EP4061718A1 - Architecture électrique pour un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique et aéronef bimoteurs comprenant une telle architecture - Google Patents

Architecture électrique pour un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique et aéronef bimoteurs comprenant une telle architecture

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Publication number
EP4061718A1
EP4061718A1 EP20861959.3A EP20861959A EP4061718A1 EP 4061718 A1 EP4061718 A1 EP 4061718A1 EP 20861959 A EP20861959 A EP 20861959A EP 4061718 A1 EP4061718 A1 EP 4061718A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical distribution
electrical
propulsion
network
aircraft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20861959.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Delbosc
Clément Dupays
Anne LIENHARDT
Benoît Michaud
Cyrille GAUTIER
Anthony Gimeno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Safran SA
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Safran SA
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS, Safran SA, Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4061718A1 publication Critical patent/EP4061718A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plant using steam, electricity, or spring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/026—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D2221/00—Electric power distribution systems onboard aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/44—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for aircrafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to an electrical architecture for an aircraft with thermal / electric hybrid propulsion comprising, for each turbine engine, such an architecture.
  • thermoelectric power A hybrid propulsion installation for an aircraft, commonly called parallel hybridization, with generation of thermoelectric power is known from the state of the art.
  • a hybrid propulsion installation generally comprises, for each turbine engine, several electrical distribution networks: a propulsion electrical distribution network for supplying the equipment linked to the propulsion system, a non-propelling electrical distribution network for supplying the loads of the propulsion system. aircraft, and an electrical distribution network for the loads of the electrified control system of the turbine engine.
  • these electrical distribution networks are generally supplied by separate power sources.
  • the object of the invention is to propose a solution making it possible to remedy at least some of these drawbacks.
  • the aim of the invention is to provide a hybrid thermal-electric propulsion architecture which respects the main principles of electrical safety, such as the electrical insulation between the propulsion electrical distribution network, the non-propulsive electrical distribution network and the distribution network. electrical loads of the electrified control system of the turbine engine, as well as the electrical insulation between the electrical distribution networks of the turboshaft engines, and which is optimized in terms of the number of components or equipment.
  • the present invention proposes a hybrid propulsion architecture allowing the injection and the withdrawal of power from the high and low pressure shafts of the turbine engines for the propulsive needs of the aircraft, the supply of electrical power to the loads of the aircraft, and the supply of electrical power to the loads of the electrified control systems of the turbine engines of the aircraft, in an optimal and safe manner.
  • the invention relates to an electrical architecture for an aircraft with thermal / electric hybrid propulsion, said aircraft comprising two turbine engines, each turbine engine being provided with an electrified control system, and for each turbine engine, said architecture comprises: a network of high voltage continuous propulsion electrical distribution, a non-propulsive electrical distribution network coupled to loads of the aircraft or of the turbine engines, a plurality of first electrical machines mechanically coupled to a high pressure shaft of said turbine engine, each of said first electrical machines being configured for operate in engine mode to provide mechanical propulsive power and in generator mode to receive mechanical power and provide electrical power, at least one second electrical machine mechanically coupled to a low pressure shaft of said turbine engine and configured to operate in engine mode to provide mechanical propulsive power and in generator mode to receive mechanical power and provide electrical power, at least one auxiliary energy source coupled to said propulsive electrical distribution network and configured to supply energy to said first and second electrical machines when said first and / or
  • the propulsion electrical distribution network is intended to supply high power equipment, in particular equipment related to the propulsion system, such as electrical machines. This network has the highest voltage level in the architecture.
  • the use of the propulsion electrical distribution network only for high power equipment makes it possible to minimize the current to be supplied, and consequently, makes it possible to reduce the number of cables with a large section, and thus to reduce the size and weight. due to electric cables.
  • the non-propulsion electrical distribution network is intended to supply electricity to intermediate power equipment, that is to say equipment related to the non-propulsion system designated as “loads” of the aircraft, or low power loads. turbine engines or aircraft. This network has a voltage level lower than the voltage level of the propulsion electrical distribution network.
  • the non-propellant electrical distribution network can be a direct or alternating electrical distribution network.
  • the first electrical machines are electrical sources when they operate in generator mode, and loads when they operate in engine mode, in particular when the turbine engine is started.
  • the second electrical machine or machines are electrical sources when they operate in generator mode, and loads when they operate in engine mode, in particular when the turbine engine is started.
  • the architecture according to the invention has synergies between its various components, and in particular between the main sources (first and second electrical machines) and ancillary sources (auxiliary energy source) for supplying electrical energy to the machine. all consumers of the electrical distribution networks in the different operating phases, which allows optimization of the mass and volume of the latter, in particular thanks to the pooling of equipment to perform different functions within the aircraft.
  • the architecture according to the invention guarantees the availability of the various functions within the aircraft, and ensures the safe operation of the aircraft.
  • the architecture according to the invention can be reconfigured, which allows availability and operational reliability adapted to the needs of the aircraft.
  • the energy management and the dimensioning of the architecture according to the invention are optimized, in particular thanks to the presence of ancillary sources on the propulsion electrical distribution network.
  • This advantageously allows an optimization of the mass and the volume of the architecture. Indeed, it is possible to choose at any time the source of electrical energy most suited to the needs of the aircraft, and the best distribution between the different sources (sources in the turbine engine (first and second electrical machines) or sources in the aircraft (auxiliary power source)).
  • the sizing of the equipment, for example of the motor pump type, of the electrified control system of the turboshaft engines is optimized, in particular by virtue of the flexibility of the electrical supply supplied.
  • the propulsion electrical distribution network can be designed with less stringent network quality constraints than those of the non-propelling electrical distribution network. This advantageously makes it possible to limit the mass of the filtering elements necessary to guarantee the quality of the network (because this network will be dedicated to a number of loads or high power energy sources naturally less sensitive than the loads of the aircraft. powered by the non-propellant electrical distribution network). This also makes it possible to limit the constraints on the breaking capacity of the protection components of the propulsion electrical distribution network (by limiting fault currents), thanks to the control of the various electronic power converters.
  • the electrical distribution network coupled to loads of the electrified control system may comprise: a first continuous electrical distribution sub-network, said first continuous electrical distribution sub-network being configured to be supplied by said propulsion electrical distribution network or by said non-propulsive electrical distribution network, and a second alternating electrical distribution sub-network.
  • the architecture may also include isolation and cut-off means configured to pass from a first configuration in which said second alternating electrical distribution sub-network is coupled to said third electrical machine so as to be powered by said third electrical machine. , to a second configuration in which said second alternating electrical distribution sub-network is coupled to said first DC electrical distribution sub-network, via at least one electronic power converter, so as to be supplied by said first distribution sub-network continuous electric, and vice versa.
  • the architecture according to the invention can comprise at least one electronic power converter connecting said propulsion electrical distribution network and said non-propulsive electrical distribution network.
  • the architecture according to the invention can comprise at least one electronic power converter connecting said propulsion electrical distribution network and said electrical distribution network coupled to loads of said electrified regulation system.
  • the first electrical machines are mechanically coupled to the high pressure shaft in direct connection. According to another embodiment, the first electrical machines are mechanically coupled to the high pressure shaft by means of a first accessory box.
  • the second electrical machine or machines are mechanically coupled to the low pressure shaft in direct connection.
  • the second electrical machine or machines are mechanically coupled to the low pressure shaft by means of a second accessory box.
  • the first electrical machines can be segregated from one another or from each other.
  • the first electrical machines are segregated from one another or from one another on the first accessory box (complete segregation).
  • the first electrical machines are segregated from one another or from each other on the high pressure shaft (complete segregation).
  • the first electrical machines have a common casing on the high pressure shaft and are segregated from one another or from each other by means of magnetic and electrical circuits (internal segregation). Magnetic and electrical circuits, magnetic and electrical can be partially or totally segregated.
  • the first electric machines have a common housing on the high pressure shaft and a common rotor magnetic circuit, and are segregated from one another or from each other magnetically and electrically on a stator.
  • the first electrical machines have a common housing on the high pressure shaft and a common rotor and stator magnetic circuit, and are segregated from one another or from each other electrically. on the stator.
  • the architecture according to the invention can comprise a plurality of auxiliary energy sources.
  • the auxiliary power sources may include one or a plurality of reversible energy storage elements and / or one or a plurality of auxiliary electrical machines and / or one or a plurality of fuel cells.
  • the auxiliary energy sources comprising reversible energy storage elements advantageously allow the architecture to be able to store the energy taken from the high pressure and low pressure shafts of the turbine engine in the sampling phases, and from other sources of energy auxiliary energy, to reuse it in other phases.
  • the reversible energy storage element (s) may include batteries and / or supercapacitors.
  • the electronic energy conversion means comprise reversible DC-DC electronic power converters coupled between the storage element (s) d reversible energy and the propellant electrical distribution network.
  • the electronic energy conversion means comprise reversible DC-DC power electronic converters coupled between the energy storage element (s). reversible and the propulsion electrical distribution network.
  • the reversible energy storage element (s) are batteries
  • the reversible energy storage element (s) are coupled directly to the propulsion electrical distribution network.
  • the auxiliary energy source (s) may be arranged in the aircraft, ie the auxiliary energy source (s) may not be integrated into the turbine engines.
  • the auxiliary energy source (s) can be pooled for the two turbine engines.
  • the electronic energy conversion means are arranged near the first and second electrical machines.
  • the electronic energy conversion means are arranged at a distance from the first and second electrical machines, for example in the turbine engine, in particular in the nacelle, or in the aircraft.
  • the propulsion electrical distribution network may include: a first propulsion electrical distribution sub-network coupled to the first and second electrical machines, and a second propulsion electrical distribution sub-network coupled to said auxiliary power source.
  • the architecture may further comprise isolation and cut-off means arranged between the first and second propulsion electrical distribution sub-networks and configured to allow or interrupt the connection between said first and second propulsion electrical distribution sub-networks.
  • the first and second electrical machines can be connected in parallel, via associated electronic power converters, to the first propulsion electrical distribution sub-network.
  • the architecture may include isolation and cut-off means arranged between each first electrical machine with its associated electronic power converter and the first propulsion electrical distribution sub-network and configured to allow or interrupt the connection between each first electrical machine and the propulsion electrical distribution sub-network.
  • the architecture can include isolation and cut-off means arranged between the second electrical machine or machines with their associated electronic power converters and the first propulsion electrical distribution sub-network and configured to allow or interrupt the connection between the second electrical machine (s) and the propulsion electrical distribution sub-network.
  • the first and second electrical machines can be coupled to the first propulsion electrical distribution sub-network by means of the electronic energy conversion means.
  • the electronic energy conversion means may include electronic DC-AC power converters coupled between the first electrical machines and the propulsion electrical distribution network.
  • the electronic energy conversion means may comprise an electronic DC-AC power converter coupled between the second electrical machine (s) and the propulsion electrical distribution network.
  • the architecture can include isolation and cut-off means arranged between the auxiliary energy source and the second propulsion electrical distribution sub-network and configured to allow or interrupt the connection between the auxiliary energy source and the sub-network. propulsion electrical distribution network.
  • the auxiliary energy source can be coupled to the second propulsion electrical distribution sub-network by the electronic energy conversion means.
  • the electronic energy conversion means may include an electronic power converter coupled between the auxiliary energy source and the propulsion electrical distribution network. This electronic power converter is DC-DC when the auxiliary energy source is of the battery or super capacitor type. This electronic power converter is DC-AC when the auxiliary energy source is of the starter-generator type.
  • the first propulsion electrical distribution sub-network can be arranged in the turbine engine.
  • the second propulsion electrical distribution sub-network can be arranged in the aircraft, that is to say that the second propulsion electrical distribution sub-network is not arranged in the turbine engine.
  • the propulsion electrical distribution network is configured to directly supply part of the loads of the aircraft.
  • the auxiliary electric machine (s) can be coupled to one or a plurality of auxiliary power units.
  • the architecture may include at least one auxiliary power unit coupled with a starter-generator, said auxiliary power unit being coupled to the propulsion electrical distribution network, via at least one electronic DC-AC power converter.
  • the electronic DC-AC power converter can be configured to supply power to the starter-generator to start the auxiliary power unit and to supply power to the propulsion electrical distribution network when the auxiliary power unit is started.
  • the architecture may include a diode bridge arranged between the auxiliary power unit and the propulsion electrical distribution network.
  • the electronic DC-AC power converter can be configured to, once the auxiliary power unit has been started, supplying electrical machines of the aircraft, such as compressors of an air conditioning system of the aircraft.
  • the voltage of the first continuous electrical distribution sub-network may be less than or equal to the voltage of the propulsion electrical distribution network.
  • the electronic energy conversion means may comprise an electronic DC-DC power converter coupled between the first DC electrical distribution sub-network and the propulsion electrical distribution network.
  • the electronic DC-DC power converter may have galvanic isolation.
  • the electronic energy conversion means may include an electronic power converter coupled between the first DC electrical distribution sub-network and the non-propellant electrical distribution network.
  • the electronic power converter is an electronic DC-DC power converter.
  • the electronic power converter is an electronic DC-AC power converter.
  • the third electric machine can be a permanent magnet machine.
  • the electronic energy conversion means may comprise electronic DC-AC power converters arranged in parallel between the first DC electrical distribution sub-network and the second AC electrical distribution sub-network.
  • the electronic energy conversion means can comprise at least one or more electronic power converters coupled between the non-propulsion electrical distribution network and the propulsion electrical distribution network.
  • Electronic power converters can be connected to each other in parallel. Electronic power converters can be reversible. Electronic power converters can be galvanically isolated. This makes it possible to guarantee the non-propagation of certain types of fault from one of the electrical distribution networks to the other.
  • the converters Power electronics are electronic converters of DC to DC power.
  • the electronic power converters are electronic DC-AC power converters. These converters can be synchronized with the auxiliary power unit or with external sources, to avoid drops in the supply voltage of the loads during source switching, or to make it possible to manage and optimize consumption according to the different power sources. 'energy.
  • the invention also relates to an aircraft with thermal / electric hybrid propulsion comprising two turbine engines, each turbine engine comprising a high pressure shaft and a low pressure shaft, and for each turbine engine, said aircraft comprises a hybrid propulsion architecture according to the invention.
  • the propulsion electrical distribution network of a first turbine engine is coupled to the propulsion electrical distribution network of a second turbine engine.
  • the aircraft further comprises isolation and cut-off means arranged between the propulsion electrical distribution networks of the first and second turbine engines and configured to allow or interrupt the connection between these electrical distribution networks.
  • the propulsion electrical distribution networks of the first and second turbine engines are independent and segregated.
  • the aircraft can also include a non-propulsive back-up electrical distribution network.
  • the emergency non-propulsive electrical distribution network can be supplied by the non-propulsive electrical distribution networks of the two turboshaft engines.
  • the non-propelling electrical distribution network of a first turbine engine can be segregated from the non-propelling electrical distribution network of a second turbine engine.
  • the loads may include an aircraft environmental control system (ECS, acronym for the English expression "Environmental Control System”), which controls the pressure and temperature of the aircraft cabin, and the converter.
  • ECS aircraft environmental control system
  • Power electronics can be configured to function as a starter for the auxiliary power unit, and as an electronic power converter of the aircraft environmental control system when connected to said aircraft environmental control system. aircraft.
  • the auxiliary power unit can be configured to be switched over a diode bridge to provide continuous electrical power to the second propulsion electrical distribution sub-network.
  • Propulsion electrical distribution networks and non-propelling electrical distribution networks can be segregated and galvanically isolated.
  • Non-propellant electrical distribution networks can be alternative electrical distribution networks.
  • the non-propulsive power distribution networks and the second AC power distribution sub-network can be synchronized and coupled in parallel.
  • the auxiliary power unit can be a fuel cell.
  • the architecture comprises an electronic DC-DC power converter arranged between the auxiliary power unit and the propulsion electrical distribution network.
  • FIG. 1 schematically represents a hybrid propulsion architecture according to one embodiment of the invention
  • FIGS. 2 to 6 diagrammatically represent embodiments of the first electric machines of the hybrid propulsion architecture according to the invention
  • FIG. 7 schematically represents a hybrid propulsion architecture according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 8 schematically represents a hybrid propulsion architecture according to another embodiment of the invention
  • FIG. 9 schematically represents the mutualisation of an electronic power converter between an auxiliary electric machine and a load of the aircraft.
  • FIG. 1 represents an electrical architecture for an aircraft of the twin-engine type with thermal / electric hybrid propulsion.
  • the architecture is here described and shown only for one of the two turbine engines of the aircraft, but is composed of two almost symmetrical parts associated with each turbine engine. Although not shown, the part associated with the second turbine engine of the architecture is repeated in mirror image.
  • the architecture comprises a part associated with the first turbine engine 10, a part associated with the aircraft 12, and a part associated with the second turbine engine (not shown).
  • the dotted lines A, B represent the separation between the two turbine engines and the aircraft.
  • the architecture includes two electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled, by direct coupling or through a reduction box, ie a gear system, to a high pressure shaft of the turbine engine.
  • Each MG1 HP, MG2 HP electric machine is configured to operate in motor mode to provide mechanical propulsive power and in generator mode to receive mechanical power and provide electrical power.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP provide injection and mechanical power withdrawal functions dedicated to the propulsion needs of the turbine engine, including power injection for starting, and constituting a parallel hybridization of the turbine engine.
  • the MG1 HP, MG2 HP electric machines also provide electrical power generation functions (not propulsion) for the needs of the aircraft and of the turbine engine, in particular for the equipment of an electrified control system of the turbine engine.
  • the MG1 HP, MG2 HP electric machines are therefore electrical sources when they operate in generator mode, and loads when they operate in engine mode, in particular when the turbine engine is started.
  • the MG1 HP, MG2 HP electric machines can be mechanically coupled to the high pressure shaft in direct connection.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are mechanically coupled to the high pressure shaft by means of an accessory box (AGB, acronym of the English expression “Accessory Gear Box”).
  • the accessories box can be dedicated to electric machines MG1 HP, MG2 HP.
  • an angle transmission can be arranged between each electric machine MG1 HP, MG2 HP and the high pressure shaft.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP can be segregated from each other.
  • different configurations are possible depending on the degree of segregation desired.
  • FIG. 2 represents the electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled to the high pressure shaft by means of an accessory box 14.
  • the mechanical inlet 16 of the accessory box 14 is intended to be coupled to the. high pressure shaft.
  • a first mechanical output 18 of the accessory box 14 is coupled to the electrical machine MG1 HP, and a second mechanical output 20 of the accessory box 14 is coupled to the electrical machine MG2 HP.
  • Each electric machine MG1 HP, MG2 HP comprises a stator 22a, 22b, a rotor 24a, 24b, a casing 28a, 28b which is specific to it.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are segregated from one another on the accessory box 14.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP can have rotation speeds different from the speed of rotation of the high shaft. pressure according to the multiplication ratio defined by the accessory box 14.
  • FIG. 3 represents the electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled to the high pressure shaft 26 in direct connection.
  • the MG1 HP, MG2 HP electric machines rotate at the same speed as the high pressure shaft.
  • Each MG1 HP, MG2 HP electric machine comprises a stator 22a, 22b, a rotor 24a, 24b, and a housing 28a, 28b which is specific to it.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are segregated from each other on the high pressure shaft 26.
  • FIG. 4 represents the electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled to the high pressure shaft 26 in direct connection.
  • Each electric machine MG1 HP, MG2 HP comprises a stator 22a, 22b and a rotor 24a, 24b which is specific to it, and a casing 28 which is common to the two electric machines.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are segregated from each other, internally, by means of magnetic and electric circuits (details of which are not shown).
  • FIG. 5 represents the electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled to the high pressure shaft 26 in direct connection.
  • Each MG1 HP, MG2 HP electric machine comprises a stator 22a, 22b which is specific to it, and a rotor 24 and a casing 28 which are common to the two electric machines, as well as a common rotor magnetic circuit (the details of which are not not shown).
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are segregated from one another magnetically and electrically on the stators 22a, 22b.
  • FIG. 6 represents the electric machines MG1 HP, MG2 HP mechanically coupled to the high pressure shaft 26 in direct connection.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP comprise a stator 22, a rotor 24 and a casing 28 which are common to the two electric machines, as well as a magnetic circuit of the stator and of the common rotor (the details of which are not shown).
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP are segregated from one another electrically on the stator 22.
  • the architecture comprises at least one MG BP electric machine mechanically coupled, by direct coupling or through a reduction box, to a low pressure shaft of the turbine engine.
  • the architecture can include a plurality of MG BP electric machines mechanically coupled to a low pressure shaft of the turbine engine.
  • MG BP electric machine is configured to operate in motor mode to provide mechanical propulsive power and in generator mode to receive mechanical power and provide electrical power.
  • the MG BP electric machine performs injection and mechanical power withdrawal functions dedicated to the propulsion needs of the turbine engine, and constituting a parallel hybridization of the turbine engine.
  • the MG BP electric machine also performs functions of generating electric power (non-propulsive) for the needs of the aircraft and of the turbine engine, in particular for equipment of the electrified control system of the turbine engine.
  • the MG BP electric machine is an electrical source when it operates in generator mode, and a load when it operates in motor mode.
  • the MG BP electric machine can be mechanically coupled to the low pressure shaft in direct connection.
  • the MG BP electric machine is mechanically coupled to the low pressure shaft by means of an accessory box.
  • the accessory box can be dedicated to MG BP electric machine.
  • an angle transmission can be arranged between the MG BP electric machine and the low pressure shaft.
  • MG BP electric machines can be segregated from each other.
  • the various configurations shown in FIGS. 2 to 6 for the MG1 HP and MG2 HP electric machines are possible for the MG BP electric machines.
  • the MG BP electric machines can be mechanically coupled to the low pressure shaft by means of an accessory box, the mechanical input of which is intended to be coupled to the low pressure shaft.
  • a first mechanical output from the accessory box is intended to be coupled to a first electrical machine MG BP
  • a second mechanical output from the accessory box is intended to be coupled to a second electrical machine MG BP.
  • Each MG BP electric machine can include a stator, a rotor, and a housing which is specific to it.
  • MG BP electric machines can be segregated from each other on the accessory box.
  • MG BP electric machines can have rotation speeds different from the speed of rotation of the high pressure shaft depending on the gear ratio defined by the accessory box.
  • the MG BP electric machines can be mechanically coupled to the low pressure shaft in direct connection. MG BP electric machines can rotate at the same speed as the low pressure shaft.
  • Each MG BP electric machine can include a stator, a rotor, and a housing which is specific to it. MG BP electric machines can be segregated from each other on the high pressure shaft.
  • the MG BP electric machines can be mechanically coupled to the high pressure shaft in direct connection.
  • Each MG BP electric machine can include a stator and a rotor which is specific to it, and a casing which is common to the two electric machines.
  • MG BP electric machines can be segregated from each other internally by means of magnetic and electric circuits.
  • the MG BP electric machines can be mechanically coupled to the high pressure shaft in direct connection.
  • Each MG BP electric machine can include a stator which is specific to it, and a rotor and a housing which are common to the two electric machines, as well as a common rotor magnetic circuit.
  • MG BP electric machines can be segregated from each other magnetically and electrically on the stators.
  • the MG BP electric machines can be mechanically coupled to the high pressure shaft in direct connection.
  • MG BP electric machines can include a stator, a rotor and a housing which are common to the two electric machines, as well as a common magnetic stator and rotor circuit.
  • MG BP electric machines can be segregated from each other electrically on the stator.
  • the architecture includes auxiliary energy sources 30 in order to have additional sources (linked to the concept of hybridization) during power injection phases to the high pressure and low pressure shafts of the turbine engine, and to supply a propulsion electrical distribution network 32 if the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP are not available (when the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP are used for power injection and therefore cannot themselves supply power, or when the turbine engine is off or broken).
  • the auxiliary energy sources 30 are coupled to the propulsion electrical distribution network 32 and configured to supply energy to the electrical machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP when these electrical machines are operating in motor mode and to supply the electrical machine. propulsion electric distribution network 32 when the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP are not available.
  • the auxiliary energy sources 30 can be used even if the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP are theoretically available, for energy optimization or sizing purposes. For example, it may be less costly in terms of energy to take energy from the auxiliary energy sources 30 than from the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP of the turbine engine in certain phases. Likewise, it may be less costly to reduce the power of the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP (ie of the main electric machines), and to use the auxiliary energy sources (ie auxiliary sources) to provide additional energy.
  • auxiliary energy sources ie auxiliary sources
  • the auxiliary energy sources 30 may include reversible energy storage elements 34, 34 '(the storage element 34' being coupled to the electrical distribution network 32 'of the second turbine engine).
  • the storage elements 34 can include batteries and / or super-capacitors. As shown in FIG. 1, the storage elements 34 are preferably arranged in the aircraft part 12 of the architecture, and not in the turbine engine part 10. The storage elements 34 can be shared between the two parts associated with the turbine engines. of architecture. As a variant, as shown in FIG. 1, the storage elements 34, 34 'are independent for each turbine engine.
  • the auxiliary power sources 30 can comprise one or more auxiliary electric machines APU SGI which are auxiliary power units 36.
  • the electric APU SGI machines can be used to start these auxiliary power units 36.
  • the SGI APU auxiliary electrical machines can be arranged in the aircraft part 12 of the architecture, and not in the turbine engine part 10.
  • the SGI APU auxiliary electrical machines can be shared between the two parts associated with the turbine engines of the architecture, as represented in FIG. 1.
  • the variants of mutualization represented in FIG. 4, 5 and 6 can be applied to the auxiliary electrical machines APU SGI.
  • the auxiliary electrical machines APU SGI can be independent for each turbine engine.
  • Auxiliary energy sources 30 may include fuel cell (s) (not shown).
  • the fuel cells can be located in the aircraft, that is to say they are not arranged in the turbine engine.
  • the fuel cells can be shared between the two parts associated with the turbine engines of the architecture, or can be independent for each turbine engine. In the architecture of Figure 1, fuel cells can replace the auxiliary power unit 36.
  • the architecture comprises electronic energy conversion means coupled to the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP, to the auxiliary energy sources 30 and to the propulsion electrical distribution network 32.
  • the electronic energy conversion means are associated with the auxiliary energy sources 30 to control the energy and the associated propulsion electrical distribution network 32.
  • Electronic energy conversion means i.e. power electronics
  • Each electric machine MG1 HP, MG2 HP is coupled to the propulsion electric distribution network 32 by at least one or more reversible electronic power converters 38a, 38b arranged in parallel.
  • the propulsion electric distribution network 32 being a direct electric distribution network, these converters 38a, 38b are direct-to-alternating converters (DC / AC in FIG. 1, acronym of the English terms “Direct Current”, DC, and “Alternative Current » AC). These converters 38a, 38b perform a function of controlling the electric power taken from or sent to the electric machines MG1 HP, MG2 HP to perform the functions thereof.
  • the MG BP electric machine is coupled to the propulsion electric distribution network 32 by at least one or more reversible electronic power converters 40 arranged in parallel.
  • the propulsion electrical distribution network 32 being a continuous electrical distribution network, these converters 40 are DC / AC converters. These converters 40 perform a function of controlling the electric power taken from or sent to the electric machine MG BP in order to perform the functions thereof.
  • the converters 38a, 38b, 40 are connected to the propulsion electrical distribution network 32 supplying the necessary power or transferring the electrical power coming from the electrical machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP to the storage elements 34, 34 'or to consumers (ie loads). These converters 38a, 38b, 40 also participate in the stabilization of the propulsion electrical distribution network 32. These converters 38a, 38b, 40 can be located near, and in particular as close as possible (for example integrated), of the MG1 HP electric machines. , MG2 HP, MG BP.
  • these converters 38a, 38b, 40 can be arranged at a distance from the electrical machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP, that is to say be relocated to another location of the turbine engine, for example in the compartment of the engine. fan, in the heart or in a pylon of the turbine engine, or in the aircraft (that is to say outside the turbine engine).
  • the storage elements 34, 34 ′ are batteries
  • the latter can be connected to the propulsion electrical distribution network 32, 32 ′ by one or more electronic converters 42, 42 ′ of reversible DC / DC power (the converter 42 ′ being coupled to the propulsion electrical distribution network 32 'and to the storage elements 34' associated with the second turbine engine).
  • the batteries can be coupled directly to the propulsion electrical distribution network 32, 32 '.
  • the architecture therefore comprises, for each turbomachine, a high voltage continuous propulsion electrical distribution network 32, 32 '.
  • the propulsion electrical distribution network 32, 32 ′ is intended to supply equipment linked to the propulsion system.
  • the electric machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP and the auxiliary energy sources 30 are connected to the propulsion electric distribution network 32, 32 ', possibly through their converters 38a, 38b, 40, 42, 42' .
  • the voltage U of the propulsion electrical distribution network 32, 32 ′ is regulated around a predetermined value between 540 V DC and 1000 V DC, in 0 V DC and + U VDC versions, or ⁇ U / 2 V DC.
  • the voltage regulation of the propulsion electrical distribution network 32, 32 ' is ensured by the converters 38a, 38b, 40, 42, 42', 74, 74 '.
  • the propulsion electrical distribution network 32, 32 comprises a first propulsion electrical distribution sub-network 44 located in the turbine engine and to which the electrical machines MG1 HP, MG2 HP, MG BP associated with their converters 38a, 38b are connected in parallel. , 40.
  • the first propulsion electrical distribution sub-network 44 is arranged in the turbine engine part 10 of the architecture, and not in the aircraft part 12.
  • Insulation and cut-off means 48a, 48b, 50 are arranged between each electrical machine MG1 HP, MG2 HP, MG BP and the first propulsion electrical distribution sub-network 44 so as to authorize or interrupt the connection between each electrical machine MG1 HP, MG2 HP, MG BP with its associated converter and the 32, 32 'propulsion electrical distribution network.
  • the isolation and cut-off means 48a, 48b, 50 have functions of reconfiguration and protection of the first propulsion electrical distribution sub-network 44.
  • the isolation and cut-off means 48a, 48b, 50 can be installed in a local distribution box 49, as shown in Figures 1, 7 and 8.
  • the propulsion electrical distribution network 32, 32 ' also includes a second propulsion electrical distribution sub-network 46, 46' located in the aircraft and on which are connected the auxiliary energy sources 30 associated with their converters 42, 42 ', 74, 74'.
  • the second propulsion electrical distribution sub-network 46, 46 ' is arranged in the aircraft part 12 of the architecture, and not in the turbine engine part 10.
  • Insulation and cut-off means 52 are arranged between the propulsion electrical distribution sub-networks 44, 46 (the isolation and cut-off means 52 'being arranged between the propulsion electrical distribution sub-networks of the electrical distribution network propellant 32 'of the second turbine engine). These isolation and cut-off means 52 are configured to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution sub-networks 44, 46.
  • the isolation and cut-off means 52 have functions of reconfiguration and protection of the sub-networks. propulsion electrical distribution networks 44, 46.
  • Insulation and cut-off means 54, 54 ' are arranged between the storage elements 34, 34' (and the associated converters 42, 42 ') and the propellant electrical distribution sub-networks 46, 46' (the means of 'isolation and cutoff 54' being coupled between the storage elements 34 'and the propulsion electrical distribution network 32' of the second turbine engine).
  • These isolation and cut-off means 54 are configured to allow or interrupt the connection between the storage elements 34 and the propulsion electrical distribution sub-network 46.
  • the propulsion electrical distribution networks 32, 32 'of the turbine engines are independent and segregated.
  • the propulsion electrical distribution sub-network 46 of the first turbine engine cannot be directly connected to the propulsion electrical distribution sub-network 46 'of the second turbine engine.
  • the propulsion electrical distribution networks 32, 32 ′ of the turbine engines are connected to one another. Insulation and cut-off means are arranged between the propulsion electrical distribution networks 32, 32 'of the turbine engines, and are configured to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution networks 32, 32' of the turbine engines. These isolation and cut-off means have functions of reconfiguring and protecting the propulsion electrical distribution networks 32, 32 ′ of turbine engines.
  • the connection between Propulsion electrical distribution networks 32, 32 'of turbine engines can be in an open or closed state.
  • the propulsion electrical distribution networks 32, 32 ′ of the turbine engines can be directly electrically connected and exchange electrical power.
  • storage elements 34 'of the propulsion electrical distribution network 32' of the second turbine engine can contribute to the supply of power to an electrical machine MG1 HP, MG2 HP, MG BP of the first turbine engine 10.
  • the architecture comprises a non-propelling electrical distribution network 56, 56 '(the network 56' being the non-propelling electrical distribution network associated with the second turbine engine) configured to supply loads of the aircraft.
  • the non-propellant electrical distribution networks 56, 56 ' are segregated.
  • Insulation and cut-off means 104 can be arranged between the non-propellant electrical distribution networks 56, 56 'so as to allow or interrupt the connection between the non-propellant electrical distribution networks 56, 56'.
  • the isolation and cut-off means 104 have functions of reconfiguring and protecting the non-propulsive electrical distribution networks 56, 56 '.
  • the aircraft can also include a non-propulsive emergency (or emergency) electrical distribution network 58.
  • the non-propulsive emergency electrical distribution network 58 is independent of the non-propulsive electrical distribution networks 56, 56 ′.
  • the emergency non-propellant electrical distribution network 58 can be supplied by the non-propulsive electrical distribution networks 56, 56 '.
  • the non-propellant electrical distribution networks 56, 56 ′ supply, through the propulsion electrical distribution sub-networks 46, 46 ′ and the converters 60, 60 ′, the loads of the aircraft.
  • the non-propellant electrical distribution networks 56, 56 ' can be supplied by external sources 62, 62' and / or by one or more auxiliary electrical machines APU SG2 which are coupled to one or more.
  • the auxiliary power unit 64 can be confused with the auxiliary power unit 36, on which a plurality of electric machines of the starter-generator type are installed.
  • the propulsion electrical distribution sub-networks 46, 46 ' can be supplied directly by the external sources 62, 62'.
  • the auxiliary electrical machines APU SG2 can be arranged in the aircraft part 12 of the architecture, and not in the turbine engine part 10.
  • the auxiliary electrical machines APU SG2 can be shared between the two parts associated with the engine. turbine engines of the architecture, as shown in FIG. 1.
  • the auxiliary electric machines APU SG2 can be independent for each turbine engine.
  • the auxiliary electrical machine APU SG2 is connected only to the non-propellant electrical distribution network 56.
  • the auxiliary electrical machines APU SG2 can be coupled to one or more electronic DC / AC power converters 66.
  • the connection between the propulsion electrical distribution network 32 and the non-propulsive electrical distribution network 56 can be achieved by means of one or more electronic power converters 60, 60 '(the converters 60' being connected to the power supply networks). propulsion 32 ′ and non-propulsive 56 ′ electrical distribution associated with the second turbine engine) connected in parallel. These converters 60, 60 'can be reversible, or non-reversible.
  • Insulation and cut-off means 102, 102 ' can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 46, 46' and the converter 60, 60 '(the isolation and cut-off means 102' being connected to the network power distribution 32 ′ and converters 60 ′ associated with the second turbine engine), so as to allow or interrupt the connection between the electric distribution networks 32, 56.
  • the isolation and cut-off means 102 have reconfiguration functions and protection of electrical distribution networks 32, 56.
  • the non-propellant electrical distribution network 56, 56 ′ can be a DC or AC electrical distribution network.
  • the converters 60, 60 'can therefore be DC / DC or DC / AC converters.
  • the converters 60, 60' can have galvanic isolation, and thus be isolated converters. This makes it possible to guarantee the non-propagation of certain types of fault from one of the electrical distribution networks to the other.
  • the converters 60, 60' are DC / AC converters, with galvanic isolation. This makes it possible to synchronize in phase and in frequency the non-propulsive electrical distribution network 56, 56 'with the auxiliary power unit 64 (which then does not require an associated electronic power converter).
  • the auxiliary power unit 64 can then be an AC generator.
  • This synchronization can make it possible to: either carry out an NBPT type transition (acronym of the English expression "No Break Power Transfer” meaning Uninterruptible Power Transfer) between the two sources (converters 60, 60 'and auxiliary electrical machines APU SG2) , which makes it possible not to cut the power supply to the loads of the aircraft during the change of source, or to use the two sources in parallel.
  • Isolated converters make it possible to reference the potential of the non-propulsive electrical distribution network 56, 56 'to the structure of the aircraft, that is to say to the mechanical mass of the aircraft. This makes it possible to use the structure of the aircraft to ensure the current return for low power loads (for example, single-phase current in AC, or 0 V / + 270 V or 0 V / - 270 V in DC). This also makes it possible to guarantee simple, fast and efficient protection (for example by circuit breaker, or by RCCB (acronym of the English expression "Remote-Current Circuit Breaker” meaning remotely controllable current circuit breaker), or by fuses).
  • RCCB remote-Current Circuit Breaker
  • non-propellant electrical distribution 56, 56 'in the event of default makes it possible to choose a referencing of the propulsion electrical distribution network 32, 32 'to the ground of the aircraft which is different from that of the non-propulsion electrical distribution network 56, 56': the electrical distribution network impeded by ratio to ground to ensure greater availability of the propulsion electrical distribution network 32, 32 ', and the electrical distribution network referenced to ground to ensure easier protection of the propulsion electrical distribution network 32, 32' .
  • part of the loads 68, 70, 72, 68 ', 70', 72 'of the aircraft can also be supplied directly from the propulsion electrical distribution network 32, 32 '(the loads 68', 70 ', 72' being coupled to the propulsion electrical distribution network 32 'of the second turbine engine), and in particular from the propulsion electrical distribution sub-network 46.
  • the propulsion electrical distribution network 32, 32 ' the external sources 62, 62' are disconnected, by means of the isolation and cut-off means 63, 63 ', from the power supply network. electric propulsion distribution 32, 32 '.
  • Loads 68, 70, 72 can include a WIPS (acronym of the English expression "Wing Ice Protection System” meaning system of protection of the wings against frost), an ECS (acronym of the English expression “Environmental Control System” meaning aircraft environmental control system), which controls the pressure and temperature of the aircraft cabin, or an etaxi (an electric wheel taxing system).
  • WIPS Wifros Ice Protection System
  • ECS Electronic Control System
  • etaxi an electric wheel taxing system
  • the loads of higher power can advantageously be supplied from the propulsion electrical distribution network 32, so as to limit the currents passing through. in the harnesses supplying the loads, to reduce the power of the isolated DC / DC converters and to use the more efficient supply paths.
  • isolation and cut-off means 69, 69 ' can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 46, 46' and the loads 68, 68 ', so as to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution network 32 and the loads 68, 68'.
  • isolation and cut-off means 71, 7 can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 46, 46 'and the loads 70, 70', so as to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution network 32 and the loads 70, 70 '.
  • isolation and cut-off means 73, 73 ' can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 46, 46' and the loads 72, 72 ', so as to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution network 32 and the loads 72, 72 '.
  • the SGI APU auxiliary electrical machines are starters-generators of auxiliary power units 36, and are connected to the propulsion electrical distribution network 32, 32 'via electronic DC / power converters 74, 74'.
  • AC of the starter-generators (the converter 74 'being coupled to the propulsion electrical distribution network 32' of the second turbine engine).
  • the connections between the auxiliary electrical machines APU SGI and each converters 74, 74 ' can be of the three-phase type, that is to say comprise three wires as shown at the start of the stators 22a, 22b and 22 in FIGS. 2 to 6.
  • the converters 74, 74 ' are DC / DC converters.
  • the converter 74 is dedicated to starting the auxiliary power unit 36 (in start-up mode), and, once the auxiliary power unit 36 has started, is used for supplying power to the propulsion electrical distribution network 32 (in generation mode) .
  • the converter 74 can be pooled for other functions, in particular for controlling other electric motors of the aircraft. More precisely, the converter 74 can be used as a converter for starting the auxiliary power unit 36, then, once the auxiliary power unit 36 has been started and controlled at constant speed (by a computer of the auxiliary power unit 36), a bridge of diodes arranged between the auxiliary electrical machine APU SCG1 and the propulsion electrical distribution 32 can be used to supply a DC voltage to the propulsion electrical distribution network 32.
  • the other converters 38a, 38b, 40, 42, 60 on the propulsion electrical distribution network 32 then make it possible to regulate the voltage, and so to control the flow of power and energy.
  • the converter 74 is then available and can be used. to supply other electrical machines of the aircraft, such as, for example, compressors of an air conditioning system of the aircraft.
  • FIG. 9 represents a block diagram of the mutualisation of the converter 74 between the auxiliary electrical machine APU SGI and a load (the ECS) 70.
  • the switch K1 When the switch K1 is open, the switch K2 is closed and the switch K3 is open, the converter 74, here an inverter, controls the starting of the auxiliary electrical machine APU SGI.
  • switch K1 When switch K1 is open, switch K2 is open and switch K3 is closed, the propulsion electrical distribution sub-network 46 is supplied by the auxiliary electrical machine APU SGI.
  • switch K1 is closed, switch K2 is open and switch K3 is closed, converter 74 can be used to supply and control ECS 70.
  • the use of the diode bridge allows to provide a continuous supply network, and not an alternating network.
  • the converter 74 is shared with the auxiliary electrical machine APU SGI, and not with a starter-generator of the main power supply.
  • these functions are redundant in the architecture, which makes it possible to restart the auxiliary electrical machine APU SGI in flight of the aircraft by one of the converters 74, 74 ', by cutting only part of the DHW 70, 70 ', or by using converter 66 so as not to cut DHW 70, 70'.
  • isolation and cut-off means 106, 106 ' can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 46, 46' and the converters 74, 74 '(the isolation means and cut-off 106 'being coupled to the propulsion electrical distribution network 32' and to the converter 74 'associated with the second turbine engine), so as to allow or interrupt the connection between the propulsion electrical distribution network 32 and the auxiliary power unit 36.
  • the isolation and cut-off means 52, 54, 63, 69, 71, 73, 102, 106 can be installed in a local distribution box 99, such as shown in Figures 7 and 8.
  • Each turbine engine is fitted with an electrified regulation system (or MEE, acronym for the English expression “More Electric Engine”).
  • MEE acronym for the English expression “More Electric Engine”
  • the architecture includes an electrical distribution network 76 coupled to loads of the electrified control system.
  • the electrical distribution network 76 comprises a continuous high-voltage electrical distribution sub-network 78 dedicated to part of the loads 80 of the electrified regulation system.
  • the electrical distribution sub-network 78 can be dedicated to variable geometries, or to TRAS (acronym for “Thrust Reverser Actuation System”), or to NAI (acronym for the English expression “Nacelle Anti-lcing” meaning anti-icing. platform).
  • the voltage of the electrical distribution sub-network 78 may be less than or equal to the voltage of the propulsion electrical distribution network 32.
  • the electrical distribution sub-network 78 can be supplied by the propulsion electrical distribution network 32.
  • An electronic DC / DC power converter 82 can be coupled between the electrical distribution sub-network 78 and the propulsion electrical distribution network 32.
  • the converter 82 may have galvanic isolation, and therefore be an isolated converter.
  • Isolation and cut-off means 98 can be arranged between the propulsion electrical distribution sub-network 44 and the converter 82, so as to allow or interrupt the connection between the electrical distribution sub-network 78 and the power sub-network. propulsion electrical distribution 44. Insulation and cut-off means 98 have functions of reconfiguration and protection of the electrical distribution sub-networks 78, 44.
  • the electrical distribution sub-network 78 can be supplied by the non-propellant electrical distribution network 56, in the phases where the propulsion electrical distribution network 32 is not available.
  • one or more electronic power converters (not shown) can be arranged between the non-propulsive electrical distribution network 56 and the electrical distribution sub-network. 78.
  • the electronic power converters are DC / DC converters.
  • the non-propellant electrical distribution network 56 is an AC electrical distribution network, the electronic power converters are DC / AC converters.
  • Insulation and cut-off means 100 can be arranged between the electrical distribution sub-network 78 and the non-propellant electrical distribution network 56, so as to allow or interrupt the connection between the electrical distribution sub-network 78 and the non-propulsive electrical distribution network 56.
  • the isolation and cut-off means 100 have functions of reconfiguring and protecting the electrical distribution networks 76, 56.
  • the electrical distribution network 76 comprises an alternating electrical distribution sub-network 84, the frequency and voltage levels of which are proportional to the speed of the high pressure shaft of the turbine engine (constant voltage / frequency ratio, otherwise called "V / Constant F ”).
  • the electrical distribution sub-network 84 is dedicated to part of the loads 86 of the electrified regulation system.
  • the electrical distribution sub-network 84 is dedicated to motor-pump type loads, such as a fuel pump 86 or an oil pump 88.
  • the electrical distribution sub-network 84 can be supplied by a dedicated PMG3 HP electrical machine, mechanically coupled to the high pressure shaft of the turbine engine (also called a generator dedicated to regulation functions).
  • This PMG3 HP electric machine can be a permanent magnet machine (PMG, acronym of the English expression "Permanent Magnet Generator”). This makes it possible to obtain an almost constant V / F ratio, without the need for power electronics.
  • the active parts of the permanent magnet machine PMG3 HP can be located within the same casing 90 as the electric machines MG1 HP, MG2 HP, as shown in Figure 1.
  • the electrical distribution sub-network 84 can be supplied by the electrical distribution sub-network 78, via one or more electronic DC / AC power converters 92 arranged in parallel.
  • the converter 92 can supply the electrical distribution sub-network 84 with other voltage and frequency characteristics proportional to the speed of the high pressure shaft of the turbine engine. This allows particular operating modes of the loads directly connected to the electrical distribution sub-network 84, in particular a speed control independent of the speed of the high pressure shaft of the turbine engine for certain loads of motor-pump type (variable speed or constant speed). at low speed). This also allows optimization of the sizing of these motor-driven pumps and associated systems.
  • converter 92 may feed power distribution sub-network 84 with "constant V / F" characteristics, as a redundancy of the electromechanical conversion solution. This redundancy can provide power identical to the nominal level that the generator dedicated to the regulation functions would be capable of providing, or a lower power with a degraded performance level, but guaranteeing sufficient operability of the turbine engine.
  • Insulation and cut-off means 94 make it possible to choose between a power supply by the dedicated PMG3 HP electrical machine and a power supply by the electrical distribution sub-network 78, via the converter 92.
  • the isolation and cut-off means 94 are configured to pass from a first configuration in which the electrical distribution sub-network 84 is coupled to the electrical machine PMG3 HP so as to be powered by the latter, to a second configuration in which the electrical distribution sub-network 84 is coupled to the electrical distribution sub-network 78, via the converter 92, so as to be supplied by the latter, and vice versa.
  • the isolation and cut-off means 94 are shown in a position at rest (NC, standing for “normally closed”) as supplying the electrical distribution sub-network 84 from the electrical machine PMG3 HP.
  • the isolation and cut-off means 94 could be, in an idle position (NO, standing for “normally opened”) as supplying the electrical distribution sub-network 84 from the electrical distribution sub-network.
  • the isolation and cut-off means 94 can be installed in a local distribution box 95, as shown in FIGS. 1, 7 and 8.
  • the isolation and cut-off means 96 can be arranged between the sub- electrical distribution network 78 and the converter 92, so as to authorize or interrupt the connection between the electrical distribution sub-network 78 and the electrical distribution sub-network 84.
  • the isolation and cut-off means 96 have functions of reconfiguration and protection of the electrical distribution sub-networks 78, 84.
  • the isolation and cut-off means 96, 100 can be installed in a local distribution box 97, as shown in FIGS. 1, 7 and
  • the invention has mainly been described for one of the two turbine engines of the twin-engine aircraft. Of course, these characteristics apply for the other mirror turbine engine.
  • the invention has mainly been described for a double-body turbomachine, comprising a high pressure body (HP) and a low pressure body (LP).
  • HP high pressure body
  • LP low pressure body
  • the architecture according to the invention can be integrated into a three-body turbomachine, comprising a high pressure body, a low pressure body and an intermediate pressure body.
  • the electrical machines are coupled to the HP and LP shafts.

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Abstract

L'invention concerne une architecture électrique pour un aéronef bimoteurs à propulsion hybride thermique/électrique, et pour chaque turbomoteur, l'architecture comprend : - un réseau de distribution électrique propulsif (32) continu haute tension, - un réseau de distribution électrique non propulsif (56) couplé à des charges de l'aéronef, et - un réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges d'un système de régulation électrifié du turbomoteur, et dans laquelle des sources d'alimentation sont mutualisées pour ces différents réseaux.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : ARCHITECTURE ÉLECTRIQUE POUR UN AÉRONEF À PROPULSION HYBRIDE THERMIQUE/ÉLECTRIQUE ET AÉRONEF BIMOTEURS
COMPRENANT UNE TELLE ARCHITECTURE
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte à une architecture électrique pour un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique comprenant, pour chaque turbomoteur, une telle architecture.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-3 012 796, EP-A1-1 852 953, US-A1-2018/291807, FR-A1-3 065 840, EP-A1-2 974 964 et US-A1- 2012/098329.
Il est connu de l'état de la technique une installation propulsive hybride d'un aéronef, communément appelée hybridation parallèle, avec une génération de puissance thermoélectrique.
Une installation propulsive hybride comporte généralement, pour chaque turbomoteur, plusieurs réseaux de distribution électrique : un réseau de distribution électrique propulsif pour l'alimentation des équipements liés au système propulsif, un réseau de distribution électrique non propulsif pour l'alimentation des charges de l'aéronef, et un réseau de distribution électrique des charges du système de régulation électrifié du turbomoteur. Toutefois, ces réseaux de distribution électrique sont généralement alimentés par des sources d'alimentation distinctes.
Il existe un besoin de mutualiser les sources d'alimentation de ces différents réseaux de distribution électrique. En effet, une solution sans mutualisation de ces sources, comme par exemple une solution avec des générateurs électriques exclusifs pour le réseau de distribution électrique propulsif, présente des inconvénients : l'intégration d'un plus grand nombre de machines électriques dans chaque turbomoteur, la diminution de la souplesse dans la répartition des puissances entre générateurs au sein des turbomoteurs, le dimensionnement important des générateurs électriques, et la faible utilisation de certains équipements liés à l'hybridation (une utilisation inférieure à 10 % de certains équipements), qui représentent donc une masse inutile lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
L'invention a pour objectif de proposer une solution permettant de remédier à au moins certains de ces inconvénients.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour but de fournir une architecture propulsive hybride thermique- électrique qui respecte les grands principes de sécurité électrique, tels que l'isolation électrique entre le réseau de distribution électrique propulsif, le réseau de distribution électrique non propulsif et le réseau de distribution électrique des charges du système de régulation électrifié du turbomoteur, ainsi que l'isolation électrique entre les réseaux de distribution électrique des turbomoteurs, et qui est optimisée en terme de nombre de composants ou équipements.
En particulier, la présente invention propose une architecture propulsive hybride permettant l'injection et le prélèvement de puissance sur les arbres haute et basse pression des turbomoteurs pour les besoins propulsifs de l'aéronef, la fourniture de puissance électrique aux charges de l'aéronef, et la fourniture de puissance électrique aux charges des systèmes de régulation électrifiés des turbomoteurs de l'aéronef, et ceci de manière optimale et sécurisée.
Le principe de la présente invention se base sur la mutualisation de certaines sources pour les trois réseaux de distribution électrique à alimenter. À cet effet, l'invention concerne une architecture électrique pour un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique, ledit aéronef comportant deuxturbomoteurs, chaque turbomoteur étant muni d'un système de régulation électrifié, et pour chaque turbomoteur, ladite architecture comprend : un réseau de distribution électrique propulsif continu haute tension, un réseau de distribution électrique non propulsif couplé à des charges de l'aéronef ou des turbomoteurs, une pluralité de premières machines électriques mécaniquement couplées à un arbre haute pression dudit turbomoteur, chacune desdites premières machines électriques étant configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, au moins une deuxième machine électrique mécaniquement couplée à un arbre basse pression dudit turbomoteur et configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, au moins une source d'énergie auxiliaire couplée audit réseau de distribution électrique propulsif et configurée pour fournir de l'énergie auxdites premières et deuxième machines électriques lorsque lesdites premières et/ou deuxième machines électriques fonctionnent en mode moteur et pour alimenter ledit réseau de distribution électrique propulsif, des moyens électroniques de conversion d'énergie couplés auxdites premières et deuxième machines électriques, à la source d'énergie auxiliaire et audit réseau de distribution électrique propulsif, un réseau de distribution électrique couplé à des charges dudit système de régulation électrifié, et au moins une troisième machine électrique mécaniquement couplée audit arbre haute pression et configurée pour fonctionner en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, ladite troisième machine électrique étant dédiée audit réseau de distribution électrique couplé à des charges dudit système de régulation électrifié.
Le réseau de distribution électrique propulsif est destiné à alimenter des équipements de puissance importante, notamment des équipements liés au système propulsif, tels que des machines électriques. Ce réseau a le niveau de tension le plus élevé de l'architecture. L'utilisation du réseau de distribution électrique propulsif uniquement pour les équipements de puissance importante permet de minimiser le courant à fournir, et par conséquent, permet de diminuer le nombre de câbles avec une section importante, et ainsi de réduire l'encombrement et la masse dus aux câbles électriques. Le réseau de distribution électrique non propulsif est destiné à alimenter en électricité des équipements de puissance intermédiaire, c'est-à-dire des équipements liés au système non propulsif désignés comme des « charges » de l'aéronef, ou des charges de faible puissance des turbomoteurs ou de l'aéronef. Ce réseau a un niveau de tension inférieur au niveau de tension du réseau de distribution électrique propulsif. Le réseau de distribution électrique non propulsif peut être un réseau de distribution électrique continu ou alternatif.
Les premières machines électriques sont des sources électriques lorsqu'elles fonctionnent en mode générateur, et des charges lorsqu'elles fonctionnent en mode moteur, notamment au démarrage du turbomoteur.
De même, la ou les deuxièmes machines électriques sont des sources électrique lorsqu'elles fonctionnent en mode générateur, et des charges lorsqu'elles fonctionnent en mode moteur, notamment au démarrage du turbomoteur.
Avantageusement, l'architecture selon l'invention présente des synergies entre ses différents organes, et notamment entre les sources principales (premières et deuxièmes machines électriques) et sources annexes (source d'énergie auxiliaire) pour l'alimentation en énergie électrique de l'ensemble des consommateurs des réseaux de distribution électrique dans les différentes phases de fonctionnement, ce qui permet une optimisation de la masse et du volume de cette dernière, notamment grâce à la mutualisation des équipements pour effectuer différentes fonctions au sein de l'aéronef.
L'architecture selon l'invention garantit la disponibilité des différentes fonctions au sein de l'aéronef, et assure le fonctionnement sécurisé de l'aéronef.
Avantageusement, l'architecture selon l'invention peut être reconfigurée, ce qui permet une disponibilité et une sûreté de fonctionnement adaptée aux besoins de l'aéronef.
La gestion énergétique et le dimensionnement de l'architecture selon l'invention sont optimisés, notamment grâce à la présence de sources annexes sur le réseau de distribution électrique propulsif. Ceci permet avantageusement une optimisation de la masse et du volume de l'architecture. En effet, il est possible de choisir à chaque instant la source d'énergie électrique la plus adaptée aux besoins de l'aéronef, et la meilleure répartition entre les différentes sources (sources dans le turbomoteur (premières et deuxièmes machines électriques) ou sources dans l'aéronef (source d'énergie auxiliaire)).
Avantageusement, le dimensionnement des équipements, par exemple de type moto pompes, du système de régulation électrifié des turbomoteurs est optimisé, notamment grâce à la souplesse de l'alimentation électrique fournie.
Le réseau de distribution électrique propulsif peut être conçu avec des contraintes de qualité réseau moins élevées que celles du réseau de distribution électrique non propulsif. Ceci permet avantageusement de limiter la masse des éléments de filtrage nécessaires pour garantir la qualité du réseau (du fait que ce réseau sera dédié à un nombre de charges ou de sources d'énergie de forte puissance naturellement moins sensibles que les charges de l'aéronef alimentées par le réseau de distribution électrique non propulsif). Ceci permet également de limiter les contraintes sur le pouvoir de coupure des composants de protection du réseau de distribution électrique propulsif (en limitant les courants de défaut), grâce au contrôle des différents convertisseurs électroniques de puissance. Le réseau de distribution électrique couplé à des charges du système de régulation électrifié peut comprendre : un premier sous-réseau de distribution électrique continu, ledit premier sous- réseau de distribution électrique continu étant configuré pour être alimenté par ledit réseau de distribution électrique propulsif ou par ledit réseau de distribution électrique non propulsif, et un deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif.
L'architecture peut également comporter des moyens d'isolation et de coupure configurés pour passer d'une première configuration dans laquelle ledit deuxième sous- réseau de distribution électrique alternatif est couplé à ladite troisième machine électrique de sorte à être alimenté par ladite troisième machine électrique, à une seconde configuration dans laquelle ledit deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif est couplé audit premier sous-réseau de distribution électrique continu, via au moins un convertisseur électronique de puissance, de sorte à être alimenté par ledit premier sous-réseau de distribution électrique continu, et inversement.
L'architecture selon l'invention peut comprendre au moins un convertisseur électronique de puissance connectant ledit réseau de distribution électrique propulsif et ledit réseau de distribution électrique non propulsif.
L'architecture selon l'invention peut comprendre au moins un convertisseur électronique de puissance connectant ledit réseau de distribution électrique propulsif et ledit réseau de distribution électrique couplé à des charges dudit système de régulation électrifié.
Selon un mode de réalisation, les premières machines électriques sont mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe. Selon un autre mode de réalisation, les premières machines électriques sont mécaniquement couplées à l'arbre haute pression au moyen d'un premier boîtier d'accessoires.
Selon un mode de réalisation, la ou les deuxièmes machines électriques sont mécaniquement couplées à l'arbre basse pression en liaison directe.
Selon un autre mode de réalisation, la ou les deuxièmes machines électriques sont mécaniquement couplées à l'arbre basse pression au moyen d'un deuxième boîtier d'accessoires.
Les premières machines électriques peuvent être ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres.
Selon un mode de réalisation, les premières machines électriques sont ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres sur le premier boîtier d'accessoires (ségrégation complète).
Selon un autre mode de réalisation, les premières machines électriques sont ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres sur l'arbre haute pression (ségrégation complète). Selon un autre mode de réalisation, les premières machines électriques ont un carter commun sur l'arbre haute pression et sont ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres au moyen de circuits magnétiques et électriques (ségrégation interne). Les circuits magnétiques et électriques magnétiques et électriques peuvent être partiellement ou totalement ségrégués.
Selon un autre mode de réalisation, les premières machines électriques ont un carter commun sur l'arbre haute pression et un circuit magnétique de rotor commun, et sont ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres de façon magnétique et électrique sur un stator.
Selon un autre mode de réalisation, les premières machines électriques ont un carter commun sur l'arbre haute pression et un circuit magnétique de rotor et de stator commun, et sont ségréguées l'une de l'autre ou les unes des autres de façon électrique sur le stator. L'architecture selon l'invention peut comprendre une pluralité de sources d'énergie auxiliaire.
Les sources d'énergie auxiliaires peuvent comprendre un ou une pluralité d'éléments de stockage d'énergie réversibles et/ou une ou une pluralité de machines électriques auxiliaires et/ou une ou une pluralité de piles à combustibles. Les sources d'énergie auxiliaire comprenant des éléments de stockage d'énergie réversibles permettent avantageusement à l'architecture de pouvoir stocker l'énergie prélevée sur les arbres haute pression et basse pression du turbomoteur dans les phases de prélèvement, et sur les autres sources d'énergie auxiliaire, pour la réutiliser dans d'autres phases.
Le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles peuvent comprendre des batteries et/ou des super-condensateurs.
Selon un mode de réalisation dans lequel le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles sont des super-condensateurs, les moyens électroniques de conversion d'énergie comprennent des convertisseurs électroniques de puissance continu-continu réversibles couplés entre le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles et le réseau de distribution électrique propulsif.
Selon un mode de réalisation dans lequel le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles sont des batteries, les moyens électroniques de conversion d'énergie comprennent des convertisseurs électroniques de puissance continu-continu réversibles couplés entre le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles et le réseau de distribution électrique propulsif.
Selon un autre mode de réalisation dans lequel le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles sont des batteries, le ou les éléments de stockage d'énergie réversibles sont couplés directement au réseau de distribution électrique propulsif.
La ou les sources d'énergie auxiliaires peuvent être agencées dans l'aéronef, c'est-à-dire que la ou les sources d'énergie auxiliaires peuvent ne pas être intégrées dans les turbomoteurs. La ou les sources d'énergie auxiliaires peuvent être mutualisées pour les deux turbomoteurs.
Selon un mode de réalisation, les moyens électroniques de conversion d'énergie sont agencés à proximité des premières et deuxièmes machines électriques.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens électroniques de conversion d'énergie sont agencés à distance des premières et deuxièmes machines électriques, par exemple dans le turbomoteur, notamment dans la nacelle, ou dans l'aéronef.
Le réseau de distribution électrique propulsif peut comprendre : un premier sous-réseau de distribution électrique propulsif couplé aux premières et deuxièmes machines électriques, et un deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif couplé à ladite source d'énergie auxiliaire.
L'architecture peut en outre comprendre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre les premier et deuxième sous-réseaux de distribution électrique propulsifs et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre lesdits premier et deuxième sous-réseaux de distribution électrique propulsifs.
Les premières et deuxièmes machines électriques peuvent être reliées en parallèle, via des convertisseurs électroniques de puissance associés, au premier sous-réseau de distribution électrique propulsif.
L'architecture peut comprendre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre chaque première machine électrique avec son convertisseur électronique de puissance associé et le premier sous-réseau de distribution électrique propulsif et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre chaque première machine électrique et le sous-réseau de distribution électrique propulsif.
L'architecture peut comprendre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre la ou les deuxièmes machines électriques avec leurs convertisseurs électronique de puissance associés et le premier sous-réseau de distribution électrique propulsif et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre la ou les deuxièmes machines électriques et le sous-réseau de distribution électrique propulsif.
Les premières et deuxièmes machines électriques peuvent être couplées au premier sous-réseau de distribution électrique propulsif au moyen des moyens électroniques de conversion d'énergie.
Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre des convertisseurs électroniques de puissance continu-alternatif couplés entre les premières machines électriques et le réseau de distribution électrique propulsif.
Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre un convertisseur électronique de puissance continu-alternatif couplé entre la ou les deuxièmes machines électriques et le réseau de distribution électrique propulsif.
L'architecture peut comprendre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre la source d'énergie auxiliaire et le deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre la source d'énergie auxiliaire et le sous-réseau de distribution électrique propulsif.
La source d'énergie auxiliaire peut être couplée au deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif par les moyens électroniques de conversion d'énergie. Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre un convertisseur électronique de puissance couplé entre la source d'énergie auxiliaire et le réseau de distribution électrique propulsif. Ce convertisseur électronique de puissance est continu-continu lorsque la source d'énergie auxiliaire est de type batterie ou super condensateur. Ce convertisseur électronique de puissance est continu-alternatif lorsque la source d'énergie auxiliaire est de type démarreur-générateur.
Le premier sous-réseau de distribution électrique propulsif peut être agencé dans le turbomoteur.
Le deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif peut être agencé dans l'aéronef, c'est-à-dire que le deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif n'est pas agencé dans le turbomoteur. Selon un mode de réalisation, le réseau de distribution électrique propulsif est configuré pour alimenter directement une partie des charges de l'aéronef.
La ou les machines électriques auxiliaires peuvent être couplées à un ou une pluralité de groupes auxiliaires de puissance.
L'architecture peut comprendre au moins un groupe auxiliaire de puissance couplé avec un démarreur-générateur, ledit groupe auxiliaire de puissance étant couplé au réseau de distribution électrique propulsif, via au moins un convertisseur électronique de puissance continu-alternatif. Le convertisseur électronique de puissance continu- alternatif peut être configuré pour fournir de la puissance au démarreur-générateur pour démarrer le groupe auxiliaire de puissance et pour fournir de la puissance au réseau de distribution électrique propulsif lorsque le groupe auxiliaire de puissance est démarré.
L'architecture peut comprendre un pont de diodes agencé entre le groupe auxiliaire de puissance et le réseau de distribution électrique propulsif.
Le convertisseur électronique de puissance continu-alternatif peut être configuré pour, une fois le groupe auxiliaire de puissance démarré, alimenter des machines électriques de l'aéronef, telles que des compresseurs d'un système de conditionnement d'air de l'aéronef.
La tension du premier sous-réseau de distribution électrique continu peut être inférieure ou égale à la tension du réseau de distribution électrique propulsif.
Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre un convertisseur électronique de puissance continu-continu couplé entre le premier sous- réseau de distribution électrique continu et le réseau de distribution électrique propulsif.
Le convertisseur électronique de puissance continu-continu peut présenter une isolation galvanique. Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre un convertisseur électronique de puissance couplé entre le premier sous-réseau de distribution électrique continu et le réseau de distribution électrique non propulsif. Selon un mode de réalisation dans lequel le réseau de distribution électrique non propulsif est un réseau de distribution électrique continu, le convertisseur électronique de puissance est un convertisseur électronique de puissance continu-continu.
Selon un mode de réalisation dans lequel le réseau de distribution électrique non propulsif est un réseau de distribution électrique alternatif, le convertisseur électronique de puissance est un convertisseur électronique de puissance continu- alternatif.
La troisième machine électrique peut être une machine à aimants permanents. Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre des convertisseurs électroniques de puissance continu-alternatif agencés en parallèle entre le premier sous-réseau de distribution électrique continu et le deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif. Les moyens électroniques de conversion d'énergie peuvent comprendre au moins un ou des convertisseurs électroniques de puissance couplés entre le réseau de distribution électrique non propulsif et le réseau distribution électrique propulsif.
Les convertisseurs électroniques de puissance peuvent être reliés entre eux en parallèle. Les convertisseurs électroniques de puissance peuvent être réversibles. Les convertisseurs électroniques de puissance peuvent présenter une isolation galvanique. Ceci permet de garantir la non-propagation de certains types de défaut de l'un des réseaux de distribution électrique vers l'autre.
Selon un mode de réalisation dans lequel le réseau de distribution électrique non propulsif est un réseau de distribution électrique continu, les convertisseurs électroniques de puissance sont des convertisseurs électroniques de puissance continu- continu.
Selon un mode de réalisation dans lequel le réseau de distribution électrique non propulsif est un réseau de distribution électrique alternatif, les convertisseurs électroniques de puissance sont des convertisseurs électroniques de puissance continu- alternatif. Ces convertisseurs peuvent être synchronisés avec le groupe auxiliaire de puissance ou avec des sources externes, pour éviter les chutes de tension d'alimentation des charges pendant les commutations des sources, ou pour permettre de gérer et d'optimiser la consommation selon les différentes sources d'énergie.
L'invention concerne également un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique comprenant deux turbomoteurs, chaque turbomoteur comprenant un arbre haute pression et un arbre basse pression, et pour chaque turbomoteur, ledit aéronef comprend une architecture propulsive hybride selon l'invention.
Selon un mode de réalisation, le réseau de distribution électrique propulsif d'un premier turbomoteur est couplé au réseau de distribution électrique propulsif d'un deuxième turbomoteur. L'aéronef comprend en outre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre les réseaux de distribution électrique propulsifs des premier et deuxième turbomoteurs et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre ces réseaux de distribution électrique.
Selon un autre mode de réalisation, les réseaux de distribution électrique propulsifs des premier et deuxième turbomoteurs sont indépendants et ségrégués. L'aéronef peut en outre comprendre un réseau de distribution électrique non propulsif de secours. Le réseau de distribution électrique non propulsif de secours peut être alimenté par les réseaux de distribution électrique non propulsifs des deux turbomoteurs. Le réseau de distribution électrique non propulsif d'un premier turbomoteur peut être ségrégué du réseau de distribution électrique non propulsif d'un deuxième turbomoteur. Les charges peuvent comporter un système de contrôle de l'environnement de l'aéronef (ECS, acronyme de l'expression anglaise « Environmental Control System »), qui contrôle la pression et la température de la cabine de l'aéronef, et le convertisseur électronique de puissance peut être configuré pour fonctionner comme démarreur du groupe auxiliaire de puissance, et comme convertisseur électronique de puissance du système de contrôle de l'environnement de l'aéronef lorsqu'il est connecté audit système de contrôle de l'environnement de l'aéronef. Le groupe auxiliaire de puissance peut être configuré pour être commuté sur un pont de diodes pour fournir de l'énergie électrique continue au deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif. Les réseaux de distribution électrique propulsifs et les réseaux de distribution électrique non propulsifs peuvent être ségrégués et isolés galvaniquement.
Ceci permet de garantir une qualité réseau compatible avec les contraintes normatives sur les réseaux de distribution électrique propulsifs, tout en limitant les contraintes de filtrage sur les réseaux de distribution électrique propulsifs, les réseaux de distribution électrique propulsifs n'alimentant que des équipements de puissance élevée qui sont peu sensibles aux interférences électromagnétiques (EMI, acronyme de l'expression anglaise « ElectroMagnetic Interférence »).
Ceci permet également de référencer les réseaux de distribution électrique non propulsifs à la structure de l'aéronef, afin de faciliter la mise en œuvre de protections et de limiter la masse du câblage des charges de faible puissance (par utilisation du retour de courant par l'aéronef), tout en garantissant une forte disponibilité des réseaux de distribution électrique propulsifs à l'aide des réseaux de distribution électrique propulsifs isolés de l'aéronef. Les réseaux de distribution électrique propulsifs et le réseau de distribution électrique couplé à des charges du système de régulation électrifié peuvent être ségrégués et isolés galvaniquement. Les réseaux de distribution électrique non propulsifs peuvent être des réseaux de distribution électrique alternatifs. Dans ce cas, les réseaux de distribution électrique non propulsifs et le deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif peuvent être synchronisés et couplés en parallèle. Le groupe auxiliaire de puissance peut être une pile à combustible. Dans ce cas, l'architecture comporte un convertisseur électronique de puissance continu-continu agencé entre le groupe auxiliaire de puissance et le réseau de distribution électrique propulsif. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement une architecture propulsive hybride selon un mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 2-6] les figures 2 à 6 représentent schématiquement des modes de réalisation des premières machines électriques de l'architecture propulsive hybride selon l'invention,
[Fig. 7] la figure 7 représente schématiquement une architecture propulsive hybride selon un autre mode de réalisation de l'invention,
[Fig. 8] la figure 8 représente schématiquement une architecture propulsive hybride selon un autre mode de réalisation de l'invention, et [Fig. 9] la figure 9 représente schématiquement la mutualisation d'un convertisseur électronique de puissance entre une machine électrique auxiliaire et une charge de l'aéronef.
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION
La figure 1 représente une architecture électrique pour un aéronef de type bimoteurs à propulsion hybride thermique/électrique. L'architecture n'est ici décrite et représentée que pour un des deux turbomoteurs de l'aéronef, mais est composée de deux parties quasiment symétriques associées à chaque turbomoteur. Bien que non représentée, la partie associée au deuxième turbomoteur de l'architecture est répétée en miroir. L'architecture comporte une partie associée au premier turbomoteur 10, une partie associée à l'aéronef 12, et une partie associée au deuxième turbomoteur (non représentée). Les traits A, B en pointillés représentent la séparation entre les deux turbomoteurs et l'aéronef.
L'architecture comprend deux machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées, par accouplement direct ou par le biais d'une boîte de réduction, i.e. un système d'engrenages, à un arbre haute pression du turbomoteur. Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP est configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique. Autrement dit, les machines électriques MG1 HP, MG2 HP assurent des fonctions d'injection et de prélèvement de puissance mécanique dédiées aux besoins propulsifs du turbomoteur, incluant l'injection de puissance pour le démarrage, et constituant une hybridation parallèle du turbomoteur. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP assurent également des fonctions de génération de puissance électrique (non propulsive) pour les besoins de l'aéronef et du turbomoteur, notamment pour des équipements d'un système de régulation électrifié du turbomoteur.
Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont donc des sources électriques lorsqu'elles fonctionnent en mode générateur, et des charges lorsqu'elles fonctionnent en mode moteur, notamment au démarrage du turbomoteur.
Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe. En variante, les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont mécaniquement couplées à l'arbre haute pression au moyen d'un boîtier d'accessoires (AGB, acronyme de l'expression anglaise « Accessory Gear Box »). Le boîtier d'accessoires peut être dédié aux machines électriques MG1 HP, MG2 HP. En particulier, un renvoi d'angle peut être agencé entre chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP et l'arbre haute pression.
Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP peuvent être ségréguées l'une de l'autre. En particulier, comme représenté sur les figures 2 à 6, différentes configurations sont possibles selon le degré de ségrégation souhaité.
La figure 2 représente les machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées à l'arbre haute pression au moyen d'un boîtier d'accessoires 14. L'entrée mécanique 16 du boîtier d'accessoires 14 est destinée à être couplée à l'arbre haute pression. Une première sortie mécanique 18 du boîtier d'accessoires 14 est couplée à la machine électrique MG1 HP, et une deuxième sortie mécanique 20 du boîtier d'accessoires 14 est couplée à la machine électrique MG2 HP. Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP comporte un stator 22a, 22b, un rotor 24a, 24b, un carter 28a, 28b qui lui est propre. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont ségréguées l'une de l'autre sur le boîtier d'accessoires 14. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP peuvent avoir des vitesses de rotation différentes de la vitesse de rotation de l'arbre haute pression selon le rapport de multiplication défini par le boîtier d'accessoires 14. La figure 3 représente les machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées à l'arbre haute pression 26 en liaison directe. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP tournent à la même vitesse que l'arbre haute pression. Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP comporte un stator 22a, 22b, un rotor 24a, 24b, et un carter 28a, 28b qui lui est propre. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont ségréguées l'une de l'autre sur l'arbre haute pression 26.
La figure 4 représente les machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées à l'arbre haute pression 26 en liaison directe. Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP comporte un stator 22a, 22b et un rotor 24a, 24b qui lui est propre, et un carter 28 qui est commun aux deux machines électriques. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont ségréguées l'une de l'autre, de façon interne, au moyen des circuits magnétiques et électriques (dont les détails ne sont pas représentés).
La figure 5 représente les machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées à l'arbre haute pression 26 en liaison directe. Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP comporte un stator 22a, 22b qui lui est propre, et un rotor 24 et un carter 28 qui sont communs aux deux machines électriques, ainsi qu'un circuit magnétique de rotor commun (dont les détails ne sont pas représentés). Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont ségréguées l'une de l'autre de façon magnétique et électrique sur les stators 22a, 22b.
La figure 6 représente les machines électriques MG1 HP, MG2 HP mécaniquement couplées à l'arbre haute pression 26 en liaison directe. Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP comportent un stator 22, un rotor 24 et un carter 28 qui sont communs aux deux machines électriques, ainsi qu'un circuit magnétique de stator et de rotor commun (dont les détails ne sont pas représentés). Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP sont ségréguées l'une de l'autre de façon électrique sur le stator 22.
L'architecture comprend au moins une machine électrique MG BP mécaniquement couplée, par accouplement direct ou par le biais d'une boîte de réduction, à un arbre basse pression du turbomoteur. Bien que non représenté, l'architecture peut comprendre une pluralité de machines électriques MG BP mécaniquement couplées à un arbre basse pression du turbomoteur. Ici, seule une machine électrique MG BP est représentée. La machine électrique MG BP est configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique. Autrement dit, la machine électrique MG BP assure des fonctions d'injection et de prélèvement de puissance mécanique dédiées aux besoins propulsifs du turbomoteur , et constituant une hybridation parallèle du turbomoteur. La machine électrique MG BP assure également des fonctions de génération de puissance électrique (non propulsive) pour les besoins de l'aéronef et du turbomoteur, notamment pour des équipements du système de régulation électrifié du turbomoteur.
La machine électrique MG BP est une source électrique lorsqu'elle fonctionne en mode générateur, et une charge lorsqu'elle fonctionne en mode moteur.
La machine électrique MG BP peut être mécaniquement couplée à l'arbre basse pression en liaison directe. En variante, la machine électrique MG BP est mécaniquement couplée à l'arbre basse pression au moyen d'un boîtier d'accessoires. Le boîtier d'accessoires peut être dédié à machine électrique MG BP. En particulier, un renvoi d'angle peut être agencé entre la machine électrique MG BP et l'arbre basse pression.
Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre. En particulier, selon le degré de ségrégation souhaité, les différentes configurations représentées sur les figures 2 à 6 pour les machines électriques MG1 HP et MG2 HP sont possibles pour les machines électriques MG BP.
Par analogie à la figure 2, les machines électriques MG BP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre basse pression au moyen d'un boîtier d'accessoires, dont l'entrée mécanique est destinée à être couplée à l'arbre basse pression. Une première sortie mécanique du boîtier d'accessoires est destinée à être couplée à une première machine électrique MG BP, et une deuxième sortie mécanique du boîtier d'accessoires est destinée à être couplée à une deuxième machine électrique MG BP. Chaque machine électrique MG BP peut comporter un stator, un rotor, et un carter qui lui est propre. Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre sur le boîtier d'accessoires. Les machines électriques MG BP peuvent avoir des vitesses de rotation différentes de la vitesse de rotation de l'arbre haute pression selon le rapport de multiplication défini par le boîtier d'accessoires.
Par analogie à la figure 3, les machines électriques MG BP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre basse pression en liaison directe. Les machines électriques MG BP peuvent tourner à la même vitesse que l'arbre basse pression. Chaque machine électrique MG BP peut comporter un stator, un rotor, et un carter qui lui est propre. Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre sur l'arbre haute pression.
Par analogie à la figure 4, les machines électriques MG BP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe. Chaque machine électrique MG BP peut comporter un stator et un rotor qui lui est propre, et un carter qui est commun aux deux machines électriques. Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre, de façon interne, au moyen des circuits magnétiques et électriques.
Par analogie à la figure 5, les machines électriques MG BP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe. Chaque machine électrique MG BP peut comporter un stator qui lui est propre, et un rotor et un carter qui sont communs aux deux machines électriques, ainsi qu'un circuit magnétique de rotor commun. Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre de façon magnétique et électrique sur les stators.
Par analogie à la figure 6, les machines électriques MG BP peuvent être mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe. Les machines électriques MG BP peuvent comporter un stator un rotor et un carter qui sont communs aux deux machines électriques, ainsi qu'un circuit magnétique de stator et de rotor commun. Les machines électriques MG BP peuvent être ségréguées l'une de l'autre de façon électrique sur le stator.
L'architecture comprend des sources d'énergie auxiliaires 30 afin de disposer de sources supplémentaires (liées à la notion d'hybridation) lors de phases d'injection de puissance vers les arbres haute pression et basse pression du turbomoteur, et d'alimenter un réseau de distribution électrique propulsif 32 si les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP ne sont pas disponibles (lorsque les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP sont utilisées pour l'injection de puissance et ne peuvent donc elles-mêmes fournir de l'énergie, ou lorsque le turbomoteur est éteint ou en panne). En particulier, les sources d'énergie auxiliaires 30 sont couplées au réseau de distribution électrique propulsif 32 et configurées pour fournir de l'énergie aux machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP lorsque ces machines électriques fonctionnent en mode moteur et pour alimenter le réseau de distribution électrique propulsif 32 lorsque les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP ne sont pas disponibles.
Les sources d'énergie auxiliaires 30 peuvent être utilisées même si les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP sont théoriquement disponibles, à des fins d'optimisation énergétique ou de dimensionnement. Par exemple, il peut être moins coûteux énergétiquement de prélever de l'énergie sur les sources d'énergie auxiliaires 30 que sur les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP du turbomoteur dans certaines phases. De même, il peut être moins coûteux de réduire la puissance des machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP (i.e. des machines électriques principales), et d'utiliser les sources d'énergie auxiliaires 30 (i.e. des sources annexes) pour apporter un complément d'énergie.
Les sources d'énergie auxiliaires 30 peuvent comprendre des éléments de stockage d'énergie réversibles 34, 34' (l'élément de stockage 34' étant couplé au réseau de distribution électrique 32' du deuxième turbomoteur). Les éléments de stockage 34 peuvent comprendre des batteries et/ou des super-condensateurs. Comme représenté sur la figure 1, les éléments de stockage 34 sont de préférence agencés dans la partie aéronef 12 de l'architecture, et non pas dans la partie turbomoteur 10. Les éléments de stockage 34 peuvent être mutualisés entre les deux parties associées aux turbomoteurs de l'architecture. En variante, comme représenté sur la figure 1, les éléments de stockage 34, 34' sont indépendants pour chaque turbomoteur.
Les sources d'énergie auxiliaires 30 peuvent comprendre une ou des machines électriques auxiliaires APU SGI qui sont des groupes auxiliaires de puissance 36. Les machines électriques APU SGI peuvent être utilisées pour démarrer ces groupes auxiliaires de puissance 36. Comme représenté sur la figure 1, les machines électriques auxiliaires APU SGI peuvent être agencées dans la partie aéronef 12 de l'architecture, et non pas dans la partie turbomoteur 10. Les machines électriques auxiliaires APU SGI peuvent être mutualisées entre les deux parties associées aux turbomoteurs de l'architecture, comme représenté sur la figure 1. Les variantes de mutualisation représentées en figure 4, 5 et 6 peuvent s'appliquer aux machines électriques auxiliaires APU SGI. En variante représentée sur les figures 2 et 3, les machines électriques auxiliaires APU SGI peuvent être indépendantes pour chaque turbomoteur.
Les sources d'énergie auxiliaires 30 peuvent comprendre une ou des piles à combustibles (non représentées). Les piles à combustibles peuvent être localisées dans l'aéronef, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas agencées dans le turbomoteur. Les piles à combustibles peuvent être mutualisées entre les deux parties associées aux turbomoteurs de l'architecture, ou peuvent être indépendantes pour chaque turbomoteur. Sur l'architecture de la figure 1, les piles à combustibles peuvent remplacer le groupe auxiliaire de puissance 36.
L'architecture comprend des moyens électroniques de conversion d'énergie couplés aux machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP, aux sources d'énergie auxiliaires 30 et au réseau de distribution électrique propulsif 32. Les moyens électroniques de conversion d'énergie sont associés aux sources d'énergie auxiliaires 30 pour contrôler l'énergie et le réseau de distribution électrique propulsif 32 associé. Les moyens électroniques de conversion d'énergie (i.e. de l'électronique de puissance) comportent des convertisseurs électroniques de puissance.
Chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP est couplée au réseau de distribution électrique propulsif 32 par au moins un ou par plusieurs convertisseurs 38a, 38b électroniques de puissance réversibles agencés en parallèle. Le réseau de distribution électrique propulsif 32 étant un réseau de distribution électrique continu, ces convertisseurs 38a, 38b sont des convertisseurs continu-alternatif (DC/AC sur la figure 1, acronyme des termes anglais « Direct Current », DC, et « Alternative Current », AC). Ces convertisseurs 38a, 38b assurent une fonction de contrôle de la puissance électrique prélevée ou envoyée vers les machines électriques MG1 HP, MG2 HP pour assurer les fonctions de celles-ci. La machine électrique MG BP est couplée au réseau de distribution électrique propulsif 32 par au moins un ou par plusieurs convertisseurs 40 électroniques de puissance réversibles agencés en parallèle. Le réseau de distribution électrique propulsif 32 étant un réseau de distribution électrique continu, ces convertisseurs 40 sont des convertisseurs DC/AC. Ces convertisseurs 40 assurent une fonction de contrôle de la puissance électrique prélevée ou envoyée vers la machine électrique MG BP pour assurer les fonctions de celle-ci.
Les convertisseurs 38a, 38b, 40 sont connectés au réseau de distribution électrique propulsif 32 fournissant la puissance nécessaire ou transférant la puissance électrique provenant des machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP vers les éléments de stockage 34, 34' ou vers des consommateurs (i.e. des charges). Ces convertisseurs 38a, 38b, 40 participent également à la stabilisation du réseau de distribution électrique propulsif 32. Ces convertisseurs 38a, 38b, 40 peuvent être localisés à proximité, et notamment au plus près possible (par exemple intégrées), des machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP. En variante, ces convertisseurs 38a, 38b, 40 peuvent être agencés à distance des machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP, c'est-à-dire être délocalisés dans un autre emplacement du turbomoteur, par exemple dans le compartiment de la soufflante, dans le cœur ou dans un pylône du turbomoteur, ou encore dans l'aéronef (c'est-à-dire à l'extérieur du turbomoteur).
Lorsque les éléments de stockage 34, 34' sont des super-condensateurs, ces derniers sont reliés au réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' par un ou des convertisseurs 42, 42' électroniques de puissance continu-continu (DC/DC sur la figure 1) réversibles. Ces convertisseurs 42, 42' assurent une fonction de contrôle de l'énergie électrique prélevée ou envoyée vers les éléments de stockage 34, 34' pour assurer les fonctions de ceux-ci. Ces convertisseurs 42, 42' peuvent également participer à la stabilisation du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32'.
Lorsque les éléments de stockage 34, 34' sont des batteries, ces derniers peuvent être reliés au réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' par un ou des convertisseurs 42, 42' électroniques de puissance DC/DC réversibles (le convertisseur 42' étant couplé au réseau de distribution électrique propulsif 32' et aux éléments de stockage 34' associés au deuxième turbomoteur). En variante, les batteries peuvent être couplées directement au réseau de distribution électrique propulsif 32, 32'.
L'architecture comprend donc, pour chaque turbomachine, un réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' continu haute tension. Le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' est destiné à alimenter des équipements liés au système propulsif.
Les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP et les sources d'énergie auxiliaires 30 sont reliées au réseau de distribution électrique propulsif 32, 32', éventuellement par l'intermédiaire de leurs convertisseurs 38a, 38b, 40, 42, 42'. La tension U du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' est régulée autour d'une valeur prédéterminée comprise entre 540 V DC et 1000 V DC, en versions 0 V DC et + U VDC, ou ± U / 2 V DC. La régulation de la tension du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' est assurée par les convertisseurs 38a, 38b, 40, 42, 42', 74, 74'.
Le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' comporte un premier sous-réseau de distribution électrique propulsif 44 localisé dans le turbomoteur et sur lequel sont connectées en parallèle les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, MG BP associées à leurs convertisseurs 38a, 38b, 40. Sur la figure 1, le premier sous-réseau de distribution électrique propulsif 44 est agencé dans la partie turbomoteur 10 de l'architecture, et non pas dans la partie aéronef 12.
Des moyens d'isolation et de coupure 48a, 48b, 50 sont agencés entre chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP, MG BP et le premier sous-réseau de distribution électrique propulsif 44 de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre chaque machine électrique MG1 HP, MG2 HP, MG BP avec son convertisseur associé et le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32'. Les moyens d'isolation et de coupure 48a, 48b, 50 ont des fonctions de reconfiguration et de protection du premier sous-réseau de distribution électrique propulsif 44. Les moyens d'isolation et de coupure 48a, 48b, 50 peuvent être installés dans un boîtier de distribution local 49, tel que représenté sur les figures 1, 7 et 8.
Le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' comporte également un second sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' localisé dans l'aéronef et sur lequel sont connectées les sources d'énergie auxiliaires 30 associées à leurs convertisseurs 42, 42', 74, 74'. Sur la figure 1, le second sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' est agencé dans la partie aéronef 12 de l'architecture, et non pas dans la partie turbomoteur 10.
Des moyens d'isolation et de coupure 52 sont agencés entre les sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 44, 46 (les moyens d'isolation et de coupure 52' étant agencés entre les sous-réseaux de distribution électrique propulsifs du réseau de distribution électrique propulsif 32' du deuxième turbomoteur). Ces moyens d'isolation et de coupure 52 sont configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre les sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 44, 46. Les moyens d'isolation et de coupure 52 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 44, 46.
Des moyens d'isolation et de coupure 54, 54' sont agencés entre les éléments de stockage 34, 34' (et les convertisseurs associés 42, 42') et les sous-réseaux de distribution électrique propulsif 46, 46' (les moyens d'isolation et de coupure 54' étant couplés entre les éléments de stockage 34' et le réseau de distribution électrique propulsif 32' du deuxième turbomoteur). Ces moyens d'isolation et de coupure 54 sont configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre les éléments de stockage 34 et le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46.
Comme représenté sur la figure 1, les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs sont indépendants et ségrégués. Le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46 du premier turbomoteur ne peut pas être relié directement au sous-réseau de distribution électrique propulsif 46' du deuxième turbomoteur.
En variante (non représentée), les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs sont connectés entre eux. Des moyens d'isolation et de coupure sont agencés entre les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs, et sont configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs. Ces moyens d'isolation et de coupure ont des fonctions de reconfiguration et de protection des réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs. La connexion entre les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs peut être dans un état ouvert ou fermé. Les réseaux de distribution électrique propulsifs 32, 32' des turbomoteurs peuvent être directement reliés électriquement et échanger de la puissance électrique. Par exemple, des éléments de stockage 34' du réseau de distribution électrique propulsif 32' du deuxième turbomoteur peuvent contribuer à la fourniture de puissance à une machine électrique MG1 HP, MG2 HP, MG BP du premier turbomoteur 10.
L'architecture comprend un réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' (le réseau 56' étant le réseau de distribution électrique non propulsif associé au deuxième turbomoteur) configuré pour alimenter des charges de l'aéronef. Les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' sont ségrégués. Des moyens d'isolation et de coupure 104 peuvent être agencés entre les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' . Les moyens d'isolation et de coupure 104 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56'.
L'aéronef peut en outre comprendre un réseau de distribution électrique non propulsif de secours (ou d'urgence) 58. Le réseau de distribution électrique non propulsif de secours 58 est indépendant des réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56'. Le réseau de distribution électrique non propulsif de secours 58 peut être alimenté par les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' .
Les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' alimentent, par le biais des sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 46, 46' et des convertisseurs 60, 60', les charges de l'aéronef.
Comme représenté sur les figures 1 et 7, les réseaux de distribution électrique non propulsifs 56, 56' peuvent être alimentés par des sources externes 62, 62' et/ou par une ou des machines électriques auxiliaires APU SG2 qui sont couplées à un ou des groupes auxiliaires de puissance 64 et/ou par les sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 46, 46', via les convertisseurs 60, 60'. Le groupe auxiliaire de puissance 64 peut être confondu avec le groupe auxiliaire de puissance 36, sur lequel une pluralité de machines électriques du type démarreur-générateur sont installées.
Comme représenté sur la figure 8, les sous-réseaux de distribution électrique propulsifs 46, 46' peuvent être alimentés directement par les sources externes 62, 62'. Des moyens d'isolation et de coupure 63, 63' peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et les sources externes 62, 62', de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre les sources externes 62, 62'et les réseaux de distribution électrique propulsifs 46, 46'.
Comme représenté sur la figure 1, les machines électriques auxiliaires APU SG2 peuvent être agencées dans la partie aéronef 12 de l'architecture, et non pas dans la partie turbomoteur 10. Les machines électriques auxiliaires APU SG2 peuvent être mutualisées entre les deux parties associées aux turbomoteurs de l'architecture, comme représenté sur la figure 1. En variante, les machines électriques auxiliaires APU SG2 peuvent être indépendantes pour chaque turbomoteur. Comme représenté sur la figure 8, la machine électrique auxiliaire APU SG2 est connectée uniquement au réseau de distribution électrique non propulsif 56. Les machines électriques auxiliaires APU SG2 peuvent être couplées à un ou des convertisseurs 66 électroniques de puissance DC/AC.
La liaison entre le réseau de distribution électrique propulsif 32 et le réseau de distribution électrique non propulsif 56 peut être réalisée par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs convertisseurs 60, 60' électroniques de puissance (les convertisseurs 60' étant connectés aux réseaux de distribution électrique propulsif 32' et non propulsif 56' associés au deuxième turbomoteur ) reliés en parallèles. Ces convertisseurs 60, 60' peuvent être réversibles, ou non réversibles.
Des moyens d'isolation et de coupure 102, 102' peuvent être agencés entre le sous- réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et le convertisseur 60, 60' (les moyens d'isolation et de coupure 102' étant connectés au réseau de distribution électrique propulsif 32' et aux convertisseurs 60' associés au deuxième turbomoteur), de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre les réseaux de distribution électrique 32, 56. Les moyens d'isolation et de coupure 102 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des réseaux de distribution électrique 32, 56. Le réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' peut être un réseau de distribution électrique DC ou AC.
Les convertisseurs 60, 60' peuvent donc être des convertisseurs DC/DC ou DC/AC. Sur la figure 1, les convertisseurs 60, 60' sont des convertisseurs DC/DC.
Lorsque le réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' est un réseau de distribution électrique DC, les convertisseurs 60, 60' peuvent présenter une isolation galvanique, et ainsi être des convertisseurs isolés. Ceci permet de garantir la non- propagation de certains types de défaut de l'un des réseaux de distribution électrique vers l'autre.
Lorsque le réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' est un réseau de distribution électrique AC, les convertisseurs 60, 60' sont des convertisseurs DC/AC, avec une isolation galvanique. Ceci permet de synchroniser en phase et en fréquence le réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' avec le groupe auxiliaire de puissance 64 (qui ne nécessite alors pas de convertisseur électronique de puissance associé). Le groupe auxiliaire de puissance 64 peut alors être générateur AC. Cette synchronisation peut permettre : soit de réaliser une transition de type NBPT (acronyme de l'expression anglaise « No Break Power Transfer » signifiant Transfert de Puissance Sans Coupure) entre les deux sources (convertisseurs 60, 60' et machines électriques auxiliaires APU SG2), ce qui permet de ne pas couper l'alimentation électrique des charges de l'aéronef pendant le changement de source, soit d'utiliser les deux sources en parallèle.
Les convertisseurs isolés (DC/DC isolés ou DC/AC isolés) permettent de référencer le potentiel du réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' à la structure de l'aéronef, c'est-à-dire à la masse mécanique de l'aéronef. Ceci permet d'utiliser la structure de l'aéronef pour assurer le retour de courant pour les charges de faibles puissances (par exemple, courant monophasé en AC, ou 0 V / + 270 V ou 0 V / - 270 V en DC). Ceci permet également de garantir une protection (par exemple par disjoncteur, ou par RCCB (acronyme de l'expression anglaise « Remote-Current Circuit Breaker » signifiant disjoncteur de courant commandable à distance), ou par fusibles) simple, rapide et efficace du réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' en cas de défaut. En outre, ceci permet de choisir un référencement du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' à la masse de l'aéronef qui soit différent de celui du réseau de distribution électrique non propulsif 56, 56' : le réseau de distribution électrique impédant par rapport à la masse permettant d'assurer une plus grande disponibilité du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32', et le réseau de distribution électrique référencé à la masse permettant de garantir une protection plus aisée du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32'.
Comme représenté sur les figures 7 et 8 qui représentent des variantes de l'architecture de la figure 1, une partie des charges 68, 70, 72, 68', 70', 72' de l'aéronef peuvent également être alimentées directement depuis le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' (les charges 68', 70', 72' étant couplées au réseau de distribution électrique propulsif 32' du deuxième turbomoteur), et notamment depuis le sous- réseau de distribution électrique propulsif 46. De façon avantageuse, lorsqu'une partie des charges est alimentée par le réseau de distribution électrique propulsif 32, 32', les sources externes 62, 62' sont déconnectées, au moyen des moyens d'isolation et de coupure 63, 63', du réseau de distribution électrique propulsif 32, 32'.
Les charges 68, 70, 72 peuvent comprendre un WIPS (acronyme de l'expression anglaise « Wing Ice Protection System » signifiant système de protection des ailes contre le givre), un ECS (acronyme de l'expression anglaise « Environmental Control System » signifiant système de contrôle de l'environnement de l'aéronef), qui contrôle la pression et la température de la cabine de l'aéronef, ou un etaxi (un système de taxiage électrique par les roues). En cas de tension plus élevée du réseau de distribution électrique propulsif 32 par rapport au réseau de distribution électrique non propulsif 56, les charges de plus forte puissance peuvent avantageusement être alimentées depuis le réseau de distribution électrique propulsif 32, de sorte à limiter les courants transitant dans les harnais alimentant les charges, à diminuer la puissance des convertisseurs DC/DC isolés et à utiliser les chemins d'alimentation de plus fort rendement.
Comme représenté sur les figures 7 et 8, des moyens d'isolation et de coupure 69, 69' peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et les charges 68, 68', de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le réseau de distribution électrique propulsif 32 et les charges 68, 68'.
Comme représenté sur les figures 7 et 8, des moyens d'isolation et de coupure 71, 7 peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et les charges 70, 70', de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le réseau de distribution électrique propulsif 32 et les charges 70, 70'.
Comme représenté sur les figures 7 et 8, des moyens d'isolation et de coupure 73, 73' peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et les charges 72, 72', de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le réseau de distribution électrique propulsif 32 et les charges 72, 72'.
Comme représenté sur la figure 1, les machines électriques auxiliaires APU SGI sont des démarreurs-générateurs des groupes auxiliaires de puissance 36, et sont reliées au réseau de distribution électrique propulsif 32, 32' via des convertisseurs 74, 74' électroniques de puissance DC/AC des démarreurs-générateurs (le convertisseur 74' étant couplé au réseau de distribution électrique propulsif 32' du deuxième turbomoteur). Les liaisons entre les machines électriques auxiliaires APU SGI et chaque convertisseurs 74, 74' peuvent être du type triphasé, c'est-à-dire comporter trois fils comme représenté au départ des stators 22a, 22b et 22 sur les figures 2 à 6. Lorsque la source d'énergie auxiliaire 30 est une pile à combustible, les convertisseurs 74, 74' sont des convertisseurs DC/DC. Le convertisseur 74 est dédié au démarrage du groupe auxiliaire de puissance 36 (en mode démarrage), et, une fois le groupe auxiliaire de puissance 36 démarré, est utilisé pour la fourniture de puissance au réseau de distribution électrique propulsif 32 (en mode génération).
Le convertisseur 74 peut être mutualisé pour d'autres fonctions, en particulier pour le pilotage d'autres moteurs électriques de l'aéronef. Plus précisément, le convertisseur 74 peut être utilisé comme convertisseur de démarrage du groupe auxiliaire de puissance 36, puis, une fois le groupe auxiliaire de puissance 36 démarré et contrôlé à vitesse constante (par un calculateur du groupe auxiliaire de puissance 36), un pont de diodes agencé entre la machine électrique auxiliaire APU SCG1 et le réseau de distribution électrique propulsif 32 peut être utilisé pour fournir une tension DC au réseau de distribution électrique propulsif 32. Les autres convertisseurs 38a, 38b, 40, 42, 60 sur le réseau de distribution électrique propulsif 32 permettent alors de réguler la tension, et ainsi de contrôler les flux de puissance et d'énergie. Lorsque le groupe auxiliaire de puissance 36 n'est pas opérationnel, notamment en vol de l'aéronef, ou lorsque le groupe auxiliaire de puissance 36 fournit de la puissance électrique via le pont de diodes, le convertisseur 74 est alors disponible et peut être utilisé pour alimenter d'autres machines électriques de l'aéronef, comme par exemple des compresseurs d'un système de conditionnement d'air de l'aéronef.
La figure 9 représente un schéma de principe de la mutualisation du convertisseur 74 entre la machine électrique auxiliaire APU SGI et une charge (l'ECS) 70. Lorsque l'interrupteur Kl est ouvert, l'interrupteur K2 est fermé et l'interrupteur K3 est ouvert, le convertisseur 74, ici un onduleur, pilote le démarrage de la machine électrique auxiliaire APU SGI. Lorsque l'interrupteur Kl est ouvert, l'interrupteur K2 est ouvert et l'interrupteur K3 est fermé, le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46 est alimenté par la machine électrique auxiliaire APU SGI. Lorsque l'interrupteur Kl est fermé, l'interrupteur K2 est ouvert et l'interrupteur K3 est fermé, le convertisseur 74 peut être utilisé pour alimenter et contrôler l'ECS 70. Selon l'invention, l'utilisation du pont de diodes permet de fournir un réseau d'alimentation continu, et non pas un réseau alternatif. De plus, le convertisseur 74 est mutualisé avec la machine électrique auxiliaire APU SGI, et non pas avec un démarreur-générateur de l'alimentation principale. En outre, ces fonctions sont redondantes dans l'architecture, ce qui permet de redémarrer la machine électrique auxiliaire APU SGI en vol de l'aéronef par l'un des convertisseurs 74, 74', en ne coupant qu'une partie de l'ECS 70, 70', ou en utilisant le convertisseur 66 pour ne pas couper l'ECS 70, 70'.
Comme représenté sur les figures 1 et 7, des moyens d'isolation et de coupure 106, 106' peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 46, 46' et les convertisseurs 74, 74' (les moyens d'isolation et de coupure 106' étant couplés au réseau de distribution électrique propulsif 32' et au convertisseur 74' associés au deuxième turbomoteur), de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le réseau de distribution électrique propulsif 32 et le groupe auxiliaire de puissance 36. Les moyens d'isolation et de coupure 52, 54, 63, 69, 71, 73, 102, 106 peuvent être installés dans un boîtier de distribution local 99, tel que représenté sur les figures 7 et 8. De même, les moyens d'isolation et de coupure 52', 54', 63', 69', 7 , 73', 102', 106' peuvent être installés dans un boîtier de distribution local 99', tel que représenté sur les figures 7 et 8.
Chaque turbomoteur est muni d'un système de régulation électrifié (ou MEE, acronyme de l'expression anglaise « More Electric Engine »). Ainsi, un certain nombre d'équipements de type actionneurs, ou pompes, ou calculateurs, qui sont présents dans les turbomoteurs doivent être alimentés.
L'architecture comprend un réseau de distribution électrique 76 couplé à des charges du système de régulation électrifié.
Le réseau de distribution électrique 76 comporte un sous-réseau de distribution électrique continu haute tension 78 dédié à une partie des charges 80 du système de régulation électrifié. Par exemple, le sous-réseau de distribution électrique 78 peut être dédié aux géométries variables, ou aux TRAS (acronyme de « Thrust Reverser Actuation System »), ou aux NAI (acronyme de l'expression anglaise « Nacelle Anti-lcing » signifiant antigivrage de la nacelle). La tension du sous-réseau de distribution électrique 78 peut être inférieure ou égale à la tension du réseau de distribution électrique propulsif 32.
Le sous-réseau de distribution électrique 78 peut être alimenté par le réseau de distribution électrique propulsif 32. Un convertisseur 82 électronique de puissance DC/DC peut être couplé entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le réseau de distribution électrique propulsif 32. Le convertisseur 82 peut présenter une isolation galvanique, et donc être un convertisseur isolé.
Des moyens d'isolation et de coupure 98 peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique propulsif 44 et le convertisseur 82, de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le sous- réseau de distribution électrique propulsif 44. Les moyens d'isolation et de coupure 98 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des sous-réseaux de distribution électrique 78, 44.
Le sous-réseau de distribution électrique 78 peut être alimenté par le réseau de distribution électrique non propulsif 56, dans les phases où le réseau de distribution électrique propulsif 32 n'est pas disponible. En fonction du réseau de distribution électrique non propulsif 56 considéré (en AC ou en DC), un ou des convertisseurs électroniques de puissance (non représentés) peuvent être agencés entre le réseau de distribution électrique non propulsif 56 et le sous-réseau de distribution électrique 78. Lorsque le réseau de distribution électrique non propulsif 56 est un réseau de distribution électrique continu, les convertisseurs électroniques de puissance sont des convertisseurs DC/DC. Lorsque le réseau de distribution électrique non propulsif 56 est un réseau de distribution électrique alternatif, les convertisseurs électroniques de puissance sont des convertisseurs DC/AC.
Des moyens d'isolation et de coupure 100 peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le réseau de distribution électrique non propulsif 56, de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le réseau de distribution électrique non propulsif 56. Les moyens d'isolation et de coupure 100 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des réseaux de distribution électrique 76, 56.
Le réseau de distribution électrique 76 comporte un sous-réseau de distribution électrique alternatif 84, dont les niveaux de fréquence et de tension sont proportionnels à la vitesse de l'arbre haute pression du turbomoteur (rapport tension/fréquence constant, autrement appelé « V/F constant »). Le sous-réseau de distribution électrique 84 est dédié à une partie des charges 86 du système de régulation électrifié. De préférence, le sous-réseau de distribution électrique 84 est dédié à des charges de type moto-pompes, telles qu'une pompe à carburant 86 ou une pompe à huile 88.
Le sous-réseau de distribution électrique 84 peut être alimenté par une machine électrique PMG3 HP dédiée, mécaniquement couplée à l'arbre haute pression du turbomoteur (également appelé générateur dédié aux fonctions de régulation). Cette machine électrique PMG3 HP peut être une machine à aimants permanents (PMG, acronyme de l'expression anglaise « Permanent Magnet Generator »). Ceci permet d'obtenir un rapport V/F presque constant, sans besoin d'électronique de puissance. Les parties actives de la machine à aimants permanents PMG3 HP peuvent être localisées au sein du même carter 90 que les machines électriques MG1 HP, MG2 HP, comme représenté que la figure 1.
Le sous-réseau de distribution électrique 84 peut être alimenté par le sous-réseau de distribution électrique 78, via un ou des convertisseurs 92 électroniques de puissance DC/AC agencés en parallèle.
Le convertisseur 92 peut alimenter le sous-réseau de distribution électrique 84 avec d'autres caractéristiques de tension et de fréquence proportionnelles au régime de l'arbre haute pression du turbomoteur. Ceci permet des modes de fonctionnement particuliers des charges directement reliées au sous-réseau de distribution électrique 84, notamment un contrôle en vitesse indépendant du régime de l'arbre haute pression du turbomoteur pour certaines charges de type moto-pompes (vitesse variable ou vitesse constante à bas régime). Ceci permet également des optimisations de dimensionnement de ces moto-pompes et des systèmes associés.
En variante, le convertisseur 92 peut alimenter le sous-réseau de distribution électrique 84 avec des caractéristiques « V/F constant », en tant que redondance de la solution de conversion électromécanique. Cette redondance peut fournir une puissance identique au niveau nominal que serait capable de fournir le générateur dédié aux fonctions de régulation, ou une puissance inférieure avec un niveau de performance dégradé, mais garantissant une opérabilité suffisante du turbomoteur.
Des moyens d'isolation et de coupure 94, par exemple un contacteur à deux positions, permettent de choisir entre une alimentation par la machine électrique PMG3 HP dédiée et une alimentation par le sous-réseau de distribution électrique 78, via le convertisseur 92. En particulier, les moyens d'isolation et de coupure 94 sont configurés pour passer d'une première configuration dans laquelle le sous-réseau de distribution électrique 84 est couplé à la machine électrique PMG3 HP de sorte à être alimenté par cette dernière, à une seconde configuration dans laquelle le sous-réseau de distribution électrique 84 est couplé au sous-réseau de distribution électrique 78, via le convertisseur 92, de sorte à être alimenté par ce dernier, et inversement. Sur la figure 1, les moyens d'isolation et de coupure 94 sont représentés dans une position au repos (NC, de l'anglais « normally closed ») comme alimentant le sous-réseau de distribution électrique 84 depuis la machine électrique PMG3 HP. Bien entendu, les moyens d'isolation et de coupure 94 pourraient être, dans une position au repos (NO, de l'anglais « normally opened ») comme alimentant le sous-réseau de distribution électrique 84 depuis le sous-réseau de distribution électrique 78. Les moyens d'isolation et de coupure 94 peuvent être installés dans un boîtier de distribution local 95, tel que représenté sur les figures 1, 7 et 8. Des moyens d'isolation et de coupure 96 peuvent être agencés entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le convertisseur 92, de sorte à autoriser ou interrompre la connexion entre le sous-réseau de distribution électrique 78 et le sous-réseau de distribution électrique 84. Les moyens d'isolation et de coupure 96 ont des fonctions de reconfiguration et de protection des sous-réseaux de distribution électrique 78, 84. Les moyens d'isolation et de coupure 96, 100 peuvent être installés dans un boîtier de distribution local 97, tel que représenté sur les figures 1, 7 et 8.
L'invention a principalement été décrite pour un des deux turbomoteurs de l'aéronef bimoteurs. Bien entendu, ces caractéristiques s'appliquent pour l'autre turbomoteur en miroir.
L'invention a principalement été décrite pour une turbomachine à double corps, comprenant un corps haute pression (HP) et un corps basse pression (BP). Bien entendu, l'architecture selon l'invention peut être intégrée dans une turbomachine tri-corps, comprenant un corps haute pression, un corps basse pression et un corps à pression intermédiaire. Sur une turbomachine tri-corps, les machines électriques sont couplées aux arbres HP et BP.

Claims

REVENDICATIONS
1. Architecture électrique pour un aéronef à propulsion hybride thermique/électrique, ledit aéronef comportant deux turbomoteurs, chaque turbomoteur étant muni d'un système de régulation électrifié, et pour chaque turbomoteur, ladite architecture comprend : un réseau de distribution électrique propulsif (32) continu haute tension, un réseau de distribution électrique non propulsif (56) couplé à des charges de l'aéronef ou des turbomoteurs, une pluralité de premières machines électriques (MG1 HP, MG2 HP) mécaniquement couplées à un arbre haute pression dudit turbomoteur, chacune desdites premières machines électriques étant configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, au moins une deuxième machine électrique (MG BP) mécaniquement couplée à un arbre basse pression dudit turbomoteur et configurée pour fonctionner en mode moteur pour fournir de la puissance propulsive mécanique et en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, au moins une source d'énergie auxiliaire (30) couplée audit réseau de distribution électrique propulsif (32) et configurée pour fournir de l'énergie auxdites premières et deuxième machines électriques (MG1 HP, MG2 HP, MG BP) lorsque lesdites premières et/ou deuxième machines électriques fonctionnent en mode moteur et pour alimenter ledit réseau de distribution électrique propulsif, des moyens électroniques de conversion d'énergie (38a, 38b, 40, 42, 74) couplés auxdites premières et deuxième machines électriques (MG1 HP, MG2 HP, MG BP), à la source d'énergie auxiliaire (30) et audit réseau de distribution électrique propulsif (32), un réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges dudit système de régulation électrifié, et au moins une troisième machine électrique (PMG3 HP) mécaniquement couplée audit arbre haute pression et configurée pour fonctionner en mode générateur pour recevoir de la puissance mécanique et fournir de la puissance électrique, ladite troisième machine électrique (PMG3 HP) étant dédiée audit réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges dudit système de régulation électrifié.
2. Architecture selon la revendication 1, dans laquelle le réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges du système de régulation électrifié comprend : un premier sous-réseau de distribution électrique (78) continu, ledit premier sous-réseau de distribution électrique continu étant configuré pour être alimenté par ledit réseau de distribution électrique propulsif (32) ou par ledit réseau de distribution électrique non propulsif (56), et un deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif (84), et l'architecture comporte également des moyens d'isolation et de coupure (94) configurés pour passer d'une première configuration dans laquelle ledit deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif (84) est couplé à ladite troisième machine électrique (PMG3 HP) de sorte à être alimenté par ladite troisième machine électrique, à une seconde configuration dans laquelle ledit deuxième sous-réseau de distribution électrique alternatif (84) est couplé audit premier sous-réseau de distribution électrique (76) continu, via au moins un convertisseur électronique de puissance (92), de sorte à être alimenté par ledit premier sous-réseau de distribution électrique continu, et inversement.
3. Architecture selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un convertisseur (60) électronique de puissance connectant ledit réseau de distribution électrique propulsif (32) et ledit réseau de distribution électrique non propulsif (56).
4. Architecture selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un convertisseur (82) électronique de puissance connectant ledit réseau de distribution électrique propulsif (32) et ledit réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges dudit système de régulation électrifié.
5. Architecture selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle, les premières machines électriques (MG1 HP, MG2 HP) sont mécaniquement couplées à l'arbre haute pression en liaison directe ou au moyen d'un premier boîtier d'accessoires (14), et la deuxième machine électrique (MG BP) est mécaniquement couplée à l'arbre basse pression en liaison directe ou au moyen d'un deuxième boîtier d'accessoires.
6. Architecture selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les premières machines électriques (MG1 HP, MG2 HP) sont ségréguées l'une de l'autre.
7. Architecture selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le réseau de distribution électrique propulsif (32) comprend : un premier sous-réseau de distribution électrique propulsif (44) couplé aux premières et deuxième machines électriques (MG1 HP, MG2 HP, MG BP), et un deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif (46) couplé à ladite source d'énergie auxiliaire (30), l'architecture comprenant en outre des moyens d'isolation et de coupure (52) agencés entre les premier et deuxième sous-réseaux de distribution électrique propulsifs (44, 46) et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre lesdits premier et deuxième sous-réseaux de distribution électrique propulsifs.
8. Architecture selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le réseau de distribution électrique propulsif (32) est configuré pour alimenter directement une partie des charges de l'aéronef (68, 70, 72).
9. Architecture selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un groupe auxiliaire de puissance (36) couplé avec un démarreur-générateur, ledit groupe auxiliaire de puissance étant couplé au réseau de distribution électrique propulsif (32), via au moins un convertisseur électronique de puissance (74) continu-alternatif, et dans laquelle ledit convertisseur électronique de puissance est configuré pour fournir de la puissance au démarreur-générateur pour démarrer le groupe auxiliaire de puissance (36) et pour fournir de la puissance au réseau de distribution électrique propulsif (32) lorsque le groupe auxiliaire de puissance est démarré.
10. Aéronef à propulsion hybride thermique/électrique comprenant deux turbomoteurs, chaque turbomoteur comprenant au moins un arbre haute pression et un arbre basse pression, et pour chaque turbomoteur, ledit aéronef comprend une architecture électrique selon l'une des revendications précédentes.
11. Aéronef selon la revendication 10, dans lequel le réseau de distribution électrique propulsif (32) d'un premier turbomoteur est couplé au réseau de distribution électrique propulsif (32') d'un deuxième turbomoteur, et l'aéronef comprend en outre des moyens d'isolation et de coupure agencés entre lesdits réseaux de distribution électrique propulsifs (32, 32') des premier et deuxième turbomoteurs et configurés pour autoriser ou interrompre la connexion entre lesdits réseaux de distribution électrique propulsifs des premier et deuxième turbomoteurs.
12. Aéronef selon la revendication 10, dans lequel dans lequel les réseaux de distribution électrique propulsifs (32, 32') des premier et deuxième turbomoteurs sont indépendants et ségrégués.
13. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 12, comprenant en outre un réseau de distribution électrique non propulsif de secours (58), et dans lequel le réseau de distribution électrique non propulsif (56) d'un premier turbomoteur est ségrégué du réseau de distribution électrique non propulsif (56') d'un deuxième turbomoteur.
14. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 13, quand elles dépendent des revendications 7 et 9, dans lequel les charges comportent un système de contrôle de l'environnement de l'aéronef (70), et dans lequel le convertisseur électronique de puissance (74) est configuré pour fonctionner comme démarreur du groupe auxiliaire de puissance (36), et comme convertisseur électronique de puissance du système de contrôle de l'environnement de l'aéronef lorsqu'il est connecté audit système de contrôle de l'environnement de l'aéronef, et dans lequel le groupe auxiliaire de puissance (36) est configuré pour être commuté sur un pont de diodes pour fournir de l'énergie électrique continue au deuxième sous-réseau de distribution électrique propulsif (46).
15. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel les réseaux de distribution électrique propulsifs (32, 32') et les réseaux de distribution électrique non propulsifs (56, 56') sont ségrégués et isolés galvaniquement.
16. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 15, dans lequel les réseaux de distribution électrique propulsifs (32, 32') et le réseau de distribution électrique (76) couplé à des charges du système de régulation électrifié (76) sont ségrégués et isolés galvaniquement.
17. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 16, quand elles dépendent de la revendication 2, dans lequel les réseaux de distribution électrique non propulsifs (56, 56') sont des réseaux de distribution électrique alternatifs, et dans lequel les réseaux de distribution électrique non propulsifs (56, 56') et le deuxième sous- réseau de distribution électrique alternatif (84) sont synchronisés et couplés en parallèle.
18. Aéronef selon l'une des revendications 10 à 16, quand elles dépendent de la revendication 9, dans lequel le groupe auxiliaire de puissance (36) est une pile à combustible, et dans lequel l'architecture comporte un convertisseur électronique de puissance (74, 74') continu-continu agencé entre le groupe auxiliaire de puissance (36) et le réseau de distribution électrique propulsif (32).
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