EP4562287A1 - Procédé de contrôle d'un système électrique pour une turbomachine hybridée électriquement - Google Patents

Procédé de contrôle d'un système électrique pour une turbomachine hybridée électriquement

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Publication number
EP4562287A1
EP4562287A1 EP23751676.0A EP23751676A EP4562287A1 EP 4562287 A1 EP4562287 A1 EP 4562287A1 EP 23751676 A EP23751676 A EP 23751676A EP 4562287 A1 EP4562287 A1 EP 4562287A1
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EP
European Patent Office
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rotating body
signal
frequency component
power
electrical system
Prior art date
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Pending
Application number
EP23751676.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume François Daniel BIDAN
Anne Marie LIENHARDT
Florent Jean-Arnaud ROUGIER
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 SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32—Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K5/00—Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
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    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/11—Purpose of the control system to prolong engine life
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/334—Vibration measurements

Definitions

  • This presentation concerns the field of turbomachines, in particular aircraft engines. More precisely, this presentation concerns the management of the power supply of electrical loads to an engine and/or an aircraft.
  • An aircraft may include at least one engine, which may include at least two separate rotating bodies. Additionally, each of the engine and the aircraft may include electrical loads and/or electrical power sources. An electrical system can connect loads, sources and the motor together to allow electrical exchanges between these different elements.
  • the motor may comprise at least one electric machine connected to the rotating bodies.
  • at least one of the loads can be powered by the electrical machine which, to do this, draws mechanical power from at least one of the rotating bodies.
  • at least one of the rotating bodies can be assisted by drawing electrical power from at least one source. If necessary, it is the electrical machine which can be a source, and which then draws mechanical power from the other of the rotating bodies.
  • the rotating bodies thus stressed by sampling or injection of mechanical power can include specific modes, for example in torsion and/or in bending. Therefore, sampling or injecting mechanical power at frequencies close to these natural modes can cause all or part of the motor to resonate, which is likely to damage it. On the other hand, avoiding taking or injecting mechanical power into the rotating bodies because of these natural modes can reduce the performance of the electrical system, and therefore of the engine, or even of the aircraft.
  • a goal of this presentation is to improve the lifespan of an aircraft engine comprising an electrical load supplied by mechanical sampling on the engine while guaranteeing the performance of the engine.
  • a method of controlling an electrical system comprising: processing a main signal for controlling a withdrawal of a power mechanically by the electrical system on an electrically hybridized turbomachine so as to extract a first frequency component corresponding to a natural frequency of a first rotating body of the turbomachine and to generate a first filtered main signal deprived of the first frequency component; generating a first subsidiary signal for controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system on the first rotating body from the first filtered main signal; and the generation of a second subsidiary signal for controlling a withdrawal of power by the electrical system from an auxiliary power source from the first frequency component.
  • the process may comprise at least one of the following characteristics, taken alone or in any combination:
  • the auxiliary power source is a second rotating body of the turbomachine and the generation of the second subsidiary signal comprises filtering the first frequency component so as to extract a second frequency component corresponding to a natural frequency of the second rotating body;
  • the auxiliary power source is a second rotating body of the turbomachine, the method further comprising:
  • the auxiliary power source is a second rotating body of the turbomachine
  • the method further comprising the prior processing of the main control signal so as to extract at least a third frequency component corresponding to a natural frequency common to the first rotating body and to the second rotating body and to generate a filtered intermediate main signal, in which the extraction of at least one of the first frequency component and the second frequency component is implemented by processing the filtered intermediate main signal;
  • the auxiliary power source is a second rotating body of the turbomachine, the method further comprising:
  • the generation of one of the first subsidiary signal and the second subsidiary signal is implemented from a maximum sampling threshold authorized on one of the first rotating body and the auxiliary power source.
  • an electrical system comprising: an electrical power bus intended to be connected to at least one load and configured to provide electrical power to the load in the form of a continuous signal; a first alternating current generator designed to be connected to a first rotating body of an electrically hybridized turbomachine to draw mechanical power from the first rotating body and transform it into electrical power capable of being transferred to the bus; a second alternating current generator designed to be connected to a second rotating body of the turbomachine to take mechanical power from the second rotating body and transform it into electrical power capable of being transferred to the bus; a first converter connecting the first alternating current generator to the bus and configured to regulate the voltage of the bus from electrical power supplied by the first alternating current generator; a second converter connecting the second alternating current generator to the bus and configured to regulate the voltage of the bus from electrical power supplied by the second alternating current generator; and a control device connected to the converters and configured to control the converters with a view to compensating for a change in a bus voltage by implementing a method as previously described.
  • a turbomachine comprising: an electrical system as previously described; a first rotating body connected to the first generator; and a second rotating body connected to the second generator.
  • Figure 1 illustrates an aircraft schematically.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a propulsion assembly.
  • Figure 3 schematically illustrates an electrical system.
  • Figure 4 illustrates a mode of implementation of a control method according to this presentation.
  • Figure 5 illustrates a mode of implementation of a control method according to this presentation.
  • Figure 6 illustrates a mode of implementation of a control method according to the present presentation.
  • Figure 7 illustrates a mode of implementation of a control method according to the present presentation.
  • Figure 8 illustrates a mode of implementation of a control method according to this presentation.
  • Figure 9 illustrates a mode of implementation of a control method according to this presentation.
  • Figure 10 illustrates a mode of implementation of a control method according to this presentation.
  • Figure 1 illustrates an aircraft 100 comprising at least one propulsion assembly 1, in this case two propulsion assemblies 1.
  • the aircraft 100 shown is an airplane, civil or military, but could be any other type of aircraft 100, such as 'a helicopter.
  • the propulsion assemblies 1 are attached and fixed to the aircraft 100, each under a wing of the aircraft 100, as visible in Figure 1. This is however not limiting, since at least one propulsion assembly 1 can also be mounted on the wing of the aircraft or at the rear of its fuselage.
  • the aircraft 100 also includes a plurality of electrical loads (or receivers) 400 shown in Figure 3.
  • Each electrical load 400 is a device powered by electrical energy and can be configured to transform the electrical energy which supplies it into another form of energy, such as heat or mechanical energy.
  • Non-limiting examples of electrical loads 400 of the aircraft 100 are: an electric motor, a heating and/or air conditioning system, a compressor, etc.
  • These electrical charges 400 make it possible in particular to ensure a certain number of functionalities, in flight and on the ground, such as the pressurization and/or illumination of the cabin of the aircraft 100, the operation of the cockpit, etc.
  • the aircraft 100 comprises a plurality of electrical networks, including at least one direct current network.
  • Each electrical network typically comprises a set of electricity conductors, typically a set of wire(s) or bar(s) and/or an assembly of wire(s) and/or one (or more) printed track(s) s) and/or any device used to conduct electricity.
  • THE DC network only allows the circulation of electrical energy in the form of a continuous signal.
  • the electrical energy consumed by the electrical loads 400 can, at least in part, be produced by the motor 2 of the propulsion assembly 1, described in more detail below, and more precisely by mechanical sampling from rotating bodies BP, Engine HP 2.
  • Figure 2 illustrates a propulsion assembly 1 extending along a longitudinal axis X-X, and comprising an engine 2, which is a turbomachine, and a nacelle 3 surrounding the engine 2.
  • the propulsion assembly 1 is intended to be mounted on an aircraft 100, for example in the manner illustrated in Figure 1.
  • the propulsion assembly 1 may comprise a mast (not shown) intended to connect the propulsion assembly 1 to a part of the aircraft 100.
  • the engine 2 illustrated in Figure 2 is a turbojet with a twin body, double flow and direct drive of the fan 20. This is, however, not limiting since the engine 2 can include a different number of bodies and/or flows, and /or be another type of turbojet, such as a turbojet with fan drive via a reduction gear, or a turboprop. Likewise, what is described is applicable to all types of turbomachine, that is to say a system allowing energy transfer between a rotating part and a fluid.
  • an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis XX and a radial direction is a direction orthogonal to the longitudinal axis XX and intersecting the longitudinal axis XX.
  • an axial plane is a plane containing the longitudinal axis XX and a radial plane is a plane orthogonal to the longitudinal axis XX.
  • a circumference is understood as a circle belonging to a radial plane and whose center belongs to the longitudinal axis XX.
  • a tangential or circumferential direction is a direction tangent to a circumference: it is orthogonal to the longitudinal axis XX but does not pass through the longitudinal axis XX.
  • the adjectives “interior” (or “internal”) and “exterior” (or “external”) are used in reference to a radial direction so that the interior part of an element is, in a radial direction, closer of the longitudinal axis XX as the exterior part of the same element.
  • the engine 2 comprises, from upstream to downstream, a fan 20, a compression section 22 comprising a low pressure compressor 220 and a high pressure compressor 222, a combustion chamber 24 and a expansion section 26 including a high pressure turbine 262 and a low pressure turbine 260.
  • Each of the low pressure compressor 220, the high pressure compressor 222, the high pressure turbine 262 and the low pressure turbine 260 includes a rotor part and a rotor part stator, the rotor part being capable of being rotated relative to the stator part around the longitudinal axis XX.
  • the fan 20, the rotor part of the low pressure compressor 220, and the rotor part of the low pressure turbine 260 are interconnected by a low pressure shaft 280 extending along the longitudinal axis XX, thus forming a low body pressure (LP body) which is a first rotating body.
  • the rotor part of the high pressure compressor 222 and the rotor part of the high pressure turbine 262 are interconnected by a high pressure shaft 282 also extending along the longitudinal axis XX, around the low pressure shaft 280, thus forming a high pressure body (HP body) which is a second rotating body.
  • the compression section 22, the combustion chamber 24 and the expansion section 26 are surrounded by a motor casing 23, to which the stator parts of the low pressure compressor 220, of the high pressure compressor 222 are connected, of the high pressure turbine 262 and the low pressure turbine 260, while the fan 20 is surrounded by a fan casing 25.
  • the motor casing 23 and the fan casing 25 are interconnected by profiled arms 27 extending radially and forming rectifiers (or OGV for “Outlet Guide Vanes” in Anglo-Saxon terminology), which are distributed circumferentially all around the longitudinal axis XX. At least some of these arms 27 can be provided structural.
  • the longitudinal axis XX defines the axis of rotation for the fan 20, the rotor parts of the compression section 22 and the rotor parts of the expansion section 26, in other words for the LP body and the HP body, which are each capable of being rotated around the longitudinal axis XX relative to the motor casing 23 and the fan casing 25.
  • the nacelle 3 extends radially outside the engine 2, all around the longitudinal axis XX, so as to surround both the fan casing 25 and the motor casing 23, and to define, with a downstream part of the motor casing 23, a downstream part of a secondary vein B, the upstream part of the secondary vein B being defined by the fan casing 25 and an upstream part of the motor casing 23.
  • the upstream part of the nacelle 3 further defines an air inlet 29 through which the fan 20 sucks the air flow circulating through the propulsion assembly 1.
  • the nacelle 3 is integral with the fan casing 25 and attached and fixed to the aircraft 100 by means of the mast.
  • the motor 2 can also include at least one accessory box (not shown), called ⁇ GB (for “Accessory gear box” in Anglo-Saxon terminology), typically housed in a cavity provided within the nacelle 3.
  • the box of accessories comprises a set of gears making it possible to rotate a plurality of shafts around their own axis, accessories being mounted on these shafts to derive useful mechanical power from their rotation.
  • the set of gears is itself driven using a power take-off shaft (or RDS for “Radial Drive Shaft” in Anglo-Saxon terminology) connecting, possibly via a housing transfer (not shown), the accessory box has at least one of the high pressure body HP and the low pressure body LP, typically being meshed with at least one of the high pressure shaft 282 and the low pressure shaft 280.
  • the power take-off shaft can extend inside a longitudinal cavity provided within one of the arms 27. In this way, mechanical power is likely to be taken from at least one of the high pressure body HP and the low pressure body LP to be delivered to at least one of the accessories via the accessory box.
  • the motor 2 can also include a plurality of electrical loads 400, such as a starter, variable geometries or defrosting systems, which must also be supplied with electrical energy.
  • the power supply of at least some of these electrical loads 400 can be in the form of a direct signal, typically a direct voltage.
  • the blower 20 draws in a flow of air, a portion of which, circulating within a primary vein A, is successively compressed within the compression section 22, ignited within the combustion chamber 24 and relaxed within the expansion section 26 before being ejected out of the engine 2.
  • the primary vein A passes through the engine casing 23 from side to side.
  • Another portion of the air flow circulates within the secondary vein B which takes an elongated annular shape surrounding the engine casing 23, the air sucked in by the fan 20 being straightened by the rectifiers then ejected out of the propulsion assembly 1
  • the propulsion assembly 1 generates thrust. This thrust can, for example, be used for the benefit of the aircraft 100 on which the propulsion assembly 1 is attached and fixed.
  • Figure 3 illustrates an electrical system 4 distributed between the propulsion assembly 1 and the aircraft 100 for supplying electrical energy to the electrical loads 400 of the engine 2 and/or the aircraft 100, typically by means of the current network continuous.
  • the electrical system 4 makes it possible in particular to create the interface between the rotating bodies BP, HP of the engine 2 and the electrical network of the aircraft 100.
  • the electrical system is in particular configured to meet the electrical power requirements of the loads 400 of the aircraft 100 and/or the engine 2 by mechanical sampling on the engine 2, to assist the start-up and/or operation in flight of the engine 2 using electrical sources of the aircraft 100 and/or the engine 2, and/or to ensure power distribution between the rotating bodies BP, HP of the engine 2.
  • engine 2 is electrically hybridized.
  • the electrical system 4 comprises an electrical bus 40, or electrical power bus 40, connected to at least one electrical load 400 of the aircraft 100 and/or the engine 2, preferably a set of several loads 400 of the aircraft 100 and/or the motor 2, the bus 40 being configured to provide electrical power to the load 400 in the form of a continuous signal in particular to meet its power requirements.
  • the bus 40 is configured to authorize the circulation of electrical energy in the form of a continuous signal.
  • the bus 40 can, for example, comprise a set of electricity conductors, typically a set of wire(s) or bar(s) and/or an assembly of wire(s) and/or one (or more) tracks ( s) printed matter(s) and/or any device used to conduct electricity.
  • the electrical system 4 further comprises several electrical converters 410, 420, 430, each connected to a respective electrical source 411, 421, 431, that is to say to an element configured to provide electrical power.
  • the electrical sources 411, 421, 431 may be an alternating current generator 411, 421, and/or a direct current source 431.
  • the alternating current generator 411, 421 and the direct current source 431 may belong to the motor 2, that is to say be controlled at the same time as the motor 2, or even be controlled by the motor 2. In this case these are electrical sources 411, 421, 431 of the motor 2.
  • the direct current source 431 is not necessarily located in the motor 2 and can, for example, be housed in the mast making it possible to fix the motor 2 to the aircraft 100.
  • the direct current source 431 belongs to the aircraft 100, c that is to say that it is piloted at the same time as the aircraft 100.
  • the electrical system 4 can thus comprise a first converter 410 connected to a first alternating current generator 411, a second converter 420 connected to a second alternating current generator 421 and, optionally, a third converter 430 connected to a direct current source 431.
  • the third converter 430 and the direct current source 431 are optional in the sense that, in certain modes of embodiment, they are absent or, in other embodiments, the direct current source 431 is unavailable.
  • each of the converters 410, 420, 430 is, as visible in Figure 3, connected to the bus 40.
  • At at least one, if not each, of the converters 410, 420, 430 is configured to regulate the bus 40 in voltage from, that is to say using, an electrical power supplied by the or the electrical source(s) 411, 421, 431 to which the converters 410, 420, 430 are connected.
  • the number and type of converters 410, 420, 430 and electrical sources 411, 421, 431 is, of course, not limiting.
  • Voltage regulation of bus 40 is critical. Indeed, the temporal evolution of the electrical voltage within the bus 40, during the operation of the electrical system 4, if it can occasionally vary around a given nominal value, must nevertheless remain within the limits of a template , which is the guarantee that all the elements which are connected to bus 40 work correctly.
  • the template defines, in fact, the upper and lower limits of voltage excursion, as a function of time, during the operation of the electrical system 4.
  • the template may include limits defined for normal and/or abnormal operating conditions, which limits surround, symmetrically or not, a nominal electrical voltage level of the bus 40.
  • a limit of a template is typically represented as a line, broken or not.
  • the limit does not define a constant electrical voltage value initially, in particular during the characteristic time of operation (or start-up) of the electrical system 4 or even during the time of establishment of a regime permanent in the event of a power transient, it is common for the limit to then define a constant electrical voltage value, in order to guarantee the stability of operation of the bus 40 and, therefore, of the electrical system 4.
  • a template can, for example example, be defined in a standard relating to the quality of the electrical system 4 and/or the direct current network, but also be defined by a specification of an aircraft type vehicle to which the electrical system 4 is connected, typically the requirements of the manufacturer of the aircraft 100 and/or the engine 2 within which the electrical system 4 is integrated.
  • the voltage regulation of the bus 40 makes it possible to respond to the power demands from the loads 400 connected to the bus 40.
  • the quantity of power taken by at least one load 400 on the bus 40 is greater at the quantity of power injected onto the bus 40 by at least one converter 410, 420, 430, the voltage of the bus 40 decreases significantly.
  • the quantity of power injected by at least one converter 410, 420, 430 on the bus 40 is greater than the quantity of power taken from the bus 40 by at least one load 400, the voltage of the bus 40 increases.
  • regulating the voltage of the bus 40 makes it possible, in addition to ensuring the safety of the electrical system 4, to meet the power requirements of the loads 400.
  • each of the converters 410, 420, 430 is configured to permanently adapt the power that it injects or draws from the bus 40, according to the voltage of the bus 40, so as to meet exactly the power requirements of the loads 400 connected to the bus 40 .
  • This injection or withdrawal of power from the bus 40 by the converters 410, 420, 430 is notably enabled by their connection with the electrical sources 411, 421, 431.
  • at least one, if not each, of the alternating current generators 411, 421 is connected to a rotating body BP, HP, of the motor 2 to allow an exchange of mechanical and/or electrical power between the rotating body BP, HP and the alternating current generator 411, 421, preferably to take mechanical power from the rotating body BP, HP and transform it into electrical power, which electrical power is then delivered to the first converter 410 and/or to the second converter 420 to be injected onto the bus 40.
  • Each, or at least one, of the alternating current generators 411, 421 can, for example, be a synchronous machine with a wound rotor, typically comprising three stages, called VFG (for “Variable Frequency Generator” in Anglo-Saxon terminology), driven by at least one of the high pressure shaft 282 and the low pressure shaft 280 of the motor 2, typically via of the accessory box.
  • VFG for “Variable Frequency Generator” in Anglo-Saxon terminology
  • PMSM permanent magnet synchronous machines
  • PMSM Permanent-Magnet Synchronous Machine Drives
  • asynchronous machines or “Induction machine” in Anglo-Saxon terminology) or with variable reluctance.
  • the first alternating current generator 411 is connected to the HP body, while the second alternating current generator 421 is connected to the BP body, 280.
  • the direct current source 431 can, for its part, comprise a battery, a supercapacitor, a direct current generator and/or a fuel cell.
  • the direct current source 431 makes it possible in particular to relieve the rotating bodies BP, HP, or take over from them, when, for example, the sampling level required to meet the power requirements of the loads 400 is too high. high, but also makes it possible to absorb certain dynamics, such as sudden variations, in the behavior of loads 400.
  • Figure 3 also illustrates that the electrical system 4 comprises a control device 412, 422, 432, 4000, connected to at least one, if not each, of the converters 410, 420, 430.
  • the control device 412, 422, 432, 4000 illustrated in Figure 3 comprises a central member 4000 and a plurality of control members 412, 422, 432, each of the control members 412, 422, 432 being connected (or integrated ) to one of the converters 410, 420, 430.
  • the control device 412, 422, 432 may only comprise the plurality of control members 412, 422, 432, each of the control members 412, 422, 432 being connected (or integrated) into one of the converters 410, 420, 430.
  • the control device 412, 422, 432, 4000 is also advantageously configured to receive a signal V representative of a measurement of a voltage of the bus 40.
  • the control device 412, 422, 432, 4000 can be connected to bus 40 or to a voltage sensor connected to bus 40, and receive from bus 40 (or from this sensor) the signal V.
  • This signal V can be received via a physical or wireless link.
  • This signal V represents in particular the evolution of the power requirements of the loads 400 connected to the bus 40.
  • the signal V is typically a time signal, that is say providing (or representing) the evolution of the voltage of bus 40 as a function of time.
  • loads 400 in particular so-called “active” loads 400, can exhibit this type of dynamic behavior, which can also vary during the different phases of flight.
  • each of the converters 410, 420, 430 receives from the control device 412, 422, 432, 4000 a control signal CTRL_1, CTRL_2, CTRL_3 which is specific to it, and from which the converter 410, 420, 430 regulates the voltage of the bus 40.
  • the combination of the voltage regulations of each converter 410, 420, 430 thus makes it possible to constantly monitor the power requirements of the loads 400.
  • the central organ 4000 which is, in particular, configured to receive and then process the signal V.
  • the central organ 4000 is configured to transmit to each of the organs of controls 412, 422, 432 a control signal CTRL_1, CTRL_2, CTRL_3, which can typically take the form of a control current, for controlling the converters 410, 420, 430.
  • control is therefore carried out centrally.
  • the control device 412, 422, 432 only includes the control members 412, 422, 432
  • each of the control members 412, 422, 432 is configured to, in particular, receive and process the signal V, and control the converter 410, 420, 430. In other words, the control is then carried out in a decentralized manner.
  • Figure 3 further shows the presence of a general controller 7, which can for example be all or part of the system providing the interface between the cockpit of the aircraft 100 and the engine 2 (or FADEC or "Full Authority Digital Engine Control”, in the Anglo-Saxon terminology), typically being the control unit of the engine 2, (or ECU for “Electronic Control Unit” in the Anglo-Saxon terminology), which is integrated into the FADEC.
  • the general controller 7 is connected to the control device 412, 422, 432, 4000, in this case to the central organ 4000, but could alternatively be directly connected to each of the control organs 412, 422, 432 when the organ central 4000 is not present.
  • the functions carried out by the central body 4000 are either carried out locally in the control bodies 412, 422, 432, or carried out by the general controller 7.
  • the general controller 7 provides in particular the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, but also additional constraints to be respected by the electrical system 4 to meet the power requirements of the loads 400.
  • the general controller 7 can transmit to the control device 412, 422, 432, 4000 a Cons instruction distribution of sampling between the rotating bodies BP, HP and the direct current source 431, and/or a threshold Se1, Se2, Se3 of maximum sampling on at least one, if not each, of the rotating bodies BP, HP and the direct current source 431, the threshold Se1, Se2, Se3 being, where applicable, specific to each rotating body BP, HP and to the source of direct current 431.
  • the Cons distribution instruction indicates to the control device 412, 422, 432, 4000 the manner in which all of the power to be taken from the motor 2 to meet the needs of the loads 400 must be distributed between the rotating bodies BP, HP, and the direct current source 431, and can typically take the form of a percentage.
  • the sampling thresholds Se1, Se2, Se3 provide, for their part, and for each of the electrical sources 411, 421, 431, the maximum value of the power that the control device 412, 422, 432, 4000 is authorized to have taken. by their respective converter 410, 420, 430; that is to say a first maximum power value that can be taken from the motor 2 by the first converter 410, via the first alternating current generator 411, a second maximum power value that can be taken from the motor 2 by the second converter 420, via the second alternating current generator 421, and a third maximum power value that can be taken from the direct current source 431 by the third converter 430.
  • the threshold Se3 associated with the direct current source 431 can typically take the form of a charge or discharge current draw limit if the direct current source 431 is a battery.
  • the control device 412, 422, 432, 4000 is then configured to control the converters 410, 420, 430 as a function of the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, of this distribution Cons setpoint and/or of these thresholds Se1, Se2, Se3.
  • the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, the distribution setpoint Cons and/or the sampling thresholds Se1, Se2, Se3 transmitted by the general controller 7 can evolve over time and make it possible to ensure that each of the rotating bodies BP, HP and the direct current source 431 provide the power necessary for the loads by optimizing the operating point of the motor 2.
  • these DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, this Cons distribution instruction and/or these sampling thresholds Se1, Se2, Se3 may prove necessary to the extent that mechanical sampling has different consequences depending on the rotating body BP, HP from which the power is drawn.
  • the electrical system 4 does not request, for example in torque, the rotating bodies BP, HP at frequencies close to these natural frequencies.
  • the control method makes it possible to switch the unwanted frequency content from sampling on a rotating body BP, HP to another electrical source 411, 421, 431, which makes it possible to maximize the power drawn by the electrical system 4 from the rotating bodies BP, HP, without however risking reducing their lifespan.
  • This control method allows the electrical system 4 to correct a difference (or error) noted between a reference V_ref, which depends on the voltage gauge of the bus 40, represents the state in which the bus 40 should be for normal operation and can be transmitted by the general controller 7, and a measurement of the voltage of the bus 40, which in turn represents the reality of the needs of the electrical loads 400 as they express it by injection or withdrawal of power on the bus 40.
  • this control method by correcting this difference between the reference V_ref and the measurement of the voltage of the bus 40, ensures that the power requirements of the electrical loads 400 are met by the voltage regulation of the bus 40.
  • a voltage signal V representative of a measurement of the voltage of the bus 40 is received.
  • This voltage signal V can then be compared to the reference V_ref. If there is no difference between the reference V_ref and the voltage signal V, it is because the voltage of bus 40 does not need to be regulated. On the other hand, if a difference is noted, that is to say that the voltage of bus 40 has changed, it is necessary that the voltage of bus 40 be regulated. To do this, it is necessary to control the electrical sources 411, 421, 431, in order to achieve this voltage regulation.
  • This control can, for example, consist of the transmission of a control current, control power or even control torque.
  • control signals CTRL_1, CTRL_2, CTRL_3 will set the manner in which the electrical system 4, and more precisely the electrical sources 411, 421, 431, must adapt its operation to carry out this voltage regulation.
  • an initial control signal I0 easier to manipulate by the control member, whether it is the central member 4000 or the control members 412, 422, 432, can advantageously be generated then processed according to the error noted in the voltage signal V relative to the reference V_ref.
  • the processing can advantageously be implemented by an integral proportional type corrector. From there, a main signal IP controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4 on the electrically hybridized motor 2 is ready to reach the electrical system 4.
  • This main control signal IP is representative of the correction to brought by the electrical system 4 to reduce, or even cancel, the difference between reference V_ref and measured signal, and thus compensate for the evolution of the voltage of the bus 40.
  • this main control signal IP only sets the general setpoint at adopted by the electrical system 4, without discriminating the role that each of the members of the electrical system 4, and more precisely the electrical sources 411, 421, 431, will have to play in the voltage regulation of the bus 40.
  • the main control signal IP is processed so as to extract a first frequency component CF1 corresponding to a natural frequency of a first rotating body, for example the body HP, and to generate a first filtered main signal IF1 deprived of the first frequency component CF1.
  • a band-stop filter or a low-pass filter or even a plurality of band-stop and/or low-pass filters combined and/or associated with each other. to others. These filters can be of several types or orders.
  • the filters can be of fixed structure, or have a variable topology depending on several parameters associated with the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, for example: the speed of the engine 2, at least one of the fuel flows in the combustion chamber 24, the position of variable geometries, the flight conditions of the aircraft 100, the level of mechanical power withdrawal from the rotating bodies BP, HP, etc. In this way, it is possible to take into account possible changes in the natural modes of the rotating bodies BP, HP in operation, and to adjust the exclusion of the first frequency component CF1 accordingly.
  • a first subsidiary control signal CTRL_1 of a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4, and more precisely by the first alternating current generator 411, on the first rotating body HP is generated from the first signal main filtered IF1.
  • This generation of the first subsidiary control signal CTRL_1 can simply consist of formatting the first filtered main signal IF1 so that it corresponds to the specific constraints of the control member 412 associated with the first alternating current generator 411. Alternatively, or in addition, as visible in Figure 4, this generation can also be implemented from the first maximum sampling threshold Se1 authorized on the first rotating body HP, which can also typically be transmitted by the general controller 7.
  • the first subsidiary control signal CTRL_1 therefore corresponds to the signal control transmitted to the control member 412 of the converter 410 connected to the first alternating current generator 411 drawing power from the first rotating body HP.
  • a second subsidiary control signal CTRL_2 of a power draw by the electrical system 4 from an auxiliary power source BP, 431 is generated from the first frequency component CF1.
  • the disturbing natural frequencies for the first rotating body HP which were contained in the main control signal IP, are rejected on the auxiliary power source BP, 431.
  • the generation of the second subsidiary control signal CTRL_2, CTRL_3 can simply consist of formatting the first frequency component CF1 so that it corresponds to the specific constraints of the control member 422, 432 associated with the auxiliary power source BP, 431.
  • this generation can in addition to being implemented from a maximum sampling threshold Se2, Se3 authorized on the auxiliary power source BP, 431, which can also typically be transmitted by the general controller 7.
  • the auxiliary power source BP, 431 can be a second rotating body, typically the BP body, of the motor 2 but also be the direct current source 431.
  • the second subsidiary control signal CTRL_2, CTRL_3 therefore corresponds to the control signal transmitted to the control member 422 of the converter 420 connected to the second alternating current generator 421 drawing power from the second rotating body BP or to the control member 432 of the converter 430 connected to the direct current source 431.
  • Figure 5 illustrates that, in the case where the auxiliary power source BP, 431 is a second rotating body BP of the motor 2, the generation of the second subsidiary control signal CTRL_2 can include the filtering of the first frequency component CF1 so as to extract a second frequency component CF2 corresponding to a natural frequency of the second rotating body BP.
  • the exclusion of the second frequency component CF2 can be implemented from the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, for example transmitted by the general controller 7, using filters equivalent to those already exposed.
  • Figure 6 illustrates that a third subsidiary control signal CTRL_3 for drawing electrical power from the direct current source 431 can be generated from the second frequency component CF2.
  • the third subsidiary control signal CTRL_3 therefore corresponds to the control signal transmitted to the control member 432 associated with the converter 430 connected to the direct current source 431.
  • the annoying natural frequencies for the second rotating body BP which were contained in the first frequency component CF1 are rejected on the direct current source 431.
  • the generation of the third subsidiary control signal CTRL_3 can be implemented from a maximum sampling threshold Se3 authorized on the current source continuous 431, which can also typically be transmitted by the general controller 7. Thanks to this variant of implementation, almost all the power required via the main control signal IP will actually be taken by the electrical system 4 on the electrical sources 411, 421, 431, which makes it possible to optimize the performance of the electrical system 4 for voltage regulation.
  • Figure 7 illustrates a variant of the implementation mode illustrated in Figure 4, in which the auxiliary power source BP, 431 is a second rotating body BP of the motor 2.
  • the main signal IP is also processed so as to extract a second frequency component CF2 corresponding to a natural frequency of the second rotating body BP and to generate a second filtered main signal IF2 deprived of the second frequency component CF2.
  • the second filtered main signal IF2 is processed from the distribution instruction Cons for mechanical power sampling between the first rotating body HP and the second rotating body BP so as to generate a first filtered intermediate signal IIF1 for controlling a sampling of mechanical power by the electrical system 4 on the first rotating body HP and a second filtered intermediate signal IIF2 for controlling the sampling of mechanical power by the electrical system 4 on the second rotating body BP.
  • the first subsidiary control signal CTRL_1 is generated both from the second frequency component CF2 and from the first filtered intermediate signal IIF1.
  • the second subsidiary control signal CTRL_2 is generated from, in addition to the first frequency component CF1 as already described with reference to Figure 4, the second filtered intermediate signal IIF2.
  • the second filtered main signal IF2 is freed from annoying frequency contents for the two rotating bodies BP, HP, which makes it possible to guarantee that the second filtered main signal IF2, which is processed by the distribution instruction Cons for mechanical power sampling between the first rotating body HP and the second rotating body BP, is safe.
  • the frequency contents disturbing for one of the rotating bodies BP, HP are reintegrated into the control signal of the control member 412, 422 associated with the converter 412, 422 connected to the alternating power generator 411 , 421 on the other of the rotating bodies BP, HP, and vice versa.
  • the generation of the first subsidiary control signal CTRL_1 and, respectively, of the second subsidiary control signal CTRL_2 can simply consist of the formatting of the first filtered intermediate control signal IIF1 and, respectively, of the second filtered intermediate control signal IIF2, so that it corresponds to the specific constraints of the control elements 412, 422 associated with the converter 412, 422 connected to the alternating current generators 411, 421.
  • this generation can also be implemented, respectively, from the first maximum sampling threshold Se1 authorized on the first rotating body HP and the second maximum sampling threshold Se2 authorized on the second rotating body BP, which can also typically be transmitted by the general controller 7.
  • Figure 8 illustrates a variant similar to the mode of implementation illustrated in Figure 7, except that the annoying frequency contents common to the rotating bodies BP, HP are filtered beforehand. Indeed, such frequency contents cannot be rejected on one or other of the rotating bodies BP, HP.
  • the main signal IP is previously processed so as to extract at least a third frequency component CF3 corresponding to a natural frequency common to the first rotating body HP and the second rotating body BP and to generate a filtered intermediate main signal IP, in which the extraction of at least one of the first frequency component CF1 and the second frequency component CF2 is implemented by processing the filtered intermediate IP main signal.
  • the exclusion of the third frequency component CF3 can be implemented from the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, for example transmitted by the general controller 7, using filters equivalent to those already exposed.
  • FIG 9 illustrates a variant of the implementation mode illustrated in Figure 8, in which this annoying frequency content common to the two rotating bodies BP, HP is rejected towards the direct current source 431, in order to avoid a loss of power and thus improve the performance of voltage regulation.
  • a third subsidiary signal CTRL_3 control of a sampling of electrical power by the electrical system 4 from a direct current source 431 is generated from the third frequency component CF3 extracted.
  • the generation of the third subsidiary control signal CTRL_3 can be implemented from a maximum sampling threshold Se3 authorized on the direct current source 431, which can also typically be transmitted by the general controller 7.
  • Figure 10 illustrates a variant of the implementation mode illustrated in Figure 4, in which all the disturbing frequency contents are rejected towards the direct current source 431, rather than directing them to the other rotating body HP, BP.
  • the auxiliary power source BP, 431 is a second rotating body BP of the motor 2 and the main control signal IP is processed so as to extract a second frequency component CF2 corresponding to a natural frequency of the second rotating body BP and to generate a second filtered main signal IF2 deprived of the second frequency component CF2.
  • a third subsidiary control signal CTRL_3 of a sampling of electrical power by the electrical system 4 from a direct current source 431 is generated from the first frequency component CF1 and the second frequency component CF2.
  • the generation of the third subsidiary control signal CTRL_3 can be implemented from the maximum sampling threshold Se3 authorized on the direct current source 431, which can also typically be transmitted by the general controller 7.
  • the exclusion of the second frequency component CF2 can be implemented from the DFP data relating to the natural frequencies of the rotating bodies BP, HP, for example transmitted by the general controller 7, using filters equivalent to those already exposed.
  • Figure 10 also illustrates that the distribution instruction Cons for power sampling between the first rotating body HP, the second rotating body HP and the direct current source 431 can also be used. More precisely, the main control signal IP is previously processed from the distribution instruction Cons for power sampling between the first rotating body HP, the second rotating body BP and the direct current source 431, so as to generate a first filtered intermediate signal IIF1 for controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4 on the first rotating body HP, a second filtered intermediate signal IIF2 for controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4 on the second rotating body BP and a third filtered intermediate signal IIF3 for controlling the sampling of electrical power by the electrical system 4 from the direct current source 431.
  • a first filtered intermediate signal IIF1 for controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4 on the first rotating body HP
  • a second filtered intermediate signal IIF2 for controlling a withdrawal of mechanical power by the electrical system 4 on the second rotating body BP
  • a third filtered intermediate signal IIF3 for controlling the sampling of electrical power by
  • the extraction of the first frequency component CF1 is implemented by processing the first filtered intermediate signal IIF1
  • extracting the second frequency component CF2 is implemented by processing the second filtered intermediate signal IIF2
  • the generation of the third subsidiary control signal CTRL_3 is implemented from the third filtered intermediate signal IIF3.
  • each converter 410, 420, 430 is controlled by its respective control member 412, 422, 432, using the subsidiary control signal CTRL_1, CTRL_2, CTRL_3 which is specific to it, in order to compensate for its part of the evolution of the tension.
  • the mechanical sampling on the electrically hybridized motor 2 does not risk exciting the natural modes of the shafts 280, 282 of the motor 2, while minimizing the losses of power and therefore of performance associated with the exclusion of these specific modes in the implementation of the sampling.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un système électrique comprenant : le traitement d'un signal principal (IP) de commande d'un prélèvement d'une puissance mécanique par le système électrique sur une turbomachine hybridée électriquement de sorte à en extraire une première composante fréquentielle (CF1 ) correspondant à une fréquence propre d'un premier corps rotatif de la turbomachine et à générer un premier signal principal filtré (IF1 ) privé de la première composante fréquentielle (CF1 ); la génération d'un premier signal subsidiaire (CTRL_1 ) de commande d'un prélèvement d'une puissance mécanique par le système électrique sur le premier corps rotatif à partir du premier signal principal filtré (IF1 ); et la génération d'un deuxième signal subsidiaire (CTRL_2, CTRL_3) de commande d'un prélèvement d'une puissance par le système électrique sur une source de puissance auxiliaire à partir de la première composante fréquentielle (CF1 ).

Description

PROCEDE DE CONTROLE D’UN SYSTEME ELECTRIQUE POUR UNE TURBOMACHINE HYBRIDEE ELECTRIQUEMENT
DOMAINE TECHNIQUE
Le présent exposé concerne le domaine des turbomachines, en particulier des moteurs d’aéronef. Plus précisément, le présent exposé concerne la gestion de l’alimentation de charges électriques d’un moteur et/ou d’un aéronef.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un aéronef peut comprendre au moins un moteur, lequel peut comprendre au moins deux corps rotatifs distincts. En outre, chacun du moteur et de l’aéronef peut comprendre des charges électriques et/ou des sources d’alimentation électrique. Un système électrique peut relier les charges, les sources et le moteur entre eux pour permettre des échanges électriques entre ces différents éléments. En outre, le moteur peut comprendre au moins une machine électrique reliée aux corps rotatifs. Ainsi, au moins une des charges peut être alimentée par la machine électrique qui, pour ce faire, prélève une puissance mécanique sur au moins un des corps rotatifs. Par ailleurs, au moins un des corps rotatifs peut être assisté par prélèvement d’une puissance électrique sur au moins une source. Le cas échéant, c’est la machine électrique qui peut être une source, et qui prélève alors une puissance mécanique sur l’autre des corps rotatifs. Les corps rotatifs ainsi sollicités par prélèvement ou injection de puissance mécanique peuvent comprendre des modes propres, par exemple en torsion et/ou en flexion. Dès lors, y réaliser un prélèvement ou une injection de puissance mécanique à des fréquences proches de ces modes propres peut entraîner une mise en résonnance de tout ou partie du moteur, ce qui est susceptible de l’endommager. D’un autre côté, éviter de prélever ou d’injecter de la puissance mécanique sur les corps rotatifs à cause de ces modes propres peut réduire les performances du système électrique, et donc du moteur, voire de l’aéronef.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but du présent exposé est d’améliorer la durée de vie d’un moteur d’aéronef comprenant une charge électrique alimentée par prélèvement mécanique sur le moteur tout en garantissant les performances du moteur.
Il est à cet effet proposé, selon un aspect du présent exposé, un procédé de contrôle d’un système électrique comprenant : le traitement d’un signal principal de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur une turbomachine hybridée électriquement de sorte à en extraire une première composante fréquentielle correspondant à une fréquence propre d’un premier corps rotatif de la turbomachine et à générer un premier signal principal filtré privé de la première composante fréquentielle ; la génération d’un premier signal subsidiaire de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur le premier corps rotatif à partir du premier signal principal filtré ; et la génération d’un deuxième signal subsidiaire de commande d’un prélèvement d’une puissance par le système électrique sur une source de puissance auxiliaire à partir de la première composante fréquentielle.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé peut comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou dans une quelconque combinaison :
- la source de puissance auxiliaire est un deuxième corps rotatif de la turbomachine et la génération du deuxième signal subsidiaire comprend le filtrage de la première composante fréquentielle de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif ;
- la source de puissance auxiliaire est un deuxième corps rotatif de la turbomachine, le procédé comprenant en outre :
* le traitement du signal principal de commande de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif et à générer un deuxième signal principal filtré privé de la deuxième composante fréquentielle ;
* le traitement du deuxième signal principal filtré à partir d’une consigne de répartition de prélèvement de puissance mécanique entre le premier corps rotatif et le deuxième corps rotatif de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur le premier corps rotatif et un deuxième signal intermédiaire filtré de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur le deuxième corps rotatif ; dans lequel la génération du premier signal subsidiaire est mise en oeuvre à partir de la deuxième composante fréquentielle et du premier signal intermédiaire filtré ; et dans lequel la génération du deuxième signal subsidiaire est mise en oeuvre à partir du deuxième signal intermédiaire filtré ;
- la source de puissance auxiliaire est un deuxième corps rotatif de la turbomachine, le procédé comprenant en outre le traitement préalable du signal principal de commande de sorte à en extraire au moins une troisième composante fréquentielle correspondant à une fréquence propre commune au premier corps rotatif et au deuxième corps rotatif et à générer un signal principal intermédiaire filtré, dans lequel l’extraction de l’une au moins de la première composante fréquentielle et de la deuxième composante fréquentielle est mise en oeuvre par traitement du signal principal intermédiaire filtré ;
- il comprend en outre la génération d’un troisième signal subsidiaire de commande d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique sur une source de courant continu à partir de la troisième composante fréquentielle ;
- la source de puissance auxiliaire est un deuxième corps rotatif de la turbomachine, le procédé comprenant en outre :
* le traitement du signal principal de commande de sorte à en extraite une deuxième composante fréquentielle correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif et à générer un deuxième signal principal filtré privé de la deuxième composante fréquentielle ;
* la génération d’un troisième signal subsidiaire de commande d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique sur une source de courant continu à partir de la première composante fréquentielle et de la deuxième composante fréquentielle ;
- il comprend en outre le traitement préalable du signal principal de commande à partir d’une consigne de répartition de prélèvement de puissance entre le premier corps rotatif, le deuxième corps rotatif et la source de courant continu, de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur le premier corps rotatif, un deuxième signal intermédiaire filtré de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique sur le deuxième corps rotatif et un troisième signal intermédiaire filtré de commande de prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique sur la source de courant continu, dans lequel l’extraction de la première composante fréquentielle est mise en oeuvre par traitement du premier signal intermédiaire filtré, l’extraction de la deuxième composante fréquentielle est mise en oeuvre par traitement du deuxième signal intermédiaire filtré et la génération du troisième signal subsidiaire est mise en oeuvre à partir du troisième signal intermédiaire filtré ;; et
- la génération de l’un du premier signal subsidiaire et du deuxième signal subsidiaire est mise en oeuvre à partir d’un seuil de prélèvement maximal autorisé sur l’un du premier corps rotatif et de la source de puissance auxiliaire.
Selon un autre aspect, il est proposé un système électrique comprenant : un bus d’alimentation électrique prévu pour être relié à au moins une charge et configuré pour fournir une puissance électrique à la charge sous forme d’un signal continu ; un premier générateur de courant alternatif prévu pour être relié à un premier corps rotatif d’une turbomachine hybridée électriquement pour prélever une puissance mécanique sur le premier corps rotatif et la transformer en puissance électrique susceptible d’être transférée au bus ; un deuxième générateur de courant alternatif prévu pour être relié à un deuxième corps rotatif de la turbomachine pour prélever une puissance mécanique sur le deuxième corps rotatif et la transformer en puissance électrique susceptible d’être transférée au bus ; un premier convertisseur reliant le premier générateur de courant alternatif au bus et configuré pour réguler le bus en tension à partir d’une puissance électrique fournie par le premier générateur de courant alternatif ; un deuxième convertisseur reliant le deuxième générateur de courant alternatif au bus et configuré pour réguler le bus en tension à partir d’une puissance électrique fournie par le deuxième générateur de courant alternatif ; et un dispositif de contrôle relié aux convertisseurs et configuré pour piloter les convertisseurs en vue de compenser une évolution d’une tension du bus par la mise en oeuvre d’un procédé tel que précédemment décrit.
Selon un autre aspect, il est proposé une turbomachine comprenant : un système électrique tel que précédemment décrit ; un premier corps rotatif relié au premier générateur ; et un deuxième corps rotatif relié au deuxième générateur.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 illustre un aéronef de façon schématique.
La figure 2 est une vue en coupe schématique d’un ensemble propulsif.
La figure 3 illustre schématiquement un système électrique.
La figure 4 illustre un mode de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
La figure 5 illustre un mode de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
La figure 6 illustre un mode de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé. La figure 7 illustre un mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
La figure 8 illustre un mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
La figure 9 illustre un mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
La figure 10 illustre un mode de mise en œuvre d’un procédé de contrôle selon le présent exposé.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Aéronef
La figure 1 illustre un aéronef 100 comprenant au moins un ensemble propulsif 1 , en l’espèce deux ensembles propulsifs 1. L’aéronef 100 représenté est un avion, civil ou militaire, mais pourrait être tout autre type d’aéronef 100, tel qu’un hélicoptère. Les ensembles propulsifs 1 sont rapportés et fixés sur l’avion 100, chacun sous une aile de l’avion 100, comme visible sur la figure 1. Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisqu’au moins un ensemble propulsif 1 peut être également monté sur l’aile de l’avion ou encore à l’arrière de son fuselage.
L’aéronef 100 comprend également une pluralité de charges (ou récepteurs) électriques 400 représentées sur la figure 3. Chaque charge électrique 400 est un dispositif alimenté par de l’énergie électrique et pouvant être configuré pour transformer l’énergie électrique qui l’alimente en une autre forme d’énergie, comme par exemple de la chaleur ou de l’énergie mécanique. Des exemples non limitatifs de charges électriques 400 de l’aéronef 100 sont : un moteur électrique, un système de chauffage et/ou de climatisation, un compresseur, etc. Ces charges électriques 400 permettent notamment d’assurer un certain nombre de fonctionnalités, en vol comme au sol, telles que la pressurisation et/ou l’illumination de la cabine de l’aéronef 100, le fonctionnement du poste de pilotage, etc.
Pour alimenter ces charges électriques 400 en énergie électrique, l’aéronef 100 comprend une pluralité de réseaux électriques, dont au moins un réseau à courant continu. Chaque réseau électrique comprend typiquement un ensemble de conducteurs d’électricité, typiquement un ensemble de fil(s) ou barre(s) et/ou un assemblage de fil(s) et/ou une (ou plusieurs) piste(s) imprimée(s) et/ou quelque appareil qui sert à conduire l'électricité. Le réseau à courant continu n’autorise la circulation d’énergie électrique que sous forme d’un signal continu.
L’énergie électrique consommée par les charges électriques 400 peut, au moins en partie, être produite par le moteur 2 de l’ensemble propulsif 1 , décrit plus en détails ci-après, et plus précisément par prélèvement mécanique sur des corps rotatifs BP, HP du moteur 2.
Ensemble propulsif
La figure 2 illustre un ensemble propulsif 1 s’étendant selon un axe longitudinal X-X, et comprenant un moteur 2, qui est une turbomachine, et une nacelle 3 entourant le moteur 2.
L’ensemble propulsif 1 est destiné à être monté sur un aéronef 100, par exemple de la manière illustrée sur la figure 1. À cet égard, l’ensemble propulsif 1 peut comprendre un mât (non représenté) destiné à relier l’ensemble propulsif 1 à une partie de l’aéronef 100.
Le moteur 2 illustré sur la figure 2 est un turboréacteur à double corps, double flux et entraînement direct de la soufflante 20. Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque le moteur 2 peut comporter un nombre différent de corps et/ou de flux, et/ou être un autre type de turboréacteur, tel qu’un turboréacteur à entraînement de la soufflante via un réducteur, ou un turbopropulseur. De même, ce qui est décrit est applicable à tous types de turbomachine, c’est-à-dire de système permettant un transfert d’énergie entre une partie tournante et un fluide.
Sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement d’air à travers l’ensemble propulsif 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X et une direction radiale est une direction orthogonale à l’axe longitudinal X-X et coupant l’axe longitudinal X-X. Par ailleurs, un plan axial est un plan contenant l'axe longitudinal X-X et un plan radial est un plan orthogonal à l’axe longitudinal X-X. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe longitudinal X-X. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence : elle est orthogonale à l’axe longitudinal X-X mais ne passe pas par l’axe longitudinal X-X. Enfin, les adjectifs « intérieur » (ou « interne ») et « extérieur » (ou « externe ») sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie extérieure du même élément. Comme visible sur la figure 2, le moteur 2 comprend, de l’amont vers l’aval, une soufflante 20, une section de compression 22 comprenant un compresseur basse pression 220 et un compresseur haute pression 222, une chambre de combustion 24 et une section de détente 26 comprenant une turbine haute pression 262 et une turbine basse pression 260. Chacun du compresseur basse pression 220, du compresseur haute pression 222, de la turbine haute pression 262 et de la turbine basse pression 260 comprend une partie rotor et une partie stator, la partie rotor étant susceptible d’être entraînée en rotation par rapport à la partie stator autour de l’axe longitudinal X-X. La soufflante 20, la partie rotor du compresseur basse pression 220, et la partir rotor de la turbine basse pression 260 sont reliées entre elles par un arbre basse pression 280 s’étendant le long de l’axe longitudinal X-X, formant ainsi un corps basse pression (corps BP) qui est un premier corps rotatif. La partie rotor du compresseur haute pression 222 et la partie rotor de la turbine haute pression 262 sont reliées entre elles par un arbre haute pression 282 s’étendant également le long de l’axe longitudinal X-X, autour de l’arbre basse pression 280, formant ainsi un corps haute pression (corps HP) qui est un deuxième corps rotatif. Comme visible sur la figure 2, la section de compression 22, la chambre de combustion 24 et la section de détente 26 sont entourés par un carter moteur 23, auxquels sont reliés les parties stator du compresseur basse pression 220, du compresseur haute pression 222, de la turbine haute pression 262 et de la turbine basse pression 260, tandis que la soufflante 20 est entourée par un carter de soufflante 25. Le carter moteur 23 et le carter de soufflante 25 sont reliés entre eux par des bras 27 profilés s’étendant radialement et formant des redresseurs (ou OGV pour « Outlet Guide Vanes » dans la terminologie anglo-saxonne), lesquels sont répartis de manière circonférentielle tout autour de l’axe longitudinal X-X. Àu moins certains de ces bras 27 peuvent être prévus structuraux. L’axe longitudinal X-X définit l’axe de rotation pour la soufflante 20, les parties rotor de la section de compression 22 et les parties rotor de la section de détente 26, autrement dit pour le corps BP et le corps HP, lesquels sont chacun susceptibles d’être entraînés en rotation autour de l’axe longitudinal X-X par rapport au carter moteur 23 et au carter de soufflante 25.
La nacelle 3 s’étend radialement à l’extérieur du moteur 2, tout autour de l’axe longitudinal X-X, de sorte à entourer à la fois le carter de soufflante 25 et le carter moteur 23, et à définir, avec une partie aval du carter moteur 23, une partie aval d’une veine secondaire B, la partie amont de la veine secondaire B étant définie par le carter de soufflante 25 et une partie amont du carter moteur 23. La partie amont de la nacelle 3 définit en outre une entrée d’air 29 par laquelle la soufflante 20 aspire le flux d’air circulant à travers l’ensemble propulsif 1. La nacelle 3 est solidaire du carter de soufflante 25 et rapportée et fixée à l’aéronef 100 au moyen du mât. Le moteur 2 peut également comprendre au moins un boîtier d’accessoires (non représenté), appelé ÀGB (pour « Accessory gear box » dans la terminologie anglo-saxonne), typiquement logé dans une cavité ménagée au sein de la nacelle 3. Le boîtier d’accessoires comprend un ensemble d’engrenages permettant d’entraîner en rotation une pluralité d’arbres autour de leur propre axe, des accessoires étant montés sur ces arbres pour tirer de leur rotation une puissance mécanique utile. L’ensemble d’engrenages est lui-même entraîné à l’aide d’un arbre de prise de mouvement (ou RDS pour « Radial Drive Shaft » dans la terminologie anglo- saxonne) reliant, éventuellement par l’intermédiaire d’un boîtier de transfert (non représenté), le boîtier d’accessoires à l’un au moins parmi le corps haute pression HP et le corps basse pression BP, typiquement en étant engrené avec l’un au moins parmi l’arbre haute pression 282 et l’arbre basse pression 280. À cet égard, l’arbre de prise de mouvement peut s’étendre à l’intérieur d’une cavité longitudinale ménagée au sein de l’un des bras 27. De cette manière, une puissance mécanique est susceptible d’être prélevée sur l’un au moins parmi le corps haute pression HP et le corps basse pression BP pour être délivrée à l’un au moins des accessoires par l’intermédiaire du boîtier d’accessoires.
Le moteur 2 peut, lui aussi, comprendre une pluralité de charges électriques 400, telles qu’un démarreur, des géométries variables ou des systèmes de dégivrage, lesquelles doivent également être alimentées en énergie électrique. L’alimentation d’au moins certaines de ces charges électriques 400 peut être sous la forme d’un signal continu, typiquement une tension continue.
En fonctionnement, la soufflante 20 aspire un flux d’air dont une portion, circulant au sein d’une veine primaire A, est, successivement, comprimée au sein de la section de compression 22, enflammée au sein de la chambre de combustion 24 et détendue au sein de la section de détente 26 avant d’être éjectée hors du moteur 2. La veine primaire A traverse le carter moteur 23 de part en part. Une autre portion du flux d’air circule au sein de la veine secondaire B qui prend une fourme annulaire allongée entourant le carter moteur 23, l’air aspiré par la soufflante 20 étant redressé par les redresseurs puis éjecté hors de l’ensemble propulsif 1. De cette manière, l’ensemble propulsif 1 génère une poussée. Cette poussée peut, par exemple, être mise au profit de l’aéronef 100 sur lequel l’ensemble propulsif 1 est rapporté et fixé.
La figure 3 illustre un système électrique 4 distribué entre l’ensemble propulsif 1 et l’aéronef 100 pour l’alimentation en énergie électrique des charges électriques 400 du moteur 2 et/ou de l’aéronef 100, typiquement au moyen du réseau à courant continu. Le système électrique 4 permet notamment de réaliser l’interface entre les corps rotatifs BP, HP du moteur 2 et le réseau électrique de l’aéronef 100. Le système électrique est notamment configuré pour répondre aux besoins en puissance électrique des charges 400 de l’aéronef 100 et/ou du moteur 2 par prélèvement mécanique sur le moteur 2, pour assister le démarrage et/ou le fonctionnement en vol du moteur 2 à l’aide de sources électriques de l’aéronef 100 et/ou du moteur 2, et/ou pour assurer une répartition de puissance entre les corps rotatifs BP, HP du moteur 2. En d’autres termes, le moteur 2 est hybridé électriquement.
Le système électrique 4 comprend un bus 40 électrique, ou bus 40 d’alimentation électrique, relié à au moins une charge 400 électrique de l’aéronef 100 et/ou du moteur 2, de préférence un ensemble de plusieurs charges 400 de l’aéronef 100 et/ou du moteur 2, le bus 40 étant configuré pour fournir une puissance électrique à la charge 400 sous forme d’un signal continu afin notamment de répondre à ses besoins en puissance. En d’autres termes, le bus 40 est configuré pour autoriser une circulation d’énergie électrique sous forme d’un signal continu. Le bus 40 peut, par exemple, comprendre un ensemble de conducteurs d’électricité, typiquement un ensemble de fil(s) ou barre(s) et/ou un assemblage de fil(s) et/ou une (ou plusieurs) piste(s) imprimée(s) et/ou quelque appareil qui sert à conduire l'électricité.
Le système électrique 4 comprend en outre plusieurs convertisseurs 410, 420, 430 électriques, chacun relié à une source électrique 411 , 421 , 431 respective, c’est-à-dire à un élément configuré pour fournir une puissance électrique. Les sources électriques 411 , 421 , 431 peuvent être un générateur de courant alternatif 411 , 421 , et/ou une source de courant continu 431. Le générateur de courant alternatif 411 , 421 et la source de courant continu 431 peuvent appartenir au moteur 2, c’est-à-dire être pilotés en même temps que le moteur 2, voire être pilotés par le moteur 2. Dans ce cas ce sont des sources électriques 411 , 421 , 431 du moteur 2. Du reste, la source de courant continu 431 n’est pas nécessairement localisée dans le moteur 2 et peut, par exemple, être logée dans le mât permettant de fixer le moteur 2 à l’aéronef 100. Alternativement, la source de courant continu 431 appartient à l’aéronef 100, c’est-à-dire qu’elle est pilotée en même temps que l’aéronef 100. Comme visible sur la figure 3, le système électrique 4 peut ainsi comprendre un premier convertisseur 410 relié à un premier générateur de courant alternatif 411 , un deuxième convertisseur 420 relié à un deuxième générateur de courant alternatif 421 et, optionnellement, un troisième convertisseur 430 relié à une source de courant continu 431. Le troisième convertisseur 430 et la source de courant continu 431 sont optionnels dans le sens où, dans certains modes de réalisation, ils sont absents ou, dans d’autres modes de réalisation, la source de courant continu 431 est indisponible. D’autre part, chacun des convertisseurs 410, 420, 430 est, comme visible sur la figure 3, relié au bus 40. De fait, au moins un, si ce n’est chacun, des convertisseurs 410, 420, 430 est configuré pour réguler le bus 40 en tension à partir, c’est-à-dire à l’aide, d’une puissance électrique fournie par la ou les source(s) électrique(s) 411 , 421 , 431 auxquels les convertisseurs 410, 420, 430 sont reliés. Le nombre et le type de convertisseurs 410, 420, 430 et de sources électriques 411 , 421 , 431 n’est, bien entendu, pas limitatif.
La régulation en tension du bus 40 est critique. En effet, l’évolution temporelle de la tension électrique au sein du bus 40, lors du fonctionnement du système électrique 4, si elle peut ponctuellement varier autour d’une valeur nominale donnée, doit pour autant demeurer au sein de limites d’un gabarit, ce qui est la garantie que l’ensemble des éléments qui sont connectés au bus 40 fonctionne correctement. Le gabarit définit, en fait, les limites supérieures et inférieures d’excursion de la tension, en fonction du temps, lors du fonctionnement du système électrique 4. Le gabarit peut comprendre des limites définies pour des conditions de fonctionnement normales et/ou anormales, lesquelles limites entourent, de manière symétrique ou non, un niveau de tension électrique nominal du bus 40. Dans un diagramme (non représenté) fournissant l’évolution de la tension électrique en fonction du temps, une limite d’un gabarit est typiquement représentée comme une ligne, brisée ou non. De préférence, même si la limite ne définit par une valeur de tension électrique constante dans un premier temps, notamment pendant le temps caractéristique de mise en fonctionnement (ou démarrage) du système électrique 4 ou encore pendant le temps d’établissement d’un régime permanent en cas de transitoire de puissance, il est commun que la limite définisse ensuite une valeur de tension électrique constante, et ce afin de garantir la stabilité de fonctionnement du bus 40 et, partant, du système électrique 4. Un tel gabarit peut, par exemple, être défini dans une norme relative à la qualité du système électrique 4 et/ou du réseau à courant continu, mais aussi être défini par un cahier des charges d’un véhicule type aéronef auquel le système électrique 4 est raccordé, typiquement les exigences du fabricant de l’aéronef 100 et/ou du moteur 2 au sein duquel le système électrique 4 est intégré.
D’autre part, la régulation en tension du bus 40 permet de répondre aux demandes en puissance de la part des charges 400 reliées au bus 40. Typiquement, lorsque la quantité de puissance prélevée par au moins une charge 400 sur le bus 40 est supérieure à la quantité de puissance injectée sur le bus 40 par au moins un convertisseur 410, 420, 430, la tension du bus 40 diminue significativement. Inversement, lorsque la quantité de puissance injectée par au moins un convertisseur 410, 420, 430 sur le bus 40 est supérieure à la quantité de puissance prélevée sur le bus 40 par au moins une charge 400, la tension du bus 40 augmente. Ainsi, réguler la tension du bus 40 permet, outre d’assurer la sécurité du système électrique 4, de répondre aux besoins en puissance des charges 400. En d’autres termes, chacun des convertisseurs 410, 420, 430 est configuré pour adapter en permanence la puissance qu’il injecte ou prélève sur le bus 40, selon la tension du bus 40, de sorte à répondre exactement aux besoins en puissance des charges 400 reliées au bus 40.
Cette injection ou ce prélèvement de puissance sur le bus 40 par les convertisseurs 410, 420, 430 est notamment permise par leur liaison avec les sources électriques 411 , 421 , 431. De fait, au moins un, si ce n’est chacun, des générateurs 411 , 421 à courant alternatif est relié à un corps rotatif BP, HP, du moteur 2 pour permettre un échange de puissance mécanique et/ou électrique entre le corps rotatif BP, HP et le générateur 411 , 421 de courant alternatif, de préférence pour prélever une puissance mécanique sur le corps rotatif BP, HP et la transformer en une puissance électrique, laquelle puissance électrique est ensuite délivrée au premier convertisseur 410 et/ou au deuxième convertisseur 420 pour être injectée sur le bus 40. Comme la puissance électrique fournie par les générateurs 411 , 421 à courant alternatif est sous la forme d’un signal alternatif, chacun du premier convertisseur 410 et du deuxième convertisseur 420 est configuré pour transformer, de manière réversible, ce signal alternatif en un signal continu adapté pour être injecté, puis circuler, sur le bus 40. De même, la source de courant continu 431 peut délivrer une puissance sous forme d’un signal continu au troisième convertisseur 430, lequel va tout de même le convertir, également de manière réversible, pour le mettre en forme selon les contraintes propres au bus 40, puis l’injecter sur le bus 40. Chacun, ou au moins l’un, des générateurs 411 , 421 de courant alternatif peut, par exemple, être une machine synchrone à rotor bobiné, comprenant typiquement trois étages, appelée VFG (pour « Variable Frequency Generator » dans la terminologie anglo-saxonne), entraînée par l’un au moins parmi l’arbre haute pression 282 et l’arbre basse pression 280 du moteur 2, typiquement par l’intermédiaire du boîtier d’accessoires. D’autres types de machines électriques sont envisageables, telles que, de préférence, des machines synchrones à aimant permanent, appelées PMSM (pour « Permanent-Magnet Synchronous Machine Drives » dans la terminologie anglo-saxonne) qui présentent notamment l’avantage d’avoir une masse plus réduite, ou telles que des machines asynchrones (ou « Induction machine » dans la terminologie anglo-saxonne) ou à réluctance variable. De préférence, le premier générateur 411 de courant alternatif est relié au corps HP, tandis que le deuxième générateur 421 de courant alternatif est relié au corps BP, 280. La source de courant continu 431 peut, quant à elle, comprendre une batterie, un supercondensateur, une génératrice à courant continu et/ou une pile à combustible. La source de courant continu 431 permet notamment de soulager les corps rotatifs BP, HP, ou prendre leur relais, lorsque, par exemple, le niveau de prélèvement exigé pour répondre aux besoins en puissance des charges 400 est trop élevé, mais permet aussi d’absorber certaines dynamiques, telles des variations brusques, du comportement des charges 400.
La figure 3 illustre également que le système électrique 4 comprend un dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000, relié à au moins un, si ce n’est chacun, des convertisseurs 410, 420, 430.
Le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 illustré sur la figure 3 comprend un organe central 4000 et une pluralité d’organes de contrôle 412, 422, 432, chacun des organes de contrôle 412, 422, 432 étant relié (ou intégré) à un des convertisseurs 410, 420, 430. Alternativement, le dispositif de contrôle 412, 422, 432 peut ne comprendre que la pluralité des organes de contrôle 412, 422, 432, chacun des organes de contrôle 412, 422, 432 étant relié (ou intégré) à un des convertisseurs 410, 420, 430.
Le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 est en outre avantageusement configuré pour recevoir un signal V représentatif d’une mesure d’une tension du bus 40. Pour ce faire, le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 peut être relié au bus 40 ou à un capteur de tension relié au bus 40, et recevoir du bus 40 (ou de ce capteur) le signal V. Ce signal V peut être reçu par l’intermédiaire d’une liaison physique ou sans fil. Ce signal V représente notamment l’évolution des besoins en puissance de la part des charges 400 reliées au bus 40. Typiquement, lorsqu’une charge 400 requiert soudainement de pouvoir prélever sur le bus 40 une puissance importante, du fait du temps de réponse du système électrique 4 pour fournir au bus 40 la puissance nécessaire pour compenser la puissance prélevée, la tension du bus 40 va brutalement chuter, et cette chute sera remontée au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 par l’intermédiaire du signal V. De la même manière, lorsqu’une charge 400 se déleste brusquement d’une puissance importante sur le bus 40, du fait du temps de réponse du système électrique 4 pour soutirer au bus 40 la puissance nécessaire en vue de compenser ce délestage, la tension du bus 40 va brutalement augmenter, et cette augmentation sera remontée au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 par l’intermédiaire du signal V. De ce fait, le signal V est typiquement un signal temporel, c’est- à-dire fournissant (ou représentant) l’évolution de la tension du bus 40 en fonction du temps. De nombreuses charges 400, notamment les charges 400 dites « actives », peuvent présenter ce type de comportement dynamique, lequel peut d’ailleurs varier au cours des différentes phases de vol.
Les évolutions de la tension du bus 40 sont compensées par l’action des convertisseurs 410, 420, 430, laquelle action suit donc l’évolution de la tension, aussi brusque et fluctuante soit-elle. C’est pourquoi, cette action est coordonnée par le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 pour maintenir la tension du bus 40 dans les gabarits permettant un fonctionnement stable du système électrique 4.
Pour ce faire, chacun des convertisseurs 410, 420, 430 reçoit du dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 un signal de commande CTRL_1 , CTRL_2, CTRL_3 qui lui est propre, et à partir de laquelle le convertisseur 410, 420, 430 régule en tension le bus 40. La combinaison des régulations en tension de chaque convertisseur 410, 420, 430 permet ainsi de suivre en permanence les besoins en puissance des charges 400.
Dans le système électrique 4 illustré sur la figure 3, c’est l’organe central 4000 qui est, notamment, configuré pour recevoir puis traiter le signal V. En outre, l’organe central 4000 est configuré pour transmettre à chacun des organes de contrôle 412, 422, 432 un signal de commande CTRL_1 , CTRL_2, CTRL_3, pouvant typiquement prendre la forme d’un courant de commande, pour le pilotage des convertisseurs 410, 420, 430. Dans le système électrique 4 illustré sur la figure 3, le contrôle est donc réalisé de manière centralisée. Alternativement, lorsque le dispositif de contrôle 412, 422, 432 ne comprend que les organes de contrôle 412, 422, 432, chacun des organes de contrôle 412, 422, 432 est configuré pour, notamment, recevoir et traiter le signal V, et piloter le convertisseur 410, 420, 430. En d’autres termes, le contrôle est alors réalisé de manière décentralisé.
La figure 3 montre en outre la présence d’un contrôleur général 7, qui peut par exemple être tout ou partie du système réalisant l’interface entre le cockpit de l’aéronef 100 et le moteur 2 (ou FADEC ou « Full Authority Digital Engine Control », dans la terminologie anglo- saxonne), typiquement être l’unité de commande du moteur 2, (ou ECU pour « Electronic Control Unit » dans la terminologie anglo-saxonne), laquelle est intégrée au FADEC. Le contrôleur général 7 est relié au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000, en l’occurrence à l’organe central 4000, mais pourrait alternativement être directement relié à chacun des organes de contrôle 412, 422, 432 lorsque l’organe central 4000 n’est pas présent. Dans ce cas, les fonctions réalisées par l’organe central 4000 sont soit effectuées localement dans les organes de contrôle 412, 422, 432, soit effectuées par le contrôleur général 7. Le contrôleur général 7 fournit notamment les données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, mais aussi des contraintes supplémentaires à respecter par le système électrique 4 pour répondre aux besoins en puissances des charges 400. Ainsi, le contrôleur général 7 peut transmettre au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 une consigne Cons de répartition de prélèvement entre les corps rotatifs BP, HP et la source de courant continu 431 , et/ou un seuil Se1 , Se2, Se3 de prélèvement maximal sur au moins un, si ce n’est chacun, des corps rotatifs BP, HP et de la source de courant continu 431 , le seuil Se1 , Se2, Se3 étant, le cas échéant, propre à chaque corps rotatif BP, HP et à la source de courant continu 431. Plus précisément, la consigne Cons de répartition indique au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 la manière dont la totalité de la puissance à prélever sur le moteur 2 pour répondre aux besoins des charges 400 doit être répartie entre les corps rotatifs BP, HP, et la source de courant continu 431 , et peut typiquement prendre la forme d’un pourcentage. Les seuils Se1 , Se2, Se3 de prélèvement fournissent, quant à eux, et pour chacune des sources électriques 411 , 421 , 431 , la valeur maximale de la puissance que le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 est autorisé à faire prélever par leur convertisseur respectif 410, 420, 430 ; c’est-à-dire une première valeur maximale de puissance pouvant être prélevée sur le moteur 2 par le premier convertisseur 410, via le premier générateur 411 à courant alternatif, une deuxième valeur maximale de puissance pouvant être prélevée sur le moteur 2 par le deuxième convertisseur 420, via le deuxième générateur 421 à courant alternatif, et une troisième valeur maximale de puissance pouvant être prélevée sur la source de courant continu 431 par le troisième convertisseur 430. Le seuil Se3 associé à la source de courant continu 431 peut typiquement prendre la forme d’une limite de prélèvement de courant de charge ou de décharge si la source de courant continu 431 est une batterie. Le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 est alors configuré pour piloter les convertisseurs 410, 420, 430 en fonction des données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, de cette consigne Cons de répartition et/ou de ces seuils Se1 , Se2, Se3.
Les données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, la consigne Cons de répartition et/ou les seuils Se1 , Se2, Se3 de prélèvement transmis par le contrôleur général 7 peuvent évoluer au cours du temps et permettent de s’assurer que chacun des corps rotatifs BP, HP et la source de courant continu 431 fournissent la puissance nécessaire aux charges en optimisant le point de fonctionnement du moteur 2. En tout état de cause, ces données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, cette consigne Cons de répartition et/ou ces seuils Se1 , Se2, Se3 de prélèvement peuvent s’avérer nécessaire dans la mesure où le prélèvement mécanique a des conséquences différentes suivant le corps rotatif BP, HP sur lequel la puissance est prélevée.
Procédé de contrôle
De la figure 4 à la figure 10 sont illustrés différents modes de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle du système électrique 4, lequel procédé est mis en oeuvre par le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 illustré sur la figure 3, et ce pour permettre de répondre en temps réel aux besoins en puissance des charges 400 électriques, quelle que soit la phase de fonctionnement du moteur 2, tout en respectant les contraintes propres au moteur 2, et notamment à ses corps rotatifs BP, HP. Ce procédé de contrôle vise à prévenir la sollicitation (i.e., le prélèvement mécanique par les générateurs à courant alternatif 411 , 421 ) des corps rotatifs BP, HP, notamment des arbres 280, 282, à leurs modes propres, typiquement en torsion et/ou en flexion. Ces modes propres sont associés à des fréquences propres et présentent la particularité d’accumuler l’énergie mécanique de sorte à potentiellement entrainer des vibrations susceptibles d’endommager les pièces concernées. Grâce au procédé de contrôle, le système électrique 4 ne sollicite pas, par exemple en couple, les corps rotatifs BP, HP à des fréquences proches de ces fréquences propres. Pour ce faire, comme il sera décrit en détail ci-après, le procédé de contrôle permet de basculer le contenu fréquentiel non désiré de prélèvement sur un corps rotatif BP, HP à une autre source électrique 411 , 421 , 431 , ce qui permet de maximiser la puissance prélevée par le système électrique 4 sur les corps rotatifs BP, HP, sans toutefois risquer de réduire leur durée de vie.
De la figure 4 à la figure 10, est illustré que ce procédé de contrôle mis en oeuvre au sein de l’organe central 4000, mais ceci n’est toutefois pas limitatif puisque ce procédé de contrôle peut être mis en oeuvre au sein d’un, si ce n’est chacun, des organes de contrôle 412, 422, 432. Le cas échéant les organes de contrôle 412, 422, 432 sont susceptibles d’échanger des informations entre eux, sous forme de signaux filaires ou à distance, et/ou de recevoir des informations de la part du bus 40 et/ou du contrôleur général 7.
Ce procédé de contrôle permet au système électrique 4 de corriger une différence (ou erreur) relevée entre une référence V_ref, qui dépend du gabarit en tension du bus 40, représente l’état dans lequel devrait se trouver le bus 40 pour un fonctionnement normal et peut être transmise par le contrôleur général 7, et une mesure de la tension du bus 40, qui représente quant à elle la réalité des besoins des charges 400 électriques telles qu’elles l’expriment par injection ou prélèvement de puissance sur le bus 40. En d’autres termes, ce procédé de contrôle, en corrigeant cette différence entre la référence V_ref et la mesure de la tension du bus 40, assure que les besoins en puissance des charges 400 électriques soient assouvis par la régulation en tension du bus 40.
Plus précisément, comme visible de la figure 4 à la figure 10, un signal en tension V représentatif d’une mesure de la tension du bus 40 est reçu. Ce signal en tension V peut alors être comparé à la référence V_ref. S’il n’y a aucune différence entre la référence V_ref et le signal en tension V, c’est que la tension du bus 40 n’a pas à être régulée. En revanche, si une différence est constatée, c’est-à-dire que la tension du bus 40 a subi une évolution, il est nécessaire que la tension du bus 40 soit régulée. Pour ce faire, il est nécessaire de piloter les sources électriques 411 , 421, 431 , en vue de réaliser cette régulation en tension. Ce pilotage peut, par exemple, consister en la transmission d’un courant de commande, d’une puissance de commande ou même d’un couple de commande. Ces signaux de commande CTRL_1 , CTRL_2, CTRL_3 fixeront la manière dont le système électrique 4, et plus précisément les sources électriques 411 , 421 , 431 , devra adapter son fonctionnement pour mener à bien cette régulation en tension. En l’occurrence, un signal initial I0 de commande, plus aisé à manipuler par l’organe de contrôle, qu’il s’agisse de l’organe central 4000 ou des organes de contrôle 412, 422, 432, peut avantageusement être généré puis traité en fonction de l’erreur relevée dans le signal en tension V par rapport à la référence V_ref. Le traitement peut avantageusement être mise en oeuvre par un correcteur de type proportionnel intégral. De là, un signal principal IP de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4 sur le moteur 2 hybridée électriquement est prêt à parvenir au système électrique 4. Ce signal principal IP de commande est représentatif de la correction à apporter par le système électrique 4 pour réduire, voire annuler, la différence entre référence V_ref et signal mesuré, et ainsi compenser l’évolution de la tension du bus 40. Toutefois, ce signal principal IP de commande ne fait que fixer la consigne générale à adopter par le système électrique 4, sans pour autant discriminer le rôle que chacun des membres du système électrique 4, et plus précisément les sources électriques 411 , 421 , 431 , aura à jouer dans la régulation en tension du bus 40.
À cet égard, en référence à la figure 4, le signal principal IP de commande est traité de sorte à en extraire une première composante fréquentielle CF1 correspondant à une fréquence propre d’un premier corps rotatif, par exemple le corps HP, et à générer un premier signal principal filtré IF1 privé de la première composante fréquentielle CF1. Pour ce faire, il peut par exemple être fait usage d’un filtre coupe-bande ou d’un filtre passe- bas, voire d’une pluralité de filtres coupe-bande et/ou passe-bas combinés et/ou associés les uns aux autres. Ces filtres peuvent être de plusieurs types ou ordres. Les filtres peuvent être de structure fixe, ou présenter une topologie variable en fonction de plusieurs paramètres associées aux données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, par exemple : le régime du moteur 2, au moins un des débits de carburant dans la chambre de combustion 24, la position de géométries variables, les conditions de vol de l’aéronef 100, le niveau de prélèvement de puissance mécanique sur les corps rotatifs BP, HP, etc. De cette manière, il est possible de tenir compte d’éventuelles évolutions des modes propres des corps rotatifs BP, HP en fonctionnement, et d’ajuster l’exclusion de la première composante fréquentielle CF1 en conséquence.
De là, un premier signal subsidiaire de commande CTRL_1 d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4, et plus précisément par le premier générateur de courant alternatif 411 , sur le premier corps rotatif HP est généré à partir du premier signal principal filtré IF1. Cette génération du premier signal subsidiaire de commande CTRL_1 peut simplement consister en le formatage du premier signal principal filtré IF1 pour qu’il corresponde aux contraintes propres de l’organe de contrôle 412 associé au premier générateur à courant alternatif 411. Alternativement, ou en complément, comme visible sur la figure 4, cette génération peut en outre être mise en oeuvre à partir du premier seuil de prélèvement Se1 maximal autorisé sur le premier corps rotatif HP, lequel peut, également, typiquement être transmise par le contrôleur général 7. Le premier signal subsidiaire de commande CTRL_1 correspond donc au signal de commande transmis à l’organe de contrôle 412 du convertisseur 410 relié au premier générateur de courant alternatif 411 prélevant une puissance sur le premier corps rotatif HP.
Par ailleurs, un deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2 d’un prélèvement d’une puissance par le système électrique 4 sur une source de puissance auxiliaire BP, 431 est généré à partir de la première composante fréquentielle CF1. Ainsi, les fréquences propres gênantes pour le premier corps rotatif HP, qui étaient contenues dans le signal principal IP de commande, sont rejetées sur la source de puissance auxiliaire BP, 431. Là encore, la génération du deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2, CTRL_3 peut simplement consister en le formatage de la première composante fréquentielle CF1 pour qu’elle corresponde aux contraintes propres de l’organe de contrôle 422, 432 associé à la source de puissance auxiliaire BP, 431. Alternativement, ou en complément, cette génération peut en outre être mise en oeuvre à partir d’un seuil de prélèvement Se2, Se3 maximal autorisé sur la source de puissance auxiliaire BP, 431 , lequel peut, également, typiquement être transmise par le contrôleur général 7. La source de puissance auxiliaire BP, 431 peut être un deuxième corps rotatif, typiquement le corps BP, du moteur 2 mais également être la source de courant continu 431. Le deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2, CTRL_3 correspond donc au signal de commande transmis à l’organe de contrôle 422 du convertisseur 420 relié au deuxième générateur de courant alternatif 421 prélevant une puissance sur le deuxième corps rotatif BP ou à l’organe de contrôle 432 du convertisseur 430 relié à la source de courant continu 431.
La figure 5 illustre que, dans le cas où la source de puissance auxiliaire BP, 431 est un deuxième corps rotatif BP du moteur 2, la génération du deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2 peut comprendre le filtrage de la première composante fréquentielle CF1 de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle CF2 correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif BP. De cette manière, on s’assure que le contenu fréquentiel gênant pour le premier corps rotatif HP, qui est rejeté sur le deuxième corps rotatif BP, ne contient pas, lui non plus, de fréquences propres gênantes pour le deuxième corps rotatif BP. Là encore, l’exclusion de la deuxième composante fréquentielle CF2 peut être mise en oeuvre à partir des données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, par exemple transmises par le contrôleur général 7, à l’aide de filtres équivalents à ceux déjà exposés.
La figure 6 illustre qu’un troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 d’un prélèvement d’une puissance électrique sur la source de courant continu 431 peut être généré à partir de la deuxième composante fréquentielle CF2. Le troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 correspond donc au signal de commande transmis à l’organe de contrôle 432 associé au convertisseur 430 relié à la source de courant continu 431. Ainsi, les fréquences propres gênantes pour le deuxième corps rotatif BP, qui étaient contenues dans la première composante fréquentielle CF1, sont rejetées sur la source de courant continu 431. Là aussi, la génération du troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 peut être mise en oeuvre à partir d’un seuil de prélèvement Se3 maximal autorisé sur la source de courant continu 431 , lequel peut, également, typiquement être transmis par le contrôleur général 7. Grâce à cette variante de mise en oeuvre, quasiment toute la puissance requise par l’intermédiaire du signal principal IP de commande sera effectivement prélevée par le système électrique 4 sur les sources électriques 411 , 421 , 431 , ce qui permet d’optimiser les performances du système électrique 4 pour la régulation en tension.
De la figure 7 à la figure 10 sont illustrées différentes variantes du procédé de contrôle dans lesquelles la consigne de répartition Cons de prélèvement entre les corps rotatifs BP, HP et la source de courant continu 431 est utilisée.
La figure 7 illustre une variante du mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 4, dans laquelle la source de puissance auxiliaire BP, 431 est un deuxième corps rotatif BP du moteur 2. Sur la figure 7, on constate que le signal principal IP est également traité de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle CF2 correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif BP et à générer un deuxième signal principal filtré IF2 privé de la deuxième composante fréquentielle CF2. Puis, le deuxième signal principal filtré IF2 est traité à partir de la consigne de répartition Cons de prélèvement de puissance mécanique entre le premier corps rotatif HP et le deuxième corps rotatif BP de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré IIF1 de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP et un deuxième signal intermédiaire filtré IIF2 de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4 sur le deuxième corps rotatif BP. De là, le premier signal subsidiaire de commande CTRL_1 est généré à la fois à partir de la deuxième composante fréquentielle CF2 et du premier signal intermédiaire filtré IIF1. De même, le deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2 est généré à partir, outre de la première composante fréquentielle CF1 comme déjà décrit en référence à la figure 4, du deuxième signal intermédiaire filtré IIF2. Ainsi, le deuxième signal principal filtré IF2 est affranchi des contenus fréquentiels gênants pour les deux corps rotatifs BP, HP, ce qui permet de garantir que le deuxième signal principal filtré IF2, qui est traité par la consigne de répartition Cons de prélèvement de puissance mécanique entre le premier corps rotatif HP et le deuxième corps rotatif BP, est sûr. En outre, pour assurer une performance maximale, les contenus fréquentiels gênants pour un des corps rotatifs BP, HP sont réintégrés dans le signal de commande de l’organe de contrôle 412, 422 associé au convertisseur 412, 422 relié au générateur de puissance alternatif 411, 421 de l’autre des corps rotatifs BP, HP, et vice- versa. Là encore, la génération du premier signal subsidiaire de commande CTRL_1 et, respectivement, du deuxième signal subsidiaire de commande CTRL_2 peut simplement consister en le formatage du premier signal intermédiaire filtré IIF1 de commande et, respectivement, du deuxième signal intermédiaire filtré IIF2 de commande, pour qu’il corresponde aux contraintes propres des organes de contrôle 412, 422 associés aux convertisseur 412, 422 reliés au des générateurs de courant alternatifs 411 , 421. Alternativement, ou en complément, cette génération peut en outre être mise en oeuvre, respectivement, à partir du premier seuil de prélèvement Se1 maximal autorisé sur le premier corps rotatif HP et du deuxième seuil de prélèvement Se2 maximal autorisé sur le deuxième corps rotatif BP, lesquels peuvent, également, typiquement être transmis par le contrôleur général 7.
La figure 8 illustre une variante semblable au mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 7, à ceci près que les contenus fréquentiels gênants communs aux corps rotatifs BP, HP sont filtrés au préalable. En effet, de tels contenus fréquentiels ne peuvent être rejetés sur l’un ou l’autre des corps rotatifs BP, HP. Plus précisément, le signal principal IP est préalablement traité de sorte à en extraire au moins une troisième composante fréquentielle CF3 correspondant à une fréquence propre commune au premier corps rotatif HP et au deuxième corps rotatif BP et à générer un signal principal IP intermédiaire filtré, dans lequel l’extraction de l’une au moins de la première composante fréquentielle CF1 et de la deuxième composante fréquentielle CF2 est mise en oeuvre par traitement du signal principal IP intermédiaire filtré. Là encore, l’exclusion de la troisième composante fréquentielle CF3 peut être mise en oeuvre à partir des données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, par exemple transmises par le contrôleur général 7, à l’aide de filtres équivalents à ceux déjà exposés.
La figure 9 illustre une variante du mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 8, dans lequel ce contenu fréquentiel gênant commun aux deux corps rotatifs BP, HP est rejeté vers la source de courant continu 431 , afin d’éviter une perte de puissance et ainsi améliorer les performances de la régulation en tension. Plus précisément, un troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique 4 sur une source de courant continu 431 est généré à partir de la troisième composante fréquentielle CF3 extraite. Là encore, la génération du troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 peut être mise en oeuvre à partir d’un seuil de prélèvement Se3 maximal autorisé sur la source de courant continu 431 , lequel peut, également, typiquement être transmis par le contrôleur général 7.
La figure 10 illustre une variante du mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 4, dans laquelle tous les contenus fréquentiels gênants sont rejetés vers la source de courant continu 431 , plutôt que de les adresser sur l’autre corps rotatif HP, BP. Plus précisément, la source de puissance auxiliaire BP, 431 est un deuxième corps rotatif BP du moteur 2 et le signal principal IP de commande est traité de sorte à en extraite une deuxième composante fréquentielle CF2 correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif BP et à générer un deuxième signal principal filtré IF2 privé de la deuxième composante fréquentielle CF2. En outre un troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique 4 sur une source de courant continu 431 est généré à partir de la première composante fréquentielle CF1 et de la deuxième composante fréquentielle CF2. Là encore, la génération du troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 peut être mise en oeuvre à partir du seuil de prélèvement Se3 maximal autorisé sur la source de courant continu 431 , lequel peut, également, typiquement être transmis par le contrôleur général 7. De même, l’exclusion de la deuxième composante fréquentielle CF2 peut être mise en oeuvre à partir des données DFP relatives aux fréquences propres des corps rotatifs BP, HP, par exemple transmises par le contrôleur général 7, à l’aide de filtres équivalents à ceux déjà exposés.
La figure 10 illustre également que la consigne de répartition Cons de prélèvement de puissance entre le premier corps rotatif HP, le deuxième corps rotatif HP et la source de courant continu 431 peut également être utilisée. Plus précisément, le signal principal IP de commande est préalablement traité à partir de la consigne de répartition Cons de prélèvement de puissance entre le premier corps rotatif HP, le deuxième corps rotatif BP et la source de courant continu 431 , de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré IIF1 de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP, un deuxième signal intermédiaire filtré IIF2 de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique 4 sur le deuxième corps rotatif BP et un troisième signal intermédiaire filtré IIF3 de commande de prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique 4 sur la source de courant continu 431. En outre, l’extraction de la première composante fréquentielle CF1 est mise en oeuvre par traitement du premier signal intermédiaire filtré IIF1 , l’extraction de la deuxième composante fréquentielle CF2 est mise en oeuvre par traitement du deuxième signal intermédiaire filtré IIF2 et la génération du troisième signal subsidiaire de commande CTRL_3 est mise en oeuvre à partir du troisième signal intermédiaire filtré IIF3.
Quoiqu’il en soit, et comme visible sur la figure 3, chaque convertisseur 410, 420, 430 est piloté par son organe de contrôle 412, 422, 432 respectif, à l’aide du signal subsidiaire de commande CTRL_1 , CTRL_2, CTRL_3 qui lui est propre, en vue de compenser sa partie de l’évolution de la tension.
Avantages obtenus
Grâce au procédé de contrôle précédemment décrit, le prélèvement mécanique sur le moteur 2 hybridé électriquement ne risque pas d’exciter les modes propres des arbres 280, 282 du moteur 2, tout en minimisant les pertes de puissance et donc de performance associée avec l’exclusion de ces modes propres dans la mise en oeuvre du prélèvement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle d’un système électrique (4) pour une turbomachine (2) hybridée électriquement, le procédé comprenant : le traitement d’un signal principal (IP) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur la turbomachine (2) de sorte à en extraire une première composante fréquentielle (CF1 ) correspondant à une fréquence propre d’un premier corps rotatif (HP) de la turbomachine (2) et à générer un premier signal principal filtré (IF1 ) privé de la première composante fréquentielle (CF1 ) ; la génération d’un premier signal subsidiaire (CTRL_1 ) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP) à partir du premier signal principal filtré (IF1 ) ; et la génération d’un deuxième signal subsidiaire (CTRL_2, CTRL_3) de commande d’un prélèvement d’une puissance par le système électrique (4) sur une source de puissance auxiliaire (BP, 431 ) à partir de la première composante fréquentielle (CF1 ).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la source de puissance auxiliaire (BP, 431 ) est un deuxième corps rotatif (BP) de la turbomachine (2) et la génération du deuxième signal subsidiaire (CTRL_2) comprend le filtrage de la première composante fréquentielle (CF1 ) de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle (CF2) correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif (BP).
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la source de puissance auxiliaire (BP, 431 ) est un deuxième corps rotatif (BP) de la turbomachine (2), le procédé comprenant en outre : le traitement du signal principal (IP) de commande de sorte à en extraire une deuxième composante fréquentielle (CF2) correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif (BP) et à générer un deuxième signal principal filtré (IF2) privé de la deuxième composante fréquentielle (CF2) ; le traitement du deuxième signal principal filtré (IF2) à partir d’une consigne de répartition (Cons) de prélèvement de puissance mécanique entre le premier corps rotatif (HP) et le deuxième corps rotatif (BP) de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré (IIF1 ) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP) et un deuxième signal intermédiaire filtré (IIF2) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur le deuxième corps rotatif (BP) ; dans lequel la génération du premier signal subsidiaire (CTRL_1 ) est mise en oeuvre à partir de la deuxième composante fréquentielle (CF2) et du premier signal intermédiaire filtré (IIF1 ) ; et dans lequel la génération du deuxième signal subsidiaire (CTRL_2) est mise en œuvre à partir du deuxième signal intermédiaire filtré (IIF2).
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la source de puissance auxiliaire (BP, 431 ) est un deuxième corps rotatif (BP) de la turbomachine (2), le procédé comprenant en outre le traitement préalable du signal principal (IP) de commande de sorte à en extraire au moins une troisième composante fréquentielle (CF3) correspondant à une fréquence propre commune au premier corps rotatif (HP) et au deuxième corps rotatif (BP) et à générer un signal principal intermédiaire filtré (IPF), dans lequel l’extraction de l’une au moins de la première composante fréquentielle (CF1 ) et de la deuxième composante fréquentielle (CF2) est mise en œuvre par traitement du signal principal (IP) intermédiaire filtré (IPF).
5. Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre la génération d’un troisième signal subsidiaire (CTRL_3) de commande d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique (4) sur une source de courant continu (431 ) à partir de la troisième composante fréquentielle (CF3).
6. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la source de puissance auxiliaire (BP, 431 ) est un deuxième corps rotatif (BP) de la turbomachine (2), le procédé comprenant en outre : le traitement du signal principal (IP) de commande de sorte à en extraite une deuxième composante fréquentielle (CF2) correspondant à une fréquence propre du deuxième corps rotatif (BP) et à générer un deuxième signal principal filtré (IF2) privé de la deuxième composante fréquentielle (CF2) ; la génération d’un troisième signal subsidiaire (CTRL_3) de commande d’un prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique (4) sur une source de courant continu (431 ) à partir de la première composante fréquentielle (CF1 ) et de la deuxième composante fréquentielle (CF2).
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre le traitement préalable du signal principal (IP) de commande à partir d’une consigne de répartition (Cons) de prélèvement de puissance entre le premier corps rotatif (HP), le deuxième corps rotatif (BP) et la source de courant continu (431 ), de sorte à générer un premier signal intermédiaire filtré (IIF1 ) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP), un deuxième signal intermédiaire filtré (IIF2) de commande d’un prélèvement d’une puissance mécanique par le système électrique (4) sur le deuxième corps rotatif (BP) et un troisième signal intermédiaire filtré (IIF3) de commande de prélèvement d’une puissance électrique par le système électrique (4) sur la source de courant continu (431 ), dans lequel l’extraction de la première composante fréquentielle (CF1 ) est mise en œuvre par traitement du premier signal intermédiaire filtré (IIF1 ), l’extraction de la deuxième composante fréquentielle (CF2) est mise en œuvre par traitement du deuxième signal intermédiaire filtré (IIF2) et la génération du troisième signal subsidiaire (CTRL_3) est mise en œuvre à partir du troisième signal intermédiaire filtré (IIF3).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la génération de l’un du premier signal subsidiaire (CTRL_1 ) et du deuxième signal subsidiaire (CTRL_2) est mise en œuvre à partir d’un seuil (Se1 , Se2, Se3) de prélèvement maximal autorisé sur l’un du premier corps rotatif (HP) et de la source de puissance auxiliaire (BP, 431 ).
9. Système électrique (4) pour une turbomachine (2) hybridée électriquement, comprenant : un bus (40) d’alimentation électrique prévu pour être relié à au moins une charge (400) et configuré pour fournir une puissance électrique à la charge (400) sous forme d’un signal continu ; un premier générateur (411 ) de courant alternatif prévu pour être relié à un premier corps rotatif (HP) de la turbomachine (2) pour prélever une puissance mécanique sur le premier corps rotatif (HP) et la transformer en puissance électrique susceptible d’être transférée au bus (40) ; un deuxième générateur (421 ) de courant alternatif prévu pour être relié à un deuxième corps rotatif (BP) de la turbomachine (2) pour prélever une puissance mécanique sur le deuxième corps rotatif (BP) et la transformer en puissance électrique susceptible d’être transférée au bus (40) ; un premier convertisseur (410) reliant le premier générateur (411 ) de courant alternatif au bus (40) et configuré pour réguler le bus (40) en tension à partir d’une puissance électrique fournie par le premier générateur (411 ) de courant alternatif ; un deuxième convertisseur (420) reliant le deuxième générateur (421 ) de courant alternatif au bus (40) et configuré pour réguler le bus (40) en tension à partir d’une puissance électrique fournie par le deuxième générateur (421 ) de courant alternatif ; et un dispositif de contrôle (412, 422, 432, 4000) relié aux convertisseurs et configuré pour piloter les convertisseurs en vue de compenser une évolution d’une tension du bus (40) par la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Turbomachine (2) comprenant : un système électrique (4) selon la revendication 9 ; un premier corps rotatif (HP) relié au premier générateur (411 ) ; et un deuxième corps rotatif (BP) relié au deuxième générateur (421 ).
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