EP4720489A1 - Contrôle d'un système électrique - Google Patents

Contrôle d'un système électrique

Info

Publication number
EP4720489A1
EP4720489A1 EP24734940.0A EP24734940A EP4720489A1 EP 4720489 A1 EP4720489 A1 EP 4720489A1 EP 24734940 A EP24734940 A EP 24734940A EP 4720489 A1 EP4720489 A1 EP 4720489A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
control signal
electrical system
ctrl
bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24734940.0A
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of EP4720489A1 publication Critical patent/EP4720489A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • 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
    • F05D2220/764—Application in combination with an electrical generator of the alternating current (A.C.) type
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/15—Load balancing
    • 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
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/02—Purpose of the control system to control rotational speed (n)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Le présent exposé concerne un procédé de contrôle d'un système électrique (4) pour une turbomachine, le procédé comprenant : la génération d'un premier signal de commande; la génération d'un deuxième signal de commande; le prélèvement d'une puissance par le système électrique (4) sur la turbomachine.

Description

CONTROLE D’UN SYSTEME ELECTRIQUE
DOMAINE TECHNIQUE
Le présent exposé concerne le domaine aéronautique. Plus précisément, le présent exposé concerne le contrôle d’un système électrique d’une turbomachine.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Certains aéronefs sont munis d’un moteur et chacun du moteur et de l’aéronef comprend des charges électriques et/ou des sources d’alimentation électrique. Un système électrique assure l’interface entre charges, sources, aéronef et moteur, favorisant ainsi des échanges électriques entre ces différents éléments. Les charges peuvent être alimentées par prélèvement mécanique sur le moteur, et le moteur peut être assisté par prélèvement électrique sur les sources, que ce soit en démarrage ou en vol. Au cours du fonctionnement du moteur, les besoins en alimentation des charges peuvent évoluer, parfois brusquement. D’un autre côté, le prélèvement mécanique sur le moteur doit respecter un certain nombre de contraintes pour assurer une optimisation du fonctionnement de ce-dernier.
EXPOSE GENERAL
Un but du présent exposé est de permettre à un moteur d’aéronef de répondre aux besoins en puissance de charges électriques tout en respectant ses propres contraintes de fonctionnement.
Il est à cet effet proposé, selon un aspect du présent exposé, un procédé de contrôle d’un système électrique pour une turbomachine, le procédé comprenant : la génération d’un premier signal de commande d’un prélèvement de puissance par le système électrique sur un premier corps rotatif de la turbomachine ; la génération d’un deuxième signal de commande d’une injection de puissance par le système électrique sur un deuxième corps rotatif de la turbomachine, la génération du deuxième signal de commande étant mise en oeuvre à partir du premier signal de commande et d’un signal principal de commande d’un prélèvement de puissance par le système électrique sur la turbomachine ; le prélèvement d’une puissance par le système électrique sur la turbomachine, ce prélèvement étant mis en oeuvre à partir du signal principal de commande et comprenant : le prélèvement de puissance par le système électrique sur le premier corps rotatif à partir du premier signal de commande ; et l’injection de puissance par le système électrique sur le deuxième corps rotatif à partir du deuxième signal de commande ; dans lequel le premier signal de commande et le deuxième signal de commande sont générés de sorte que la puissance prélevée par le système électrique sur le premier corps rotatif est supérieure à la puissance prélevée par le système électrique sur la turbomachine.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé peut comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou dans une quelconque combinaison :
- la génération du premier signal de commande est mise en oeuvre indépendamment du signal principal de commande ;
- la génération du premier signal de commande est mise en oeuvre à partir du signal principal de commande ;
- le premier signal de commande est généré de sorte qu’un niveau de prélèvement de puissance par le système électrique sur le premier corps rotatif est constant au cours du fonctionnement de la turbomachine ;
- le premier signal de commande est généré de sorte qu’un niveau de prélèvement de puissance par le système électrique sur le premier corps rotatif varie au cours du fonctionnement de la turbomachine ;
- le procédé comprend en outre : la génération d’un troisième signal de commande d’une injection de puissance par le système électrique sur un dispositif de stockage électrique, la génération du troisième signal de commande étant mise en oeuvre à partir du signal principal de commande, du premier signal de commande et du deuxième signal de commande ; et l’injection de puissance sur le dispositif de stockage électrique à partir du troisième signal de commande ;
- la génération du premier signal de commande est mise en oeuvre à partir d’une information relative au fonctionnement de la turbomachine ; et
- le premier corps rotatif est un corps basse pression de la turbomachine et le deuxième corps rotatif est un corps haute pression de la turbomachine.
Selon un autre aspect du présent exposé, il est proposé un système électrique pour une turbomachine, le système électrique comprenant : un bus d’alimentation électrique prévu pour être relié à au moins une charge électrique et configuré pour fournir une puissance à la charge sous forme d’un signal continu ; un premier générateur de courant alternatif prévu pour être relié à un premier corps rotatif de la turbomachine pour prélever une puissance sur le premier corps rotatif et la transformer en puissance 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 sur le deuxième corps rotatif et la transformer en puissance 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 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 fournie par le deuxième générateur de courant alternatif ; et un dispositif de contrôle relié aux convertisseurs et configuré pour piloter le premier convertisseur et le deuxième convertisseur en vue de compenser une évolution d’une tension du bus par la mise en oeuvre d’un procédé selon le présent exposé.
Selon un autre aspect du présent exposé, il est proposé une turbomachine comprenant : un système électrique selon le présent exposé ; 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 système propulsif aéronautique.
La figure 3 illustre schématiquement un système électrique.
La figure 4 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle d’un système électrique.
La figure 5 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre d’un procédé de contrôle d’un système électrique.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE
Aéronef
Un aéronef 100 est un appareil configuré pour s’élever et se déplacer dans l’air, et peut, par exemple, être un avion, civil ou militaire, voire un hélicoptère. Un aéronef 100 comprend une cellule qui, dans le cas d’un avion, est composée d’un fuselage, d’une voilure comprenant deux ailes, d’empennages, de gouvernes de vol et d’un train d’atterrissage. L’aéronef 100 comprend également une pluralité de charges (ou récepteurs) électriques 400. 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 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 un système propulsif 1 , et plus précisément par prélèvement mécanique sur des corps rotatifs BP, HP du système propulsif 1.
Système propulsif
Un système propulsif 1 comprend un moteur 2 (ou turbomachine) et une nacelle 3, et présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal X-X. Le système propulsif 1 est configuré pour être fixé sur la cellule de l’aéronef 100, par exemple sous ses ailes, dans le cas d’un avion, et ce par l’intermédiaire d’un pylône (ou mât). Le système propulsif 1 peut également être monté sur l’aile de l’avion ou encore à l’arrière de son fuselage, voire être intégré à son fuselage.
Le moteur 2 peut-être un turboréacteur à double corps, double flux et entraînement direct, tel que décrit ci-après, mais peut également comporter un nombre différent de corps et/ou de flux, et/ou être un autre type de turboréacteur, tel qu’un turboréacteur à réducteur ou un turbopropulseur, avec ou sans postcombustion, caréné ou non-caréné.
Sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement d’air à travers le système 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 perpendiculaire 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 perpendiculaire 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 perpendiculaire 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.
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 turbine 26 comprenant une turbine haute pression 262 et une turbine basse pression 260.
La section de compresseur 22 comprend une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes mobiles (rotor) tournant devant une roue d'aubes fixes (stator). La section de turbine 26 comprend également une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes fixes (stator) derrière laquelle tourne une roue d'aubes mobiles (rotor).
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 le long de l’axe longitudinal X-X, formant ainsi un corps haute pression (corps HP) qui est un deuxième corps rotatif. L’arbre basse pression 280 est généralement logé, sur un tronçon de sa longueur, dans l’arbre haute pression 282 et est coaxial à l’arbre haute pression 172.
La section de compression 22, la chambre de combustion 24 et la section de turbine 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 turbine 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 système 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, 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’éléments rotatifs, ou 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 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, 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 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 turbine 26 avant d’être éjectée hors du système propulsif 1. 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 forme annulaire allongée entourant le carter moteur 23, l’air aspiré par la soufflante 20 étant redressé par les redresseurs 27 puis éjecté hors du système propulsif 1. De cette manière, le système propulsif 1 génère une poussée. Cette poussée peut, par exemple, être mise au profit de l’aéronef 100 sur lequel le système propulsif 1 est rapporté et fixé.
Système électrique
Un système électrique 4 est, par ailleurs, distribué entre le système 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 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. 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 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 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 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, mais aussi, inversement, pour prélever une puissance électrique sur le bus 40 et la transformer en puissance mécanique, laquelle puissance mécanique est ensuite transmise au corps rotatif BP, HP. Comme la puissance 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. La source de courant continu 431 peut, quant à elle, être un dispositif de stockage électrique et 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.
Le système électrique 4 comprend en outre 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 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.
Plus précisément, 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. 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 décentralisée.
Le système électrique 4 comprend en outre 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 une information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1, une consigne de sur-prélèvement GEN et/ou une consigne de seuil Se au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000.
L’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1 peut comprendre le régime du corps HP, le régime du corps BP, la température des gaz d’échappement, ou toute autre information relative au fonctionnement du système propulsif 1 et utile au fonctionnement du système électrique 4, et notamment à la mise en oeuvre de son contrôle, en ce qu’elle permet au dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 d’adapter le fonctionnement du système électrique 4 en tenant compte de l’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1.
La consigne de sur-prélèvement GEN détermine le niveau de prélèvement de puissance susceptible d’être mise en oeuvre par le système électrique 4 sur l’un au moins des corps rotatif HP, BP, mais aussi peut comprendre lequel des corps rotatifs HP, BP doit être le sujet de sur-prélèvement, notamment dans le cadre du procédé de contrôle décrit plus en détails ci-après.
La consigne de seuil Se fournit la valeur maximale de la puissance que le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 est autorisé à faire prélever par au moins un des convertisseur 410, 420, 430 sur sa source électrique 411 , 421, 423 respective. Typiquement, la consigne de seuil Se fournit une valeur maximale de puissance pouvant être prélevée sur le moteur 2 par un convertisseur 410, 420 via un générateur 411 , 421 à courant alternatif, sur le corps rotatif HP, BP auquel le générateur 411 , 421 à courant alternatif est relié.
Le dispositif de contrôle 412, 422, 432, 4000 est alors configuré pour piloter les convertisseurs 410, 420, 430 en fonction de l’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1, de la consigne de sur-prélèvement GEN et/ou de la consigne de seuil Se.
Procédé de contrôle
Pour permettre de répondre en temps réel aux besoins en puissance des charges 400, 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, un procédé de contrôle du système électrique 4 est mis en oeuvre. Ce procédé de contrôle vise, notamment, à prévenir les phénomènes de pompage au sein du compresseur basse pression 220 et/ou du compresseur haute pression 222, lors du prélèvement de puissance sur les corps rotatifs BP, HP. En effet, prélever de la puissance sur le corps HP peut engendrer un pompage du corps haute pression 222. Le prélèvement de puissance sur le corps BP permet, quant à lui, de limiter le risque de pompage sur le compresseur basse pression 220, mais risque d’entraîner des variations de régime du moteur 2, et donc de poussée du système propulsif 1 , en particulier à bas régime, auquel la fraction de puissance prélevée par le système électrique 4 peut être significative par rapport à la puissance générée pour la poussée. En revanche, l’injection de puissance sur le corps BP peut engendrer un pompage du corps basse pression 220. Dès lors, le procédé de contrôle du système électrique, en tenant compte de ces phénomènes, permet d’obtenir des gains en termes de dimensionnement du système propulsif 1 et/ou de consommation de carburant du moteur 2.
Le procédé de contrôle permet au système électrique 4 de sur-prélever une puissance sur l’un des corps rotatifs BP, HP, de préférence le corps BP, et de rejeter la puissance prélevée en excès sur un autre des corps rotatifs BP, HP, de préférence le corps HP. Par surprélèvement, il est entendu le prélèvement d’une puissance supérieure au besoin du système électrique 4 pour réguler le bus 40 en tension, c’est-à-dire supérieure au besoin du système électrique 4 pour répondre à l’appel en puissance des charges 400. Bien entendu, le procédé de contrôle prévoit de pouvoir échanger les rôles entre corps rotatif HP, BP au cours du fonctionnement du moteur 2, c’est-à-dire que le corps rotatif HP, BP sur lequel le surprélèvement était mis en oeuvre peut devenir le corps rotatif HP, BP sur lequel la puissance en excès est rejetée tandis que le corps rotatif HP, BP sur lequel la puissance en excès était rejetée peut devenir le corps rotatif HP, BP sur lequel le sur-prélèvement est mis en oeuvre. La puissance prélevée en excès par le système électrique 4 correspond à la fraction de puissance prélevée qui n’est pas consommée par les charges 400. Plus précisément, en surprélevant sur le corps BP et en rejetant l’excès de puissance sur le corps HP, le compresseur haute pression 222 fonctionne avec un apport de puissance, ce qui a non seulement pour effet de l’éloigner de son état de pompage, mais aussi de le faire fonctionner à régime plus élevé, permettant ainsi de dégager davantage de marge sur un transitoire d’accélération. En outre, le compresseur basse pression 220 est susceptible de fonctionner avec un prélèvement mécanique constant au cours du fonctionnement du système propulsif 1 , ce qui a non seulement pour effet de stabiliser son régime, et ainsi la poussée générée par le système propulsif 1 , mais aussi de limiter les excursions dans le champ du compresseur basse pression 220. Le procédé de contrôle est 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 également 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 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 soient assouvis par la régulation en tension du bus 40.
Plus précisément, 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 les consignes adressées aux convertisseurs 410, 420, 430 satisfont les besoins en puissance des charges 400 et n’ont donc pas besoin d’être modifiées. 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 les consignes adressées aux convertisseurs 410, 420, 430 soient ajustées afin de compenser l’évolution en consommation des charges 400. 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 , devront adapter leur fonctionnement pour mener à bien cette régulation en tension. Le cas échéant, ce sont les contrôleurs 412, 422, 432 des convertisseurs 410, 420, 430 qui sont destinés à recevoir les signaux de commande CTRL_1 , CTRL_2, CTRL_3 afin d’être pilotés pour commander le fonctionnement des sources électriques 411 , 421 , 431 , en vue de réaliser 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 par le système électrique 4 sur le moteur 2 hybridé 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 V, et ainsi compenser l’évolution de la tension du bus 40, par prélèvement de puissance sur le moteur 2, et plus particulièrement sur les corps rotatifs HP, BP du moteur 2, par l’intermédiaire des sources électriques 411 , 421 formées par les générateurs 411 , 421 à courant alternatif. 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.
En moyenne, la tension du bus 40 est régulée par prélèvement de puissance sur le moteur 2 par le système électrique 4. Mais, lors de la mise en oeuvre du procédé de contrôle, le prélèvement de puissance sur le moteur 2 est le résultat d’un sur-prélèvement d’une puissance sur l’un des corps rotatifs HP, BP, de préférence le corps BP, et d’une injection de puissance sur un autres des corps rotatifs HP, BP, de préférence le corps HP, la différence entre la puissance prélevée sur l’un des corps rotatifs HP, BP, de préférence le corps BP, et la puissance injectée sur un autre des corps rotatifs HP, BP, de préférence le corps HP, correspondant à la puissance à injecter sur le bus 40 pour réguler sa tension, c’est-à-dire pour réduire, voire annuler, la différence entre référence V_ref et signal mesuré V, c’est- à-dire à la puissance requise par les charges 400 correspondant au signal principal IP de commande. En d’autres termes, la puissance prélevée par le système électrique 4 sur l’un des corps rotatifs HP, BP, de préférence le corps BP, est supérieure à la puissance requise par les charges 400 et prélevée sur le moteur 2.
Or, le signal principal IP de commande détermine la puissance à injecter sur le bus 40 par le système électrique 4. C’est pourquoi, lors du procédé de contrôle, un premier signal de commande CTRL_1 d’un prélèvement de puissance par le système électrique 4 sur un premier corps rotatif HP, BP, de préférence le corps BP, du moteur 2 est généré en parallèle d’un deuxième signal de commande CTRL_2 d’une injection de puissance par le système électrique 4 sur un deuxième corps rotatif HP, BP, de préférence le corps HP, du moteur 2. Le premier signal de commande CTRL_1 et le deuxième signal de commande CTRL_2 sont générés de sorte que la puissance prélevée par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP, BP, par l’intermédiaire d’un générateur 411 , 421 à courant alternatif (i.e., celui relié au premier corps rotatif HP, BP), est supérieure à la puissance prélevée par le système électrique 4 sur le moteur 2, la puissance en excès (i.e., qui correspond à la portion de la puissance prélevée sur le premier corps rotatif HP, BP qui n’est pas injectée sur le bus 40 par le système électrique 4) étant injectée sur le deuxième corps rotatif HP, BP, par l’intermédiaire d’un autre générateur 411 , 421 à courant alternatif (i.e., celui relié au deuxième corps rotatif HP, BP).
La génération du premier signal de commande CTRL_1 peut être mise en oeuvre indépendamment du signal principal IP de commande ou à partir de ce-dernier.
Dans un mode de mise en oeuvre dans lequel le premier signal de commande CTRL_1 est généré indépendamment du signal principal IP de commande, cette génération est avantageusement mise en oeuvre à partir de la consigne de sur-prélèvement GEN. De cette consigne peut être extrait un premier signal intermédiaire 11 qui est formaté afin de devenir le premier signal de commande CTRL_1 déterminant un contrôle à mettre en oeuvre par le convertisseur 410, 420 pour piloter son générateur 411 , 421 à courant alternatif afin de prélever un niveau prédéfini de puissance sur le premier corps rotatif HP, BP. Bien entendu, le pilotage peut être mis en oeuvre de sorte à déterminer un niveau prédéfini de couple à prélever sur le premier corps rotatif HP, BP, suivant la manière dont le générateur 411 , 421 à courant alternatif relié au premier corps rotatif HP, BP est piloté. Avantageusement, cette génération est également mise en oeuvre à partir de l’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1 , afin de tenir compte des contraintes propres au fonctionnement du moteur 2, typiquement les conditions de vol. Par exemple, au décollage, le niveau de prélèvement de puissance sur le corps BP peut être diminué. Ceci permet d’optimiser le contrôle du système électrique 4 et, partant, d’améliorer l’efficacité du moteur 2.
Dans un mode de mise en oeuvre dans lequel le premier signal de commande CTRL_1 est généré à partir du signal principal IP de commande, la puissance sur-prélevée sur le premier corps rotatif HP, BP est indexée sur le niveau de puissance effectivement consommée par le bus 40, ce qui permet de la faire varier au cours du fonctionnement du moteur 2, dans la limite de l’opérabilité des corps rotatifs HP, BP sollicités par le système électrique 4. Ainsi, la génération du premier signal intermédiaire 11 est non seulement mise en oeuvre à partir de la consigne de sur-prélèvement et, éventuellement de l’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1 , mais aussi du signal principal IP de commande. L’extraction est typiquement réalisée à l’aide d’une fonction de transfert, par exemple d’ordre 1 , laquelle permet de faire évoluer les prélèvements et/ou injections sur les corps rotatifs HP, BP de façon acceptable, notamment en termes de régulation de carburant, tout en provisionnant une marge de sur-prélèvement et des valeurs plafonds et planchers, en jouant, par exemple, sur les coefficients multiplicatifs et les coefficients à l’origine de la fonction de transfert. Il est à noter que, dans ce mode de mise en oeuvre, de façon ponctuelle et temporaire le niveau de sur-prélèvement peut, du fait du temps de réponse du système électrique 4, devenir inférieur aux besoin des charges 40, ce qui oblige à prélever de la puissance également sur le deuxième corps rotatif HP, BP.
La génération du premier signal de commande CTRL_1 peut être mise en oeuvre de sorte qu’un niveau de prélèvement de puissance et/ou de couple par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP, BP est constant au cours du fonctionnement du moteur 2 ou, au contraire, varie au cours du fonctionnement du moteur 2.
Dans un mode de mise en oeuvre dans lequel le niveau de prélèvement de puissance et/ou de couple par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP, BP est constant au cours du fonctionnement du moteur 2, le sur-prélèvement de puissance est mis en oeuvre à un niveau prédéterminé, et ce quel que soit le niveau de puissance requis pour réguler le bus 40 en tension et/ou quel que soit le régime du moteur 2. La consigne de sur-prélèvement GEN peut, dans ce cas, ne pas varier au cours du fonctionnement du moteur 2 et être prédéfinie lors de la conception de ce-dernier de sorte à garantir que tous les niveaux de puissance nécessaires à la régulation du bus 40 (i.e., au maximum la somme de toutes les puissances des charges 400 alimentées par le bus 40) puissent être assouvis par la puissance prélevée sur le premier corps rotatif HP, BP. En d’autres termes, le premier signal de commande CTRL_1 est généré de sorte que la puissance injectée par le convertisseur 410, 420 du générateur 411 , 421 relié au premier corps rotatif HP, BP est en permanence supérieure à la puissance transitant sur le bus 40, quel que soit le point de fonctionnement du moteur 2. Dès lors, c’est, en fait, le convertisseur 410, 420 du générateur 411 , 421 à courant alternatif relié au deuxième corps rotatif HP, BP qui régule en tension le bus 40 par injection de la puissance en excès sur le bus sur le deuxième corps rotatif HP, BP. Ce mode de mis en oeuvre est simple et facile à intégrer dans le contrôle du système électrique 4. En outre, il offre une importante sûreté de fonctionnement.
Dans un mode de mise en oeuvre dans lequel le niveau de prélèvement de puissance et/ou de couple par le système électrique 4 sur le premier corps rotatif HP, BP varie au cours du fonctionnement du moteur 2, cette variation peut être liée à l’évolution de la consigne de sur-prélèvement GEN au cours du fonctionnement du moteur 2, à la prise en compte et/ou l’évolution de l’information DAT relative au fonctionnement du système propulsif 1 et/ou à la prise en compte du signal principal IP de commande lors de la génération du premier signal de commande CTRL_1 , comme détaillé précédemment. Ce mode de mise en oeuvre présente l’avantage d’adapter le contrôle du système électrique 4 aux besoins réels des charges 400, et ainsi d’ajuster le sur- prélèvement sur le premier corps rotatif HP, BP, ce qui, compte-tenu des rendements inhérents à de tels échanges de puissance, favorise l’efficacité du moteur 2 et, de là, limite sa consommation de carburant.
La génération du deuxième signal de commande CTRL_2 est mise en oeuvre à partir du premier signal de commande CTRL_1 et du signal principal IP de commande. En effet, le deuxième signal de commande détermine la puissance non consommée par le système électrique 4 (i.e., injectée par le système électrique 4 sur le bus 40) qui est réinjectée sur le deuxième corps rotatif HP, BP. À cet égard, un deuxième signal intermédiaire I2 est généré par différence entre le signal principal IP de commande et le premier signal intermédiaire 11 , le deuxième signal intermédiaire I2 étant ensuite formaté pour générer le deuxième signal de commande CTRL_2 destiné à piloter le convertisseur 410, 420 relié au générateur 411 , 421 à courant alternatif associé au deuxième corps rotatif HP, BP. Cette différence entre le signal principal IP de commande et le premier signal intermédiaire 11 est en effet l’image exacte de la puissance en excès qui ne sera pas consommée par les charges 400 et qu’il est donc nécessaire d’injecter sur le deuxième corps rotatif HP, BP.
Dans un mode de mise en oeuvre, un troisième signal de commande CTRL_3 d’une injection de puissance par le système électrique 4 sur le dispositif de stockage électrique 431 est généré. Ce mode de mise en oeuvre est avantageux lorsque trop de puissance en excès devrait être réinjectée sur le deuxième corps rotatif HP, BP, c’est-à-dire que le surprélèvement sur le premier corps rotatif HP, BP est trop grand devant la puissance réellement nécessaire pour réguler la tension du bus 40. Dans ce cas, le surplus de puissance en excès est injecté sur le dispositif de stockage électrique 431 , sous forme électrique, à partir du troisième signal de commande CTRL_3.
Le cas échéant, la génération du troisième signal de commande CTRL_3 est mise en oeuvre à partir du signal principal IP de commande, du premier signal de commande CTRL_1 et du deuxième signal de commande CTRL_2. Ainsi, le deuxième signal intermédiaire I2 est d’abord traité à partir de la consigne de seuil Se, pour générer un deuxième signal intermédiaire corrigé I2* associé à une puissance inférieure à celle associé au deuxième signal intermédiaire I2, parce que capée par la consigne de seuil Se. Un troisième signal intermédiaire I3 est alors généré par différence entre le deuxième signal intermédiaire I2 et le deuxième signal intermédiaire corrigé I2*, puis formaté pour générer le troisième signal de commande CTRL_3. Le troisième signal intermédiaire I3 est l’image exacte de la fraction de la puissance en excès que le deuxième corps rotatif HP, BP ne peut prendre en charge par réinjection, et qu’il convient donc de réinjecter sur le dispositif de stockage 431.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle d’un système électrique (4) pour une turbomachine (2), le procédé comprenant : la génération d’un premier signal de commande (CTRL_1 ) d’un prélèvement de puissance par le système électrique (4) sur un premier corps rotatif (HP, BP) de la turbomachine (2) ; la génération d’un deuxième signal de commande (CTRL_2) d’une injection de puissance par le système électrique (4) sur un deuxième corps rotatif (HP, BP) de la turbomachine (2), la génération du deuxième signal de commande (CTRL_2) étant mise en oeuvre à partir du premier signal de commande (CTRL_1 ) et d’un signal principal (IP) de commande d’un prélèvement de puissance par le système électrique (4) sur la turbomachine (2) ; le prélèvement d’une puissance par le système électrique (4) sur la turbomachine (2), ce prélèvement étant mis en oeuvre à partir du signal principal (IP) de commande et comprenant : le prélèvement de puissance par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP, BP) à partir du premier signal de commande (CTRL_1 ) ; et l’injection de puissance par le système électrique (4) sur le deuxième corps rotatif (HP, BP) à partir du deuxième signal de commande (CTRL_2) ; dans lequel le premier signal de commande (CTRL_1 ) et le deuxième signal de commande (CTRL_2) sont générés de sorte que la puissance prélevée par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP, BP) est supérieure à la puissance prélevée par le système électrique (4) sur la turbomachine (2) ; dans lequel le premier signal de commande (CTRL_1 ) est généré de sorte qu’un niveau de prélèvement de puissance par le système électrique (4) sur le premier corps rotatif (HP, BP) varie au cours du fonctionnement de la turbomachine (2).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la génération du premier signal de commande (CTRL_1 ) est mise en oeuvre indépendamment du signal principal (IP) de commande.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la génération du premier signal de commande (CTRL_1 ) est mise en oeuvre à partir du signal principal (IP) de commande.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre : la génération d’un troisième signal de commande (CTRL_3) d’une injection de puissance par le système électrique (4) sur un dispositif de stockage électrique (431 ), la génération du troisième signal de commande (CTRL_3) étant mise en oeuvre à partir du signal principal (IP) de commande, du premier signal de commande (CTRL_1 ) et du deuxième signal de commande (CTRL_2) ; et l’injection de puissance sur le dispositif de stockage électrique (431 ) à partir du troisième signal de commande (CTRL_3).
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la génération du premier signal de commande (CTRL_1 ) est mise en oeuvre à partir d’une information (DAT) relative au fonctionnement de la turbomachine (2).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier corps rotatif (HP, BP) est un corps basse pression (BP) de la turbomachine (2) et le deuxième corps rotatif (HP, BP) est un corps haute pression (HP) de la turbomachine (2).
7. Système électrique (4) pour une turbomachine (2), le système électrique (4) comprenant : un bus d’alimentation électrique (40) prévu pour être relié à au moins une charge (400) électrique et configuré pour fournir une puissance 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, BP) de la turbomachine (2) pour prélever une puissance sur le premier corps rotatif (HP, BP) et la transformer en puissance susceptible d’être transférée au bus (40) ; un deuxième générateur (421 ) de courant alternatif prévu pour être relié à un deuxième corps rotatif (HP, BP) de la turbomachine (2) pour injecter une puissance sur le deuxième corps rotatif (HP, BP) à partir d’une puissance prélevée sur le 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 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 fournie par le deuxième générateur (421 ) de courant alternatif ; et un dispositif de contrôle (412, 422, 432, 4000) relié aux convertisseurs (410, 420) et configuré pour piloter le premier convertisseur (410) et le deuxième convertisseur (420) en vue de compenser une évolution d’une tension du bus (40) par la mise en oeuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
8. Turbomachine (2) comprenant : un système électrique (4) selon la revendication 7 ; un premier corps rotatif (HP, BP) relié au premier générateur (411 ) ; et un deuxième corps rotatif (HP, BP) relié au deuxième générateur (421 ).
EP24734940.0A 2023-06-02 2024-06-03 Contrôle d'un système électrique Pending EP4720489A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2305523A FR3149310A1 (fr) 2023-06-02 2023-06-02 Contrôle d’un système électrique
PCT/FR2024/050705 WO2024246475A1 (fr) 2023-06-02 2024-06-03 Contrôle d'un système électrique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4720489A1 true EP4720489A1 (fr) 2026-04-08

Family

ID=88068475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24734940.0A Pending EP4720489A1 (fr) 2023-06-02 2024-06-03 Contrôle d'un système électrique

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4720489A1 (fr)
CN (1) CN121241192A (fr)
FR (1) FR3149310A1 (fr)
WO (1) WO2024246475A1 (fr)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201219916D0 (en) * 2012-11-06 2012-12-19 Rolls Royce Plc An electrical generation arrangement for an aircraft
EP3246526B1 (fr) * 2016-05-18 2021-03-24 Rolls-Royce Corporation Commande de générateur d'arbre basse pression pour moteur de turbine à gaz
GB2588074A (en) * 2019-06-12 2021-04-21 Rolls Royce Plc Reducing idle thrust in a propulsive gas turbine
GB2589640A (en) * 2019-12-06 2021-06-09 Rolls Royce Plc Gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024246475A1 (fr) 2024-12-05
CN121241192A (zh) 2025-12-30
FR3149310A1 (fr) 2024-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12065973B2 (en) Electric enhanced transmission for multi-spool load-sharing turbofan engine
EP3889048B1 (fr) Procede d'optimisation du bruit genere en vol par un giravion
EP3177820B1 (fr) Hybridation des compresseurs d'un turboréacteur
EP2886456B1 (fr) Procédé de gestion d'une installation motrice destinée à un aéronef à voilure tournante
EP2829472B1 (fr) Installation motrice trimoteur régulée pour un aéronef à voilure tournante
EP4552199A1 (fr) Ensemble pour une turbomachine hybridée électriquement
EP3994349B1 (fr) Turbogénérateur avec système de régulation simplifié pour aéronef
FR3037923A1 (fr) Procede de regulation d'une installation motrice trimoteur pour un aeronef a voilure tournante
EP4552198A1 (fr) Système électrique pour turbomachine
FR3138412A1 (fr) Ensemble propulsif amélioré pour aéronef hybridé multi moteurs
WO2023012435A1 (fr) Turbopropulseur apte à fournir une fonction d'éolienne de secours et aéronef comportant un tel turbopropulseur
FR3056558A1 (fr) Procede d'optimisation de l'operabilite de la motorisation d'un aeronef
FR2925110A1 (fr) Dispositif d'alimentation en huile d'un moteur d'aeronef equipe d'au moins un demarreur-generateur.
EP4720489A1 (fr) Contrôle d'un système électrique
WO2023175278A1 (fr) Système électrique pour un aéronef équipé d'un moteur
FR3138471A1 (fr) Procédé de contrôle d’un système électrique pour une turbomachine hybridée électriquement
FR3138856A1 (fr) Procédé de contrôle d’un système électrique comprenant une machine synchrone à aimants permanents
FR3062425A1 (fr) Circuit d'alimentation en carburant de turbomachine
WO2026083025A1 (fr) Procédé de contrôle centralisé de mise en parallèle de sources
WO2026083021A1 (fr) Système et procédé de contrôle de sources de puissance en parallèle
WO2026083023A1 (fr) Système de commande de sources de puissance en parallèle avec estimation de charge
WO2026083024A1 (fr) Système électrique avec correction d'erreur de mesures de tension locales et procédé de correction associé
FR3115813A1 (fr) Turbomachine à turbine libre comprenant des équipements entrainés par la turbine libre

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251224

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR