电力总线或与第二发动机系统相关联的第二必要电力总线中的至少一个。

技术方案20.根据技术方案12所述的方法，其中：所述发电机系统为提供所述电力输出的辅助电力单元发电机。

附图说明

在附图中：

图1是根据本文中所描述的各种方面的飞行器和飞行器的电力系统架构的自顶向下示意图。

图2是根据本文中所描述的各种方面的电力系统架构的示意图。

图3是根据本文中所描述的各种方面的图2的电力系统架构的示意图，其中主发电机系统已有故障。

图4是展示根据本文中所描述的各种方面的操作图2的电力系统架构的方法的流程图的实例。

图5是根据本文中所描述的各种方面的图2的备份配电箱的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例可在任何环境、设备或方法中实施以用于将电力供应到与配电架构或系统连接的一组电负载，这与由电力架构执行的功能无关。可使用这种方法和设备的一个非限制性实例环境包括(但不限于)用于飞行器的配电系统。虽然这描述主要地针对用于飞行器的配电系统，但其还可适用于预见到的任一住宅或商业电力架构。

虽然将描述各种元件“一组”，但应了解，“一组”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。术语“近侧”或“在近侧”的使用指一个部件与另一部件相比相对更靠近参照点或部件。如本文中所使用，“必要”电负载可为分类或归类为对于电力架构、运载工具或另一系统的操作“必要”或“关键”的配电系统或架构的一或多个电负载的子集。在一个非限制性方面中，“必要”电负载可对飞行器或关键飞行器系统的飞行操作是关键的，且可通过相关联邦飞行器规则或相关行业标准来定义。

还如本文中所使用，虽然可将传感器描述为“感测”或“测量”相应值，但感测或测量可包括确定指示相应值或与相应值有关的值，而非直接感测或测量所述值本身。所感测的或所测量的值可进一步被提供到额外部件。举例来说，可将值提供到控制器模块或处理器，且控制器模块或处理器可对值执行处理以确定代表的值或表示所述值的电气特性。另外，虽然可在本文中使用例如“电压”、“电流”和“电力”的术语，但对所属领域的技术人员将明显的，当描述电路的方面或电路操作时，这些术语可以是可互换的。

所有方向性参考(例如，径向、轴向、上部、下部、向上、向下、左边、右边、侧向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针)只用于识别目的以辅助读者对本发明的理解，且并不产生明确地说关于其位置、定向或使用的限制。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、连接(coupled、connected)和接合)应在广义上来解释，且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。在非限制性实例中，连接或断开连接可被选择性地配置以提供、启用、停用或类似地操作相应元件之间的电连接。非限制性实例配电总线连接或断开连接可借助于切换、总线联络逻辑、接触器或被配置以启用或停用总线下游的电负载的通电的任何其它连接器来启用或操作。

如本文中所使用，“系统”或“控制器模块”可包括至少一个处理器和存储器。存储器的非限制性实例可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器或例如光盘、DVD、CD-ROM等的一种或多种不同类型的便携式电子存储器，或这些类型的存储器的任何合适组合。处理器可被配置以运行任何合适的程序或可执行指令，其被设计成进行各种方法、功能性、处理任务、计算等等，以实现或达成技术操作或本文中所描述的操作。程序可包括计算机程序产品，所述计算机程序产品可包括用于携载或具有存储于其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读媒体。此类机器可读媒体可以是任何可用媒体，其可由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器存取。通常，这种计算机程序可包括例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等，它们具有进行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果。

示范性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。

如图1中所说明，飞机10展示具有至少一个燃气涡轮发动机，其展示为左发动机系统12和右发动机系统14。或者，电力系统可具有更少或额外的发动机系统。左发动机系统12和右发动机系统14可大体上相同，且可进一步包括至少一个电源，例如，第一电机或发电机18。左发动机系统12和右发动机系统14可进一步包括另一电源，例如，第二电机或发电机19。可包括本发明的非限制性方面，其中，举例来说，第一发电机18为主电源，且第二发电机为次、备份或冗余电源。还展示飞机进一步具有一组耗电部件或电负载20，例如，致动器负载、飞行关键负载和不飞行关键负载。

电负载20经由配电系统而与发电机18、19中的至少一个电耦合，所述配电系统包括例如输电线22或母排线以及配电节点16。应理解，图1的本发明的所说明的实施例只是配电系统的一个非限制性实例，并且除了所展示的实施例和配置之外的许多其它可能实施例和配置也由本发明预料到。此外，图1中所描绘的各种部件的数目和放置同样是与本发明相关联的实施例的非限制性实例。

在飞行器10中，操作中的左发动机系统12和右发动机系统14提供机械能，其通常可经由线轴(spool)提取以为发电机组18、19提供驱动力。发电机组18、19又产生例如AC或DC电力的电力，且将产生的电力提供到遍及飞行器10定位的输电线22，所述输电线将电力输送到电负载20。在本发明的一个非限制性方面中，发电机组18、19中的至少一个可包括被配置或选择以产生AC电力的可变频率发电机。

实例配电管理功能可包括但不限于取决于例如可用配电供应、电气负载20功能性的关键性或例如起飞、巡航或地面操作的飞行器操作模式来选择性地启用或停用到特定电负载20的电力输送。可包括额外管理功能。此外，可包括例如应急电源、冲压空气涡轮机系统、发电机、辅助电力单元(APU)、电池等等的用于将电力提供到电负载20的额外电源，且所述额外电源可取代电源。

实例配电管理功能可包括但不限于取决于例如可用配电供应、电负载20功能性的关键性或例如起飞、巡航或地面操作的飞行器操作模式，借助于可操作连接来选择性地启用或停用到特定电负载20的电力输送。在发电的应急或不充足周期期间，包括但不限于发动机或发电机故障，可操作、启用或连接至少一个额外电源以用于将电力提供到电负载20。可包括额外管理功能。

应理解，虽然在图1的飞行器环境中展示本发明的各方面，但是本发明不受如此限制，且一般应用到例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用的非飞行器应用中的电力系统。举例来说，虽然此描述是针对飞行器中的电力系统架构，但本发明的方面可进一步可适用于在例如起飞、着陆或巡航飞行操作的另外的非应急操作中提供电力、补充电力、应急电力、必要电力等等。应理解，本发明的说明的方面只是飞行器10的一个非限制性实例，并且除了所展示的方面和配置外的许多其它可能方面和配置也由本发明预料到。

此外，图1中所描绘的各种部件的数目和放置同样是与本发明相关联的方面的非限制性实例。举例来说，虽然已说明相对于飞行器位置的各种部件(例如，在飞行器10的翼上的电负载20等)，但本发明的方面不受如此限制，且所述部件基于其示意性描绘而不受如此限制。预见额外飞行器10配置。

应理解，虽然在飞行器环境中展示本发明的一个实施例，但是本发明不受如此限制，且一般应用到例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用的非飞行器应用中的电力系统。

图2说明根据本文中所描述的方面的电力系统架构30的一个非限制性实例。如所展示，电力系统架构30可包括第一发动机系统32和第二发动机系统34。第一发动机系统32可包括例如第一电机或发电机36的第一电源，和例如第二电机或发电机38的第二电源。第一发电机36和第二发电机38中的每一个可被机械供电、驱动、移动、旋转或以另外方式与第一发动机系统32连接。第一发电机36和第二发电机38中的每一个为可变频率发电机。类似地，第二发动机系统34可包括例如第三电机或发电机40的第三电源，和例如第四电机或发电机42的第四电源。第三发电机40和第四发电机42中的每一个可被机械供电、驱动、移动、旋转或以另外方式与第二发动机系统34连接。第三发电机40和第四发电机42中的每一个为可变频率发电机。

可包括本发明的非限制性方面，其中第一发动机系统32的第一发电机36或第二发电机38中的至少一个可被定义或选择为“主”发电机，而第一发动机系统32发电机中的另一个可被定义或选择为“次”发电机。举例来说，第一发电机36可为主发电机，而第二发电机38可为次发电机。可包括本发明的另外非限制性方面，其中第二发动机系统34的第三发电机40或第四发电机42中的至少一个可被定义或选择为“主”发电机，而第二发动机系统34发电机中的另一个可被定义或选择为“次”发电机。举例来说，第三发电机40可为主发电机，而第四发电机42可为次发电机。

如本文中所使用，“主”和“次”可指电源或发电机操作或重要性的操作状态或层级次序。举例来说，“主”发电机可为最常使用的发电机，或处于“正常”电力供应操作或操作特性下，而“次”发电机可为在正常或特殊情况下供应补充、替换、应急或冗余电力供应操作或操作特性的发电机。特殊情况的非限制性实例可包括在操作周期期间的短暂性电力需求、主电源或补充电源的故障等等。

电力系统架构30可进一步包括与每一相应发动机系统32、34“相关联”的一组部件。举例来说，电力系统架构30的非限制性方面可包括左主要AC电力总线44、左必要电力总线46、左主要DC电力总线48和左变压器整流器单元(TRU)50。如本文中所使用，“左”可指与第一发动机系统32(例如，“左”发动机系统)连接和相关联的部件。左主要AC电力总线44可选择性地与第一发电机36、与左必要电力总线46和与第一组非必要电负载52连接。左必要电力总线46可借助于左TRU 50进一步选择性地与电定位于总线46、48之间的左主要DC电力总线48连接和与第一组必要电负载54连接。左主要DC电力总线48可进一步选择性地与第一组DC电负载56连接。

在另一个例子中，电力系统架构30的非限制性方面可包括右主要AC电力总线60、右必要电力总线62、右主要DC电力总线64和右TRU 66。如本文中所使用，“右”可指与第二发动机系统34(例如，“右”发动机系统)连接和相关联的部件。右主要AC电力总线60可选择性地与第三发电机40、与右必要电力总线62和与第二组非必要电负载68连接。右必要电力总线62可借助于右TRU 66进一步选择性地与电定位于总线62、64之间的右主要DC电力总线64连接和与一组右必要电负载70连接。右主要DC电力总线64可进一步选择性地与第二组DC电负载72连接。

可进一步包括电力系统架构30的额外非限制性配置。举例来说，在一个非限制性方面中，可选择性地将左主要AC电力总线44与右主要AC电力总线60连接。在另一非限制性实例中，可选择性地将左主要DC电力总线48与右主要DC电力总线64连接。在本发明的又一非限制性方面中，配电系统30可包括额外电源，包括但限于例如电池的至少一个电存储装置、辅助电力单元(APU)88、冲压空气涡轮机系统(RAT)和外部电源86。举例来说，前述额外电源的至少一个子集可选择性地与左主要AC电力总线44或右主要AC电力总线60中的至少一个连接。

本发明的非限制性方面还可包括备份发电机系统，包括选择性地与电力输出、或第二发电机38或第四发电机42中的至少一个连接的备份配电箱80。备份配电箱80可提供或包括一组电力输出，展示为第一电力输出82和第二电力输出84。所述一组电力输出82可进一步选择性地与例如左必要电力总线46(例如，经由第一电力输出82)、右必要电力总线62(例如，经由第二电力输出84)或其组合的至少一个电力总线连接。

电力系统架构30还可包括具有处理器92和存储器94的控制器模块90。如本文中所描述，相应部件之间的“选择性连接”可借助于设置于相应部件之间且与控制器模块90或处理器92中的至少一个通信连接的一组连接器96、98来启用或实现。为简单起见，未展示所述一组连接器96、98与控制器模块90之间的通信连接。如所展示，“闭合”状态连接器由数字96说明，其中闭合连接器96被布置、控制、启用等等以在相应部件之间传导电力。相反地，“断开”状态连接器由数字98说明，其中断开连接器98被排列、控制、停用等等，使得不在相应部件之间传导电力。

控制器模块90或处理器92中的至少一个可被配置以在电力系统架构30操作期间操作所述一组连接器96、98以选择性启用或停用相应部件之间的电流路径。可包括本发明的非限制性方面，其中，举例来说，控制器模块90或处理器92可被配置以响应于电力系统架构30特性的感测或测量或响应于由外部系统提供的信号或指示器来操作所述一组连接器96、98。

在电力系统架构30的正常或预期操作期间，相应第一发动机系统32可对至少第一发电机36机械供电以产生借助于闭合连接器96与左主要AC电力总线44而选择性连接的电力输出。在这个意义上，第一发电机36可包括被配置以产生AC电力输出的可变频率发电机。左主要AC电力总线44可借助于闭合连接器96选择性地连接，以提供具有第一组非必要电负载52和左必要电力总线46的至少一个子集的AC电力。左必要电力总线46可进一步借助于闭合连接器96选择性地连接，以借助于闭合选择性连接器96和左TRU 50提供具有第一组必要电负载54且具有左主要DC电力总线48的AC电力。左TRU 50可被配置、布置、启用等等以将从左必要电力总线46接收的AC电力转换或整流成提供到左主要DC电力总线48的DC电力。左主要DC电力总线48可进一步地借助于闭合连接器96与第一组DC电负载56的至少一个子集选择性连接。如本文中所描述，可包括电力系统架构30的方面，其中，举例来说，第一发电机36可被定大小、选择、配置等等以充分提供预期电力量以使“左”总线部件的所有预期电负载通电。可包括另外方面，其中至少一个额外电源可借助于闭合连接器96选择性地连接以供应补充电力以使“左”总线部件的电负载通电。

同样地，在电力系统架构30的正常或预期操作期间，相应第二发动机系统34可对至少第三发电机40机械供电以产生借助于闭合连接器96与右主要AC电力总线60选择性连接的电力输出。在这个意义上，第三发电机40可包括被配置以产生AC电力输出的可变频率发电机。右主要AC电力总线60可借助于闭合连接器96选择性地连接，以提供具有第二组非必要电负载68和右必要电力总线62的至少一个子集的AC电力。右必要电力总线62可进一步借助于闭合连接器96选择性地连接，以借助于闭合选择性连接器96和右TRU 66提供具有第二组必要电负载70且具有右主要DC电力总线64的AC电力。右TRU 66可被配置、布置、启用等等以将从右必要电力总线62接收的AC电力转换或整流成提供到右主要DC电力总线64的DC电力。右主要DC电力总线64可进一步地借助于闭合连接器96而与第二组DC电负载72的至少一个子集选择性连接。如本文中所描述，可包括电力系统架构30的方面，其中，举例来说，第三发电机40可被定大小、选择、配置等等以充分提供预期电力量以使“右”总线部件的预期电负载通电。可包括另外方面，其中至少一个额外电源可借助于闭合连接器96而选择性地连接，以供应补充电力以使“右”总线部件的电负载通电。

在前述正常或预期操作期间，可包括本发明的非限制性方面，其中，举例来说，第二发电机38和第四发电机42中的任一个不与备份配电箱80(例如，断开连接器98)选择性连接，或备份配电箱80电力输出82、84不与相应必要电力总线46、62选择性连接。在这个意义上，第二发电机38或第四发电机42中的至少一个可正产生不与电力总线连接的次电力输出。可包括本发明的非限制性方面，其中当相应发电机38、42未选择性连接电力总线或选择性地与电力总线断开连接时，第二发电机38或第四发电机42中的至少一个不产生次电力输出。

图3说明根据本发明的另一方面的另一电力系统架构130。电力系统架构130类似于电力系统架构30；因此，相似部分将用增大了100的相似编号来识别，且应了解，除非另外指出，否则对电力系统架构30的相似部分的描述适用于电力系统架构130。一个差异为，说明为第一发动机系统32的第一发电机136的主发电机已停止将电力输出提供到电力系统架构130。在一个非限制性实例中，第一发电机136可能已有故障，或另外停止发电操作。第一发电机136的损失可导致操作以上描述的“左”部件所需求或需要的不足量电力。在所说明的实例中，电力系统架构130、控制器模块90或处理器92可响应于需求的不足量电力而选择性借助于断开的连接器98而断开左主要AC电力总线44与左必要电力总线46的连接，且可借助于闭合的连接器96而选择性地将左必要电力总线46与备份配电箱80的第一输出82连接。在一个方面，需求的电力可包括对于应急电力的需求。

在这个意义上，电力系统架构130选择性地断开连接非操作性第一或主发电机136，且选择性地连接第二或次发电机38与左必要电力总线46。操作的第二发电机38因此将例如可变频率AC电力输出的电力输出供应到备份配电箱80，所述备份配电箱对被接收到与左必要电力总线46连接的AC电力输出82的电力选择性地启用、连接、使之通电等等。在一个非限制性实例中，备份配电箱80可包括可操作地响应于控制器模块90的一组接触器。左必要电力总线46可接着继续将电力供应到第一组必要电负载54，尽管损失了第一发电机36电源。在这个意义上，第二发电机38可被定大小、选择、配置等等以充分提供至少预期量的电力以使左必要电力总线46的第一组必要电负载54通电。

可包括本发明的方面，其中左必要电力总线46需要或期望一组预定电力需求或“兼容”电力特性。因此，次发电机的非限制性方面可被配置以产生与必要电力总线46兼容或符合必要电力总线46的预定电力需求特性的可变频率AC。可包括本发明的另外方面，其中在主或第一发电机36有故障后，可借助于断开的连接器98选择性地将左TRU 50或左主要DC电力总线48与左必要电力总线46断开连接。

虽然已在所述实例中将第一发电机136说明为非操作性发电机，但可包括本发明的非限制性方面，其中第二发电机38或第四发电机42被选择性地连接、启用等等以在包括但不限于第一发电机136、第三发电机40、外部电源86、APU 88等等的任何主或补充电源或系统有故障后将替换或补充电力提供到电力系统架构130。在此例子中，电源的故障将导致有故障的电源借助于断开的连接器98选择性地与电力系统架构130断开连接，且连接次发电机38、42中的至少一个与相应必要电力总线46、62。

此外，预见到电力系统架构130的方面，其中，举例来说，响应于第一发电机136或另一电源的故障，选择性地将第四发电机42与左必要电力总线46连接。在这个意义上，对置的发动机系统32、34可选择性地将次电力提供到与有故障的发电机相关联的电力总线。在本发明的又一非限制性方面中，第二发电机38和第四发电机42都可同时响应于对电力的需求、一或多个主发电机的故障等等而将次电力提供到每一相应必要电力总线，如本文中所描述。举例来说，在同时供电期间，第二发电机38可对左必要总线46或右必要总线62供电，且第四发电机42可对对置的右必要总线62或左必要总线46供电。预见到任何数目个排列。

在本发明的一个非限制性方面中，电力系统架构130可被配置以使得在预定时间周期内可包括由次发电机对必要电负载供电。在另一非限制性实例中，预定时间周期可由相关认证或认证团体标准化或定义。一个此预定时间周期由可包括由国际民用航空组织(ICAO)定义和发布的延伸操作(ETOPS)认证的相关认证或认证团体来标准化或定义。在一个非限制性实例中，可在180分钟内对飞行器认证，这意味着准许飞行器沿着不大于180分钟的单发动机飞行时间的飞行路线飞行到最近的合适机场。在这个意义上，在第一发电机136或第一发动机系统32有故障后，本文中描述的电力系统架构130可借助于例如第四发电机42的次发电机经由备份配电发电机系统供应补充或替换电力，使得必要电负载可保持供电达至少180分钟的进行中的飞行。额外认证或标准可用以定义电力系统架构30、130的总电力容量。

图4说明展示操作电力系统架构30、130的方法200的流程图。方法200开始于在210由控制模块90接收指示对于电力的应急需求的需求信号，例如，在主发电机或另一辅助电源有故障后。响应于接收到需求信号，方法200继续在220由控制模块90控制从次发电机或电源到来自备份发电机系统的必要电力总线46、62的电力供应，所述备份发电机系统包括例如第二发电机38或第四发电机42的第一发电机系统。将由第二发电机38或第四发电机42供应的电力提供到备份配电箱80，所述备份配电箱被配置以选择性地将电力输出连接到必要总线兼容电力输出82、84，所述必要总线兼容电力输出82、84借助于闭合连接器96、98与相应必要电力总线46、62选择性连接。方法200继续进一步将必要总线兼容电力从必要电力总线46、62供应到飞行器的一组必要电负载54、70。

可包括本发明的非限制性方面，其中供应电力与应急需求成比例。另外，可包括本发明的非限制性方面，其中指示对电力的应急需求的需求信号由将电力供应到必要电力总线46、62的主发电机系统的故障触发，或其中由主发电机系统的故障进行的触发包括由飞行器发动机或辅助电力单元88发电机系统机械供电的可变频率发电机系统的故障中的至少一个。

所描绘的顺序仅用于说明性目的，而非意在以任何方式限制方法200，应当理解，在不偏离所描述的方法的情况下，方法的各部分可按不同逻辑次序进行，可包括额外或中间部分，或可将方法的所描述部分划分为多个部分，或可省略方法的所描述部分。

图5说明根据本公开的备份配电箱180的一个非限制性示意图。如所展示，备份配电箱180可接收例如来自第二发电机38的第一输入182、例如来自第四发电机42的第二输入184，和可选择地与左必要电力总线46连接的第一输出186和可选择地与右必要电力总线62连接的第二输出188。在另一非限制性方面中，备份配电箱可包括可选择地与第一输入182和第一输出186连接的左备份总线190，和可选择地与第二输入184和第二输出188连接的右备份总线192。左备份总线190和右备份总线192可进一步可选择地连接到彼此。如所展示，本发明的方面可包括一组连接器96、98，其允许本文中描述的可选择连接。可包括非限制性方面，其中先前描述的控制器模块90可控制地操作所述一组连接器96、98，或其中所述一组连接器96、98由另一控制器操作。

本发明涵盖除了上图中所展示的实施例和配置之外的许多其它可能的实施例和配置。

本文中公开的实施例提供一种操作被启用以在主电源有故障的情况下提供备份或冗余电源的电力系统架构的设备和方法。技术效果为，上述实施例实现电力系统架构的操作以及选择性启用或传导，或停用或断开各种电源与各种电力总线的连接，包括用于飞行器的必要电力总线。在以上实施例中可实现的一个优点为，上述实施例提供被启用以允许在主电源有故障的情况下将冗余、替换或补充电力供应到飞行器的各种电力总线的、强大的电力系统架构。以上所提到的实施例的又一优点为，例如AC电力总线、DC电力总线和双向转换器的部件之间的选择性连接提供正常和应急操作期间的高冗余电气系统架构。

本发明的以上方面的另一优点为，上述配置通过提供不同于两个主要发电机和APU的独立电力源来提供针对超出180分钟的ETOPS兼容或认证的飞行器。本发明的以上方面的又一优点为，所述配置还可通过消除用于主要可变频率发电机和备份发电机系统两者的AC到AC电力转换来节省数百磅的飞行器重量。当设计飞行器部件时，所要解决的重要因素是大小、重量和可靠性。上述电起动系统具有数目减少的零件，然而提供冗余起动操作，从而使得整个系统本身更加可靠。这导致重量更低、设定大小更小且可靠性增大的系统。更低数目个零件和减少的维护将导致更低的产品成本和更低的操作成本。在飞行期间，重量和大小的减小与竞争性优点相关。

在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要彼此组合使用。不会在所有实施例中说明一个特征并非意味着被理解为它不能这样，而是为了描述简洁起见。因此，可按需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，而无论是否明确描述了所述新的实施例。

本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本发明的实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实施本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书定义，并且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种用于飞行器的电力架构，包括：

具有第一电力输出的可变频率主发电机系统；

具有第二电力输出的可变频率次发电机系统；

2.根据权利要求1所述的电力架构，其特征在于：所述第一电力输出、所述第二电力输出或所述必要总线电力输出中的至少一个为交流电(AC)电力输出。

3.根据权利要求2所述的电力架构，其特征在于：所述第一电力输出、所述第二电力输出和所述必要总线电力输出为交流电(AC)电力输出。

4.根据权利要求1所述的电力架构，其特征在于：所述配电节点包括响应于所述控制器模块能够操作的一组接触器。

5.根据权利要求1所述的电力架构，其特征在于：所述必要电力总线具有一组预定电力需求特性。

6.根据权利要求1所述的电力架构，其特征在于：与一组非必要飞行器电负载相比，所述一组必要飞行器电负载对于所述飞行器的操作是必要的。

7.一种操作电力系统架构的方法，包括：

由控制模块接收指示对于电力的应急需求的需求信号；

其中所述供应电力与所述应急需求成比例。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一可变频率发电机系统提供交流电(AC)电力输出。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：指示对于电力的应急需求的所述需求信号是由将电力供应到所述必要电力总线的可变频率主发电机系统的故障触发。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：由所述主发电机系统的所述故障进行的所述触发包括由飞行器发动机机械供电的可变频率发电机系统。