CN109716610B - 用于向飞行器中的电负载供电的方法和系统 - Google Patents

用于向飞行器中的电负载供电的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于向飞行器中的电负载(2)供电的方法，所述方法包括：由发电的主电源(1)向电负载(2)供电；测量表征主电源的瞬时参数(1)；根据测量的瞬时参数确定主电源(1)的使用水平；根据使用水平调节主电源(1)的电压；测量主电源(1)的输出电压；将电压或使用水平与预定阈值进行比较；以及当测量电压小于预定阈值时，通过用于存储电力的辅助电源(3)向电负载(2)供电，以便向电负载(2)提供额外的电力。

Description

用于向飞行器中的电负载供电的方法和系统
背景技术
本发明涉及混合，即同时在飞行器中使用不同的电源。更确切地说，本发明涉及一种从主电源和辅助电源向飞行器中的电负载供电的方法和系统。本发明涉及一种电源。因此，它不会影响电网上存在的电力消耗装置，因为它不需要网络释放任何电负载。电源的目的是在其能力范围内提供网络请求的电力。
举例来说，在下面的描述中，所考虑的飞行器是飞机。
通常在飞机中使用的应急电源是应急风力涡轮机的形式，通常称为冲压空气涡轮机(RAT)。
应急RAT部署在飞机上的应急情况下，以产生适当的电力，以使飞机能够飞行足够的时间以便着陆。应急RAT包括由叶片组成的螺旋桨，其旋转速度是流过飞机的空气速度和由飞机的各种供电总线构成的电负载的函数。螺旋桨的旋转驱动发电机，该发电机提供总线所需的应急电力，为某些关键的电负载(诸如飞行控制和关键航空电子电路)供电。
通常，应急RAT被设计为以适合于满足飞机网络的电力消耗中的潜在峰值的最大值供应电力。在实践中，这种峰值很少发生。大多数时候，电力需求要小得多，应急RAT能够提供比所需更多的电力。
这导致应急RAT尺寸过大、笨重、沉重且昂贵。
为了避免这种过大的尺寸，已知的是将主电源(在该示例中为应急RAT)与辅助电源(例如，由超级电容器、电池等组成的电源)并联混合，以便同时提供所缺乏的电力。
其他类型的电混合可以基于相同的原理实施，并且作为示例：
-将燃料电池作为主电源与辅助电源并联，以避免燃料电池淹没和/或过早劣化的任何风险；和
-将用燃料供电的辅助供电单元(APU)作为主电源与辅助电源并联，以避免APU消耗过多燃料或过热的任何风险。
如申请US 2009/121546中所公开的，主电源通常基于频率共享模型与辅助电源混合。该模型包括将功率分布按频率分为平均值和波动值：举例来说，主电源以低频率提供主电力，而辅助电源以高于预定频率提供所需电力。
这种方法可以适当地调整电源的尺寸，并且需要对要提供的电力进行频率滤波，从而对要供电的电负载进行瞬时测量(例如电流测量)。
此外，基于频率标准选择使用一个电源而不是另一个电源，不能使这些电源的使用得到优化。特别是，不可能从主电源获得一些最大水平的电力。例如，当主电源是应急RAT时，可用功率不取决于从中获取功率的频率，而是取决于驱动叶片的周围空气的速度和密度。主电源能够仅作为具有一定速度的周围空气的函数来提供功率需求，该功率需求可以分解为平均功率和波动功率。因此，应急RAT可以提供不超过一些最大功率，该功率取决于驱动其旋转的空气的速度。结果，在没有用于测量周围空气的速度和密度的仪器的情况下，并且在没有用于使用这种测量来确定从应急RAT获取多少电力的控制逻辑的情况下，即电源选择受限于频率标准，存在观察到应急RAT未被充分利用而空气的速度高(涡轮机产生的功率超过必要的功率)的危险，或者如果空气的速度不够高(由于飞机速度太慢，RAT无法提供所需的电力)则处于停顿状态。
此外，可以发现确定两个电源之间的共享频率是复杂的，特别是对于交流(AC)电网。这种频率共享可能意味着需要在各种电源之间进行永久通信。例如，当主电源是燃料电池时，可以通过测量各种电力消耗装置的电流来执行频率共享，然后通知主电源和辅助电源这些测量值，以便调整从每个电源获得的电力。
为了优化来自混合电源的电力消耗，另一种已知的解决方案依赖于使用涉及最大功率点跟踪(MPPT)的算法。然后这样的解决方案可以使用杂化主电源的最大潜力，但是它意味着使用通常复杂的算法。
目前，发现上述用于在飞行器中同时使用电源的解决方案受到限制，特别是在效率和使用复杂方面。
发明内容
本发明的目的是弥补上述缺点。更确切地说，本发明的目的是提出一种解决方案，使得可以实时地优化从混合电源获取的电力消耗，同时限制提供这种解决方案的复杂性。
为此，本发明提供了一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的方法，该方法包括：
-由发电的主电源为所述至少一个电负载供电；
-测量表征主电源的至少一个瞬时参数；
-根据测量的所述至少一个瞬时参数确定主电源的使用水平；
-根据确定的使用水平调节主电源的电压；
-测量主电源的输出电压；
-将测量的电压与预定的电压阈值进行比较；和
-当测量的电压小于预定电压阈值时，从存储电力的辅助电源向所述至少一个电负载供电，以便向电负载提供额外的电力。
该方法的优势在于它是一种实时方法，并且它使得可以在任何时刻优化从发电的主电源获得的电力消耗。随着时间流逝，并行地、同时地和连续地执行上述所有运行。另外，该方法不需要在主电源和辅助电源之间建立通信。具体地，仅基于确定主电源的使用水平来协调这些电源以便为飞行器的电负载供电，例如，主电源的使用水平由相对于为飞行器的电负载供电的电网的电压确定。因此，与现有技术不同，该方法不需要测量各种电力消耗装置的电流，也不需要将这些值通信给电源。这种方法也易于实现，并且不需要复杂的控制算法。因此计算装置的编程同样简化了。
在另一方面，该方法还可以包括当主电源的使用水平大于预定使用水平时，使主电源提供的电压下降到预定的值。
在另一方面，该方法可以包括当测量的主电源的输出电压大于预定电压阈值时，切断由辅助电源提供电力的步骤。
在另一方面，在该方法中，主电源是应急RAT，并且所述至少一个瞬时参数是RAT的转矩、为电负载供电的电源的电频率、RAT的叶片的旋转速度和/或RAT的叶片的螺距。
在另一方面，在该方法中，主电源是燃料电池，并且所述至少一个瞬时参数是反应物流速、电池的温度和/或电池的水合程度。
在另一方面，在该方法中，主电源是APU，并且所述至少一个瞬时参数是输送到所述APU的燃料的流速和/或所述APU的温度。
本发明还提供一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的方法，该方法包括：
-从发电的旋转主电源向所述至少一个电负载供电，旋转主电源的旋转频率被调节到位于预定的频率范围内；
-测量旋转主电源输出的电频率；
-将测量的电频率与预定的频率阈值进行比较；和
-当主电源输出的电频率达到频率阈值时，使得存储电力的辅助电源以与主电源的电频率同步的电频率向所述至少一个电负载供电，从而为电负载提供额外的电力。
在一种实施方式中，这种方法还可以包括：
-测量主电源的旋转频率；和
-根据测量的旋转频率调节主电源的电压。
这种方法的优势在于它是一种实时方法，并且在所有时刻它都适应从主电源获得的电力消耗。此外，这种方法不需要对旋转主电源进行任何结构修改，因此这种方法可以应用于任何旋转主电源。另外，该方法不需要在主电源和辅助电源之间建立通信。具体地，仅基于确定主电源的旋转频率来协调这些电源以便为飞行器的电负载供电。主电源的旋转频率可以从该电源输出的电频率推导出，该频率确定通常已经在现有的旋转主电源中实现。因此，与现有技术不同，该方法不需要测量各种电力消耗装置的电流，也不需要将这些值通信给电源。这种方法也易于实现，并且不涉及复杂的控制算法。再次，这使得计算装置能够以简化的方式编程。
本发明还提供了一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的系统，该系统包括：
-电力的主电源；
-用于存储电力的辅助电源，经由DC/AC电源转换器与主电源并联连接；和
-主电源和转换器也电连接到至少一个电负载；
该系统包括第一控制装置，其配置为：
-使所述至少一个电负载由发电的主电源供电；
-根据表征所述电源的至少一个瞬时参数的测量来确定主电源的使用水平；和
-根据确定的使用水平调节主电源的电压；
该系统还包括第二控制装置，其配置为：
-恢复转换器终端电压的测量；
-将测量的电压与预定的电压阈值进行比较；和
-当测量的电压小于预定电压阈值时，通过转换器起作用使所述至少一个电负载由用于存储电力的辅助电源供电，以便向电负载提供额外的电力。
在该系统的一个方面，第一控制装置还被配置为当主电源的使用水平大于预定使用水平时，使主电源提供的电压下降到预定的值。
在该系统的一个方面，第二控制装置还被配置为当测量的主电源的输出电压大于预定电压阈值时，使得由辅助电源供应的电力切断。
在该系统的一个方面，主电源是应急RAT，并且所述至少一个瞬时参数是RAT的转矩、电力供应到电负载的频率、RAT的叶片的旋转速度和/或RAT的叶片螺距。
在该系统的一个方面，主电源是燃料电池，并且所述至少一个瞬时参数是反应物的流速、电池的温度和/或电池的水合程度。
在该系统的一个方面，主电源是APU，并且所述至少一个瞬时参数是输送到APU的燃料的流速和/或APU的温度。
本发明还提供了一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的系统，该系统包括：
-发电的旋转主电源；
-存储电力的辅助电源，经由DC/AC电源转换器与主电源并联连接；和
-旋转主电源和转换器也电连接到至少一个电负载；
该系统包括第一控制装置，其配置为：
-通过发电的旋转主电源控制向所述至少一个电负载的电力供应，旋转主电源的旋转频率被调节在预定频率范围内；
该系统还包括第二控制设备，其配置为：
-恢复旋转主电源输出的电频率的测量；
-将测量的电频率与预定的频率阈值进行比较；和
-当主电源输出的电频率达到频率阈值时，通过转换器起作用使得存储电力的辅助电源以与主电源的电频率同步的电频率向所述至少一个电负载供电，以便向电负载提供额外的电力。
在一个实施方式中，第一控制装置还可以配置为：
-恢复旋转主电源的旋转频率的测量；和
-根据测量的旋转频率调节旋转主电源的电压。
在上述各种系统的一个方面，主电源是燃料电池、APU、燃气轮机或构成电压源的应急RAT。
附图说明
本发明的其他特征和优点从作为非限制性示例并参考附图给出的本发明的特定实施方式的以下描述中显现，其中：
-图1示出了飞行器中的电力供应装置的一种实施方式；和
-图2示出了一个实施方式中的主电源和辅助电源的静态电压特性。
具体实施方式
图1示出了飞行器中的电源供应装置100的一种实施方式，该装置包括：
-用于发电的主电源1，通常称为“主发电机”，其连接到至少一个电负载2；和
-用于存储电力的辅助电源3，其通过转换器4与电力的主电源并联连接，转换器4是例如DC/AC电源转换器，用于使用AC运转的电网。
在图1的示例中，发电的主电源1是应急RAT，其具有叶片5和连接到电负载2的发电机6，以便为其供电。然而，可以设想使用其他发电的主电源1，例如：燃料电池、燃气轮机或实际上燃料动力的APU。
用于存储电力的辅助电源3可以使用一个或多个存储元件，诸如蓄电池、超级电容器、飞轮或者实际上通过结合这些各种元件。
用于存储电力的辅助电源3用于向电转换器4供电。然后，转换器4在必要时向电负载2输送额外的电力，从而补充主电源1。举例来说，当涡轮机或燃料电池用作主电源1时，以及当从主电源1获取的电力达到预定水平时，可以输送这样的附加电力，以避免应急RAT停顿的任何风险或燃料电池淹没的任何风险。
在下面描述的实施方式中，主电源1和辅助电源3是电压源。然而，其中一个电源可能是电流源。
此外，尽管这里仅示出了一个电负载2，但是应该理解，发电的主电源1和转换器4可以通过供电总线连接到多个电负载2。举例来说，电负载2是飞行控制致动器、计算单元或实际上对于飞行器正常飞行必不可少的电负载。
在各种实施方式中，电负载2可以如下供电。
在第一实施方式中，发电的主电源1和存储电力的辅助电源3被预先配置/预先设计，以便能够在使用它们时控制/监视它们的静态电压特性。
举例来说，当主电源1是应急RAT时，其尺寸可以被设计成预先配置发电机6，使得它在预定义的标称使用条件下输送恒定电压V0。举例来说，这种标称使用条件可以包括取决于应急RAT的使用条件(空气速度，所获取的电力)的电频率。
举例来说，图2绘制了纵坐标轴上的电压V，其示出了被预先设计的应急RAT的静态电压特性200，该电压V作为沿着横坐标轴绘制的它输送的减小的电频率f的函数。在所示的实施方式中，电压V故意与频率f相关。如在曲线上可以看到的，由应急RAT输送的电压V的静态特性200被设计为只要频率f位于高于第一预定阈值f1的频带就提供恒定值V0。举例来说，频率f1被预先识别为表征主电源1的使用水平的增加的频率值，即电负载2从电源获取的功率的增加。超出此频率f1，主电源1的使用水平可以继续增加，直到接近主电源1过度使用的情况，接近应该避免的停顿状态。然后确定频带以便对应于所选择的标称条件，使得应急RAT输送恒定电压V0。
由辅助电源3输送的静态电压特性201被预先配置为低于值V0的恒定电压值Vh。当应急RAT的频率小于预定阈值f1时，即当主电源1的使用增加时，则可以控制其电压特性以便减小。然而，应急RAT输送的电力保持不变。预定阈值f1对应于应急RAT不再在标称条件下将电压值V0输送到电负载2的频率。应该记得，该阈值f1是由为主电源1的静态电压特性200选择的预先设计产生的。还可以省略这种预先设计。在其不存在时，主电源1然后可以继续输送电压V0，同时其旋转速度下降直到其达到应急RAT的停顿极限。
为了避免应急RAT停顿的任何风险，一旦频率达到fh水平并且电压V达到辅助电源3的水平Vh，则控制辅助电源3以便通过转换器4输送电压Vh。作为示例，频率fh被选择为频率值，该频率值是主电源1过度使用的特征，接近停顿条件，并且因此需要触发辅助电源3以供电。
可选地，可以控制应急RAT，以便将其电压(线性或其他方式)降低到预定值Vmin，该预定值Vmin在低于频率fh的预定频率f2时达到，而辅助电源3输送电压Vh。来自主电源1的电压的降低再次是针对其静态特性200选择的预先设计的结果，其中电压V的降低意味着一旦电压Vh达到就触发来自辅助电源3的电力供应。具体地，在没有这种预先设计的情况下，主电源1可以继续输送恒定电压V0，直到其达到其停顿极限。
对于主电源14，可以预先设计相同类型的静态电压特性，主电源14不一定是应急RAT，例如，燃料电池。然后，电压V0可以是在标称使用条件下由燃料电池输送的恒定电压，并且Vh可以是输送的辅助电源3的电压，以避免燃料电池淹没的任何风险。
更一般地，主电源1和辅助电源3的静态电压特性取决于主电源1的使用水平。基于表征电源的至少一个瞬时参数来确定，例如，测量或观察该使用水平。在上面的示例中，采取使辅助电源3输送电力的决定取决于来自应急RAT的电压V的变化。该电压V与频率f相关，因此频率f构成瞬时参数，在该示例中，该瞬时参数表征应急RAT的使用水平。
然而，根据所选主电源1，可以考虑其他参数来确定主电源1的使用水平。例如，当主电源1是：
-应急RAT，其使用水平可以从以下至少一个瞬时参数确定：电负载2被供电的电频率；螺旋桨叶片5的旋转速度；叶片5的螺距；空气密度；飞机的速度；应急RAT的转矩；
-燃料电池，其使用水平可以由以下至少一个瞬时参数确定：电池的温度；反应物(氧化剂或燃料)的流速和流速衍生物；电池的水合程度；反应物的压力和压力衍生物；反应物之间的压力差；
-燃气轮机，其使用水平可以由以下至少一个瞬时参数确定：为电负载2供电的电网的频率；燃气轮机轴的转速；涡轮机的温度；煤油的流速或流速衍生物；和
-辅助动力单元(APU)，其使用水平可以由以下至少一个瞬时参数确定：电负载2被供电的电频率；APU的温度；煤油的流速或流速衍生物。
因此，在确定主电源1和辅助电源3的静态电压曲线时，图2的特定示例中的横坐标轴因此可以推广到表征主电源1的使用水平的任何预定参数。
一旦主电源1和辅助电源3的静态电压曲线已经预先配置/预先确定，则电负载2可按如下方式供电。
电负载2由主电源1供电，例如在上述特定示例中，它以电压V0供电。
当电负载2由主电源1供电时，主电源1的使用水平基于表征该电源的至少一个瞬时参数来确定。通过示例的方式从上述参数中选择瞬时参数，并且可以考虑应急RAT的叶片5的速度或者燃料电池的水合程度以便确定电负载2对这些主电源1的使用水平。
然后将主电源1的使用水平与预定的使用水平进行比较。举例来说，该预定使用水平与图2中的频率f1相关，频率f1是应急RAT在电压V0的标称条件下不再向电负载2供电的频率。应该记得，这样的频率f1是对主电源1的静态电压特性预定的值的结果。从该频率f1开始，主电源1的使用水平开始增加。在另一个示例中，如果主电源1是燃料电池，则该使用水平可以与预定的水合程度相关，从该预定的水合程度开始，在标称条件下，电池不再能够向电负载2提供恒定功率。更一般地，使用水平的增加意味着主电源1更接近其停顿点。识别主电源1的预定使用水平，其在对应于达到停顿条件的使用水平之前，这是要避免的。
因此，主电源1提供的功率根据其使用水平进行调整。特别地，如果主电源1的使用水平大于或等于预定使用水平，则可以控制主电源1使输出持续降低的电压V。例如，在图2中，主电源1的电压以连续的方式降低到电压Vmin，电压Vmin在频率f2到达。来自主电源1的电力不受控制，并且保持恒定。
并行地，在转换器4的终端测量电压。有利地，该电压测量用于确定主电源1的使用水平。
该电压测量可以直接与预定阈值进行比较，该预定阈值与表示接近主电源1的过度使用的情况的瞬时参数相关。举例来说，该电压阈值是与频率fh相关的电压Vh。
或者，电压测量可以用于推断主电源1的使用水平，然后将该使用水平与接近主电源1的停顿情况的极限使用水平进行比较，这是应该避免的。
因此，当测量的电压小于或等于预定电压阈值时，或者可替代地，当从测量的电压推断的使用水平达到极限使用水平时，控制转换器4使得辅助电源3给电负载2供电。因此，除了主电源1之外，辅助电源3还运转向电负载2供电，从而避免主电源1的过度使用。举例来说，对于应急RAT，这种调节用于避免由于电负载2消耗太多功率或者由于驱动叶片5的空气速度下降而导致涡轮机停转。这种调节也使得可以优化从主电源1获得的最大电负载。
此外，当主电源的使用水平返回到低于极限使用水平时，由于系统不再可能处于主电源1被过度使用的情况，在转换器4的终端测量的电压变得高于预定电压值。然后控制转换器4以停止辅助电源3向电负载2输送额外的电力。
有利地，并行地、实时地并且连续地执行所有上述运行。这些各种运行可以由与主电源1连接的第一控制装置71和通过转换器4与辅助电源3连接的第二控制装置72控制和监视。第一和第二控制装置71和72是独立的装置，从某种意义上说，它们之间没有直接通信链路。
第一控制装置71配置为：
-使主电源1供电，例如，根据其输出的电频率控制应急RAT电压的变化；
-实时恢复(箭头10)表征主电源1的至少一个测量的瞬时参数；
-根据恢复的瞬时参数确定主电源1的使用水平；和
-根据已经确定的主电源1的使用水平，调整(箭头11)来自主电源的供电电压，例如，当主电源1的使用水平高于预定阈值时，使主电源1输出的电压下降到预定值。
由于转换器4与主电源1并联连接，因此第二控制装置72能够确定主电源1的输出电压，即为电负载2供电的电气总线的电压。然后第二控制装置72配置为：
-恢复(箭头12)转换器4终端电压的测量；
-将该电压测量值与预定的电压阈值进行比较，例如，表征主电源1的过度使用。或者，可替代地，根据该电压测量值推断主电源1的使用水平，并将推断的使用水平与极限使用水平进行比较，该极限使用水平对应接近停顿状态的主电源1的使用水平；和
-根据比较结果，通过转换器4起作用以控制(箭头13)来自辅助电源3的电力供应。例如，当电压测量值小于或等于电压Vh时(或当使用水平达到极限使用水平时)，可以控制辅助电源3以供电，并当电压测量值大于电压Vh时(或当主电源1的使用水平大于极限使用水平时)，切断来自辅助电源3的供电。
在该示例中，用于为飞行器的电负载2供电的主电源1和辅助电源3之间的协调，因此仅基于确定主电源1的使用水平，并且在该示例中推断出相对于为电负载2供电的电网的电压。
此外，在上述示例中，主电源1的电压特性被预先配置/预定，从某种意义上说，电压值与该电源的电频率值有意地相关。
然而，这种预先确定并非必不可少。例如，应急RAT的电频率可以随其叶片5的旋转速度的变化而成比例的变化，并且发电机6可以输送恒定的电压值，而不管RAT输送的电频率如何。
因此，在另一个实施方式中，主电源1的使用水平直接从其输送的电频率推导出。然后，主电源1输送的电压不根据其频率进行控制，并且举例来说，它可以在电压值V0处恒定。主电源1的使用水平的增加直接从其频率推断出来。因此，当主电源1的电频率下降并达到预定的频率值时，例如频率f1，然后除了由主电源1输送的电压之外，辅助电源3被控制输送恒定电压值Vh，主电源1输送的电压保持在恒定值V0。
当主电源1是用于发电的旋转电源时，可以设想为电负载2供电的另一个实施方式。举例来说，主电源1可以是应急RAT或燃气轮机。
发电的旋转电源通常与机械速度调节器8相关联。举例来说，对于具有同步发电机6的应急RAT，速度调节器8用于调整叶片5的俯仰角以便供应调节的旋转速度，因此调节的旋转频率在频率的范围内，但不是恒定的频率。然后，RAT的发电机6输出的电频率与旋转频率成比例。对于异步发电机6，叶片5的旋转频率通常高于发电机6输出的电频率。然而叶片5的旋转频率仍然在预定的频率范围内调节，并且可以从发电机6输出的电频率间接地确定该旋转频率，例如，通过估计器或观察仪从电频率推导出该旋转频率。
在标称运行条件下，同样可以是同步或异步的旋转主电源1以电频率为电负载2供电，该电频率可以与在预定频率范围内被调节或维持的旋转频率相关联。更确切地说，旋转主电源1的该旋转频率相对于标称频率值被调节，并且预定范围的界限对应于标称频率附近的频率振荡。举例来说，如果旋转主电源1是应急RAT，则预定范围的上限和下限通常位于所选标称频率的±10％。
在所设想的实施方式中，测量主电源1输出的电频率并将其与频率阈值进行比较。利用同步发电机，其中电频率与旋转频率直接相关，该频率阈值可以对应于预定频率范围的下限，或者对应于接近该下限的频率，例如，其比下限高几十赫兹(Hz)。对于异步发电机，阈值可以是借助于估计器或观察仪与预定频率范围的下限相关的电频率，或者与接近下限的频率相关的电频率，例如，比下限高几赫兹。
在标称环境下，旋转主电源1能够提供电负载2所需的电力，因此旋转主电源1输出的电频率位于预定范围内并且大于阈值。
相反，旋转主电源1的过度使用使得不可能获得包含在期望频率范围内的电频率，并且存在观察到频率下降到该范围之外的风险。
例如，对于同步应急RAT，该频率下降可能与叶片5的旋转速度的降低有关，该旋转速度与空气速度的变化有关，因此防止RAT保持在预定频率范围内并且冒着导致RAT停顿的风险。因此，旋转主电源1输出的电频率代表该电源的使用水平。因此，在该示例中，预定频率阈值对应于极限频率，表示在出现旋转主电源1停顿的风险之前的预定使用水平。该阈值可以是与同步发电机的旋转主电源1的旋转频率直接相关的电频率，或者与异步发电机的旋转频率间接地相关联的电频率，例如通过使用观察仪或估计器。
为了减轻旋转主电源1过度使用的风险，当主电源1输出的频率低于阈值时，然后辅助电源3通过转换器4起作用以向电负载2提供除了来自主电源1以外的电力。然后，提供来自主电源3的电力供应，以便提供与主电源1的电频率同步的电频率。具体地，由于外部条件，诸如空气速度、湍流或从电源获取的电负载，主电源1的电频率可能以每秒几Hz的速度振荡。举例来说，借助于锁相环路(PLL)，通过在主电源1的电频率上伺服控制辅助电源3的电频率可以来执行这种同步。然后，电负载2由旋转主电源1和辅助电源3供电。有利地，触发来自辅助电源3的电力供应用于避免旋转主电源1的电频率下降到阈值以下。因此，在旋转主电源1的输出处输送的电频率可以至少在负载峰值期间在阈值时保持恒定，然后返回到对应于其标称运行的预定调节范围。当旋转主电源1输送的电频率返回到阈值频率以上时，然后控制辅助电源3停止向电负载2供电。因此触发辅助电源3的电力供应，以仅暂时地减轻旋转主电源1上的负载，即在其返回其标称运行范围所需的时间内，远离停顿的风险。
因此调整从旋转主电源1获得的功率，同时抵消可能导致其停顿的过度使用的任何风险。以这种方式控制旋转主电源1和辅助电源3特别容易实现，因为旋转主电源1和辅助电源3之间的协调通过电负载2被供电的电频率进行。
再一次，所有上述运行都是随着时间流逝，实时且持续执行的。这些各种运行可以由与主电源1连接的第一控制装置71和通过转换器4与辅助电源3连接的第二控制装置72控制和监视。第一和第二控制装置71和72是独立的装置，在某种意义上，这些装置之间没有直接通信链路。
第一控制装置71被配置为控制由旋转主电源1供应的电力。举例来说，对于具有同步发电机6的应急RAT，第一控制装置71被配置为接收(箭头10)发电机输出的电压电平和控制(箭头11)主电源1，以便将电压电平调节到固定值。
由于转换器4与主电源1并联连接，因此第二控制装置72能够确定由主电源1输出的电频率，即为电负载2供电的电气总线的频率。
然后第二控制装置72被配置为：
-恢复(箭头12)转换器4终端的电频率的测量；
-将电频率测量值与频率阈值进行比较；和
-每当旋转主电源1输出的电频率达到频率阈值时，通过转换器4起作用控制(箭头13)由辅助电源3以与主电源的电频率同步的电频率向电负载2提供电力。
可替代地，第二控制装置72可以从电频率测量中推断出旋转主电源1的使用水平，可以将该使用水平与极限使用水平进行比较，该极限使用水平表示电源的过度使用水平，并且可以导致辅助电源3根据比较结果提供电力。
有利地，用于旋转主电源1的这种实施方式特别易于实现，因为它不需要对现有旋转电源(例如应急RAT、涡轮机)进行任何修改(例如，预先确定静态电压特性，重新配置发电机6)。因此，在该示例中，在旋转主电源1和辅助电源3之间用于为飞行器的电负载2供电的协调，仅基于确定主电源1的使用水平，如具体由主电源输出的电频率所确定的使用水平。该电频率用于直接利用同步发电机或间接(通过估计器或观察仪)利用异步发电机确定主电源的旋转频率，其中这种频率确定通常在现有的旋转主电源中实现。

Claims (8)

1.一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的方法，该方法包括：提供用于发电的主电源和用于存储电力的辅助电源，所述辅助电源经由DC/AC电源转换器与主电源并联连接；
其中，运行主电源，包括：
-由主电源为所述至少一个电负载供电；
-测量表征主电源的至少一个瞬时参数；
-根据测量的所述至少一个瞬时参数确定主电源的使用水平；
-根据确定的使用水平调节主电源的电压；
其中，运行辅助电源，包括：
-测量电源转换器DC/AC终端的主电源的输出电压；
-将主电源的测量的输出电压与预定的电压阈值进行比较；以及
-当主电源的测量的输出电压小于预定阈值时，从辅助电源向所述至少一个电负载供电，以便向至少一个电负载提供额外的电力；
其中，并行地和彼此独立地执行主电源和辅助电源的运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，运行主电源还包括当主电源的使用水平大于预定使用水平时，使主电源提供的电压下降到预定的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，运行辅助电源还包括当测量的输出电压大于预定电压阈值时，切断由辅助电源提供电力的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中主电源是应急冲压空气涡轮机，并且所述至少一个瞬时参数是冲压空气涡轮机的转矩、为电负载供电的电源的电频率、冲压空气涡轮机的叶片的旋转速度和/或冲压空气涡轮机的叶片的螺距。
5.根据权利要求1所述的方法，其中主电源是燃料电池，并且其中所述至少一个瞬时参数是反应物流速、电池的温度和电池的水合程度中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中主电源是辅助供电单元，并且其中所述至少一个瞬时参数是输送到所述辅助供电单元的燃料的流速和所述辅助供电单元的温度中至少一个。
7.一种用于向飞行器中的至少一个电负载供电的系统，该系统包括：
-电连接到至少一个电负载的电力的主电源；
-用于存储电力的辅助电源，经由DC/AC电源转换器与主电源并联连接，并且电连接到至少一个电负载；
-第一控制装置，其配置为：
-使所述至少一个电负载由发电的主电源供电；
-根据表征所述电源的至少一个瞬时参数的测量来确定主电源的使用水平；和
-根据确定的使用水平调节主电源的电压；
-第二控制装置，其配置为：
-恢复DC/AC电源转换器终端的主电源的输出电压的测量；
-将测量的输出电压与预定的电压阈值进行比较；和
-当测量的电压小于预定电压阈值时，通过转换器起作用使所述至少一个电负载由用于存储电力的辅助电源供电，以便向电负载提供额外的电力；
其中，第一控制装置和第二控制装置被配置为并行地和彼此独立地运行，并且第一控制装置和第二控制装置之间没有直接通信链路。
8.根据权利要求7所述的系统，其中：
-第一控制装置还被配置为当主电源的使用水平大于预定使用水平时，使主电源提供的电压下降到预定的值；和
-第二控制装置还被配置为当主电源的测量的输出电压大于预定阈值时，使得由辅助电源供应的电力切断。
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