FR2911442A1 - Systeme et procede d'alimentation en puissance pour les actionneurs a bord d'un aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système et un procédé d'alimentation en puissance d'un aéronef comprenant plusieurs générateurs alimentant en alternatif plusieurs premiers coeurs électriques distincts (10, 11, 12, 13), les diverses charges de l'aéronef étant connectées à chacun de ces coeurs. Ce système comprend des coeurs conventionnels (10, 11, 12, 13) qui alimentent les charges de puissance et au moins un coeur (40, 41) dédié aux charges actionneurs, cet au moins un coeur dédié étant relié aux coeurs conventionnels.

Description

SYSTEME ET PROCEDE D'ALIMENTATION EN PUISSANCE POUR LES ACTIONNEURS A BORD

D'UN AERONEF

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un système et un procédé d'alimentation en puissance pour les actionneurs à bord d'un aéronef, par exemple un avion. Dans la suite, pour des raisons de simplification de description, on considère un aéronef de type avion. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'augmentation de la part d'énergie électrique utilisée sur les avions futurs mène à une augmentation du nombre de générateurs et de coeurs électriques. Un exemple d'architecture de génération et distribution électrique d'un tel avion est donné en figure 1. On y trouve quatre générateurs GEN 1.1, GEN 1.2, GEN 2.1 et GEN 2.2 alimentant sous une tension alternative (par exemple 230 VAC) quatre coeurs électriques distincts 10, 11, 12 et 13 pour un premier et un second côté 14 et 15 de l'avion. Les divers consommateurs électriques (charges) de l'avion sont connectés sur chacun de ces coeurs. A titre d'exemple, les charges 20, 21, 22 et 23, apparaissant sur cette figure 1, sont typiques d'un avion plus électrique sans prélèvement d'air sur les moteurs ( bleedless ). Il s'agit en particulier : - des groupes de conditionnement d'air ECS1-ECS4 ( Environmental Conditioning System ), - des éléments de protection contre le givre WIPS1-WIPS4 ( Wing Ice Protection System ), -des démarreurs des moteurs (réacteurs) DM1-DM4, - des actionneurs Al-A2 de commande de vol, de freinage des roues, etc. (EHA : ElectroHydrostatic Actuator , EMA : Electro-Mechanical Actuator ".). Dans une telle architecture, deux circuits électriques El et E2 différents permettent d'alimenter les actionneurs de l'avion : respectivement Al (composé de n actionneurs A11...Aln) et A2 (composé de m actionneurs A21...A2m). Ces deux circuits électriques El et E2 sont affectés respectivement par les deux côtés 14 et 15 de l'avion, ce qui est nécessaire pour assurer une continuité d'alimentation des actionneurs en cas de défaillance de l'un de ces deux circuits électriques El et E2. En effet, on utilise fréquemment deux actionneurs pour déplacer une même surface de commande de vol. En alimentant ces actionneurs Al d'une part et A2 d'autre part par les deux circuits électriques El et E2, une surface de commande de vol peut être actionnée avec un seul des deux circuits électriques El ou E2. La figure 2 donne un exemple de disposition de certaines surfaces de commande de vol 9 dans un avion, avec les actionneurs qui y sont associés. Cet exemple montre le principe de la répartition des actionneurs entre deux circuits d'alimentation El et E2.

La figure 3 donne le principe de génération et distribution du premier circuit électrique El. Dans cet exemple, ce circuit El est alimenté par le premier côté 14 de l'avion, c'est à dire soit par le générateur GEN 1.1, soit par le générateur GEN 1.2. La distribution du circuit électrique El est effectuée en courant alternatif, en 230 volts alternatif par exemple, ce qui signifie que chaque actionneur A11...A1n et A21...A2m est alimenté sous cette tension alternative. Ces actionneurs étant constitués chacun par une machine synchrone autopilotée par un onduleur, il est nécessaire qu'ils possèdent chacun un bus continu interne, tel que 540 volts continu par exemple. Ce bus est obtenu par le redressement des tensions triphasées du réseau, grâce à un convertisseur statique, comme illustré sur la figure 4. Cette figure, qui illustre la constitution typique d'un actionneur électrique, comprend ainsi successivement entre le réseau 230 volts alternatif (230 VAC) 28 et la charge mécanique 19 : - un redresseur 30, -un bus +/- 270 volts continus (540 VDC) 31, - un condensateur de bus 32, -une résistance de dissipation d'énergie 33, - un onduleur 34, et - un moteur électrique MS. Pour des raisons de robustesse, d'encombrement, de masse et de coût, le redresseur 30 est généralement réalisé par un simple pont de diodes.

Même dans les topologies de redresseur les plus complexes rencontrées à ce jour en aéronautique, ce redresseur 30 est réalisé à base de diodes. Un tel redresseur n'est pas réversible en puissance.

La charge mécanique 29 pouvant générer de l'énergie, le moteur MS et l'onduleur 34 étant réversible en puissance, une énergie peut être renvoyée sur le bus continu 31. Ne pouvant remonter jusqu'au réseau alternatif 28 à cause du redresseur 30, cette énergie générée par la charge mécanique 29 doit alors être stockée ou dissipée au niveau du bus continu 31. Dans les actionneurs courants, cette énergie est dissipée grâce à la résistance 33. La dissipation d'énergie 27 dans l'actionneur 29 implique un échauffement de celui-ci, ce qui constitue une contrainte supplémentaire pour le dimensionnement de celui-ci : son refroidissement doit donc être particulièrement soigné. Lors de la mise sous tension d'un actionneur, par la fermeture du contacteur 25 associé comme illustré sur la figure 3, il se produit un appel de courant à cause de l'énergie nécessaire à la charge du condensateur de bus 32, comme illustré sur la figure 4. Ces appels de courant, qui ne sont limités que par l'impédance des générateurs et des câbles, peuvent atteindre des valeurs élevées. Dans le cas où les actionneurs sont mis sous tension simultanément, le grand nombre d'appels de courant simultanés peut créer des disfonctionnements (disjonction), voir des détériorations de matériels.

Dans le cas où plusieurs actionneurs sont mis sous tension séquentiellement, par fermeture des contacteurs 25 les uns après les autres, des retards sont engendrés sur les actionneurs alimentés en dernier. De plus, cela n'empêche pas les pointes de courant importantes demandées par chaque actionneur. Un problème technique qui se pose est donc celui . - de gérer la réversibilité en puissance 10 des actionneurs pour éviter les échauffements thermiques ; et - de gérer la mise sous tension des actionneurs pour éviter les appels de courant. L'invention a pour objet un système et un 15 procédé d'alimentation en puissance pour les actionneurs à bord d'un avion, permettant de résoudre un tel problème technique. EXPOSÉ DE L'INVENTION 20 L'invention concerne un système d'alimentation en puissance d'un aéronef comprenant plusieurs générateurs alimentant en alternatif plusieurs premiers coeurs électriques distincts, les diverses charges de l'aéronef étant connectées à chacun 25 de ces coeurs, caractérisé en ce qu'il comprend des coeurs conventionnels qui alimentent des charges de puissance et au moins un coeur dédié aux charges actionneurs, et en ce que cet au moins un coeur dédié est relié aux coeurs conventionnels. 30 Avantageusement un actionneur comprend, entre un réseau 230 volts alternatifs et une charge : un bus continu, un condensateur de bus, un onduleur, et un moteur électrique, un redresseur global étant utilisé pour plusieurs actionneurs. Avantageusement chaque coeur conventionnel et chaque coeur dédié comprend une barre bus alternatif et une barre bus continu. Avantageusement cet au moins un coeur dédié comprend un circuit électrique pour les actionneurs permettant la conversion statique nécessaire pour gérer les transferts de puissance entre les générateurs électriques et les actionneurs. Avantageusement le système de l'invention comprend des moyens de transfert de puissance bidirectionnels entre les coeurs dédiés et les circuits électriques pour les actionneurs. Avantageusement le système de l'invention 20 comprend des moyens de transfert de puissance bidirectionnels entre les coeurs dédiés et les coeurs conventionnels. Avantageusement ces moyens de transfert de puissance comprennent des convertisseurs commandables. 25 Avantageusement la liaison entre les coeurs dédiés et les charges actionneurs est réalisée en courant continu et haute tension. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre de ce système dans lequel on réalise 30 un transfert de puissance bidirectionnel entre au moins un coeurs dédié et un circuit électrique actionneur . 15 Avantageusement on réalise un transfert de puissance entre au moins un coeur dédié et un coeur conventionnel. Avantageusement on fournit la puissance aux charges actionneurs : - par une alimentation normale, ou - par une alimentation HVDC, ou - par une alimentation secourue. Avantageusement on évacue la puissance générée par les charges actionneurs : - par une réjection normale, ou - par une réjection HVDC, ou - par une réjection stockage, ou - par une réjection dissipation.

Avantageusement on effectue une mise sous tension progressive dans le temps des condensateurs présents sur les bus HVDC et les charges actionneurs. Avantageusement on réalise la précharge de la barre bus HVDC d'un coeur dédié : - par la précharge depuis la barre bus alternatif de ce coeur dédié, - par la précharge depuis la barre bus continu d'un coeur conventionnel, - par la précharge depuis un système de stockage. Avantageusement on récupère la puissance générée par les actionneurs lors des phases de freinage de l'aéronef. L'invention concerne également un aéronef comportant un tel système et un aéronef comportant un système susceptible de mettre en oeuvre un tel procédé.

Les avantages du système et du procédé de l'invention sont notamment les suivants : - Il n'est pas nécessaire de dissiper localement, au sein des actionneurs, l'énergie que ceux-ci génèrent. Cette énergie peut être rejetée sur le réseau continu, à divers niveaux et par divers modes. Les contraintes thermiques sont réduites, tout comme le volume et la masse. La fiabilité est améliorée. - Le redresseur en tête de chaque actionneur peut être mutualisé, ce qui permet alors une réduction du dimensionnement en puissance. Un gain en volume, masse et fiabilité est là encore observé. -L'énergie rejetée, en cas de nombreuses pannes des systèmes de transfert de puissance au sein du coeur dédié, peut être dissipée par un dispositif écrêteur spécialement disposé à cet effet. - Il est possible, grâce aux convertisseurs commandés, de réaliser des charges contrôlées des condensateurs présents dans les coeurs et les actionneurs. - Un convertisseur commandé, alimentant un ou plusieurs actionneurs, peut offrir, en plus de la précharge des condensateurs, une protection du circuit alimentant ce ou ces actionneurs grâce au contrôle du courant réalisé. - La redondance des moyens de transfert de puissance permet une grande disponibilité de l'électricité. Cette disponibilité est encore améliorée grâce aux dissimilarités technologiques des équipements (redresseurs AC/DC, convertisseurs DC/DC...). - Les risques d'instabilités des réseaux en courant continu sont évités grâce à l'emploi de convertisseurs statiques entre les divers points de chaque réseau. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre une architecture de génération/distribution électrique de l'art connu pour un avion plus électrique de type bleedless . La figure 2 illustre un exemple de répartition de quelques actionneurs de commandes de vol, chacune des surfaces de commande de vol représentées étant actionnée par deux actionneurs. La figure 3 illustre un détail de génération/distribution d'un circuit électrique El pour les actionneurs électriques illustré sur la figure 1. La figure 4 illustre la constitution typique d'un actionneur électrique. La figure 5 illustre le système d'alimentation en puissance selon l'invention pour un avion plus électrique de type bleedless , avec un coeur dédié actionneur de chaque côté de l'avion.

La figure 6 illustre le principe de transferts de puissance autour du coeur dédié. Les figures 7, 8 et 9 illustrent la fourniture de puissance aux charges actionneurs respectivement par une alimentation normale, par une alimentation HVDC et par une alimentation secourue.

Les figures 10, 11, 12 et 13 illustrent l'évacuation de puissance générée par les charges actionneur respectivement par une réjection normale, par une réjection HVDC, par une réjection stockage et par une réjection dissipation. Les figures 14 et 15 illustrent un détail de raccordement de plusieurs actionneurs respectivement sur un réseau alternatif et sur un réseau continu. La figure 16 illustre un exemple détaillé de génération/distribution d'un circuit électrique El pour les actionneurs, avec un coeur dédié. Les figures 17, 18 et 19 illustrent l'alimentation d'un circuit électrique El pour les actionneurs respectivement par le redresseur, par les convertisseurs de transfert et par le dispositif de stockage, pour l'exemple de la figure 16. Les figures 20, 21, 22 et 23 illustrent la réjection de puissance produite par un actionneur respectivement directement vers un autre actionneur, par les convertisseurs de transfert, dans le dispositif de stockage et dans l'écrêteur, pour l'exemple de la figure 16. La figure 24 illustre une précharge contrôlée des condensateurs des actionneurs via les contrôleurs de bus, pour l'exemple de la figure 16. La figure 25 illustre une précharge contrôlée des condensateurs de bus actionneur par un convertisseur de transfert, pour l'exemple de la figure 16.

La figure 26 illustre une précharge contrôlée des condensateurs de bus actionneur par 11

le dispositif de stockage, pour l'exemple de la figure 16. La figure 27 illustre une précharge contrôlée des condensateurs de bus conventionnels par les convertisseurs de transfert, pour l'exemple de la figure 16. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la figure 5, qui illustre le système de 10 l'invention, on retrouve les éléments déjà illustrés sur la figure 1, à savoir : - quatre générateurs GEN 1.1, GEN 1.2, GEN 2.1 et GEN 2.2, - quatre coeurs électriques distincts 10, 15 11, 12 et 13 pour un premier et un second côté 14 et 15 de l'avion, - des charges 20, 21, 22 et 23, en particulier . • des groupes de conditionnement d'air 20 ECS1-ECS4, • des éléments de protection contre le givre WIPS1-WIPS4, • des démarreurs des moteurs DM1-DM4, • des actionneurs Al-A2. 25 On trouve de plus deux coeurs 40 et 41 dédiés aux actionneurs Al-A2. En effet, afin d'améliorer la ségrégation des circuits électriques, et compte tenu du nombre élevé d'équipements à disposer dans les coeurs, les 30 charges actionneur sont alimentées par ces coeurs dédiés 40 (premier côté 14) et 41 (second côté 15). Ces coeurs dédiés 40 et 41 sont reliés aux coeurs conventionnels 10, 11 d'une part et 12, 13 d'autre part, d'un même côté de l'avion. Le coeur dédié 40 est, ainsi, relié aux coeurs 10 et 11. Le coeur dédié 41 est relié aux coeurs 12 et 13. Les coeurs conventionnels 10, 11 et 12, 13 alimentent toujours les charges puissance ECS1-ECS4, WIPS1-WIPS4, DM1-DM4, etc.

Le système de l'invention comprend des moyens de transfert de puissance bidirectionnels, agissant de façon réversible et contrôlée au sein des charges actionneur branchées sur les circuits électriques El et E2. Des transferts de puissance bidirectionnels doivent avoir lieu entre ces circuits électriques El et E2 et les coeurs dédiés 40 et 41, mais également entre ces coeurs dédiés 40 et 41 et les coeurs conventionnels 10, 11, 12 et 13. La figure 6 illustre les transferts de puissance qui peuvent être réalisés dans les trois ensembles suivants . - charges actionneurs Aj, - coeur dédié Cx.j, - coeur conventionnel Cx.y.

Ce schéma de principe fait ainsi apparaître un coeur dédié Cx.j rattaché à un coeur conventionnel Cx.y. Sur cette figure 6, sont ainsi représentés . - un coeur conventionnel Cx.y comprenant : • une barre bus alternatif (AC),

• une barre bus continu (HDVC), relié à des charges de puissance 44, à savoir : • un démarreur moteur DMi, • un groupe de conditionnement d'air ECSi, • un élément de protection contre le givre WIPSi, en liaison avec : - un coeur dédié Cx.j comprenant : • une barre bus alternatif, • une barre bus continu, relié à des charges actionneurs 45, à savoir : • des actionneurs Aj (EHA, EMA...), • un élément de stockage Sj, • un écrêteur de tension ETj. En pratique, une telle architecture est parfaitement envisageable avec un ou plusieurs coeurs dédiés rattaché(s) à un ou plusieurs coeurs conventionnels. La figure 5 fait ainsi apparaître un coeur dédié rattaché à deux coeurs conventionnels. Afin de faciliter les transferts de puissance, et en particulier les transferts bidirectionnels, la liaison vers les charges actionneur est réalisée en courant continu et haute tension (HVDC : High Voltage Direct Current ). Les 25 coeurs dédiés Cx.j comprennent donc des barres bus alternatif (AC) et continu (HVDC). L'élément de stockage Sj est connecté au bus HVDC du circuit électrique actionneur Ej. Cet élément de stockage Sj peut être une batterie 30 d'accumulateurs ou de supercondensateurs, un 10 15 20 accumulateur d'énergie cinétique de type roue à inertie, etc. L'écrêteur de tension ETj est disposé de la même manière.

On va analyser ci-dessous les caractéristiques du système de l'invention. 1) Gestion d'énergie Le concept de coeur électrique dédié aux actionneurs permet une grande souplesse d'utilisation, et de nombreuses redondances en cas de panne d'un des systèmes de la chaîne de transfert de puissance. Ce concept offre une grande sûreté de fonctionnement des charges actionneur connectées sur le circuit électrique Ej. Le système de l'invention permet de gérer : - la fourniture de puissance aux charges actionneur du circuit électrique Ej, - la puissance rejetée par les charges actionneur du circuit électrique Ej. La fourniture de puissance aux charges actionneur du circuit électrique Ej peut être réalisée de trois façons distinctes : - par une alimentation normale, comme illustré sur la figure 7 ; la fourniture de puissance 25 au circuit électrique Ej et la charge du système de stockage Sj étant réalisés via les bus alternatifs (AC) des coeurs Cx.y et Cx.j ; - par une alimentation HVDC, comme illustré sur la figure 8 ; la fourniture de puissance au circuit 30 électrique Ej et la charge du système de stockage Sj 20 étant réalisés via les bus continus (HVDC) des coeurs Cx.y et Cx.j ; - par une alimentation secourue, comme illustré sur la figure 9 ; la fourniture de puissance au circuit électrique Ej étant réalisée par le système de stockage Sj. Cette dernière possibilité est particulièrement utile en cas de perte de la génération électrique normale, où l'avion se retrouve en dernier secours électrique. Le stockage Sj est alors capable d'alimenter les charges actionneur pendant des périodes transitoires de courtes durées, survenant au cours d'un fonctionnement en dernier secours électrique. Une telle période transitoire survient, entre autre, entre l'instant où la génération électrique normale est perdue, et l'instant où le générateur de secours est effectivement mis en service. L'évacuation de la puissance générée par les charges actionneur du circuit électrique Ej peut également être réalisée de quatre façons distinctes . - par une réjection normale, comme illustré sur la figure 10 ; toutes les charges actionneur étant supposées ne pas rejeter une puissance simultanément, les charges absorbant une puissance étant supposées prédominantes vis-à-vis des charges produisant une puissance, la puissance rejetée par un actionneur étant directement absorbée par un autre actionneur du même circuit électrique Ej ; - par une réjection HVDC, comme illustré sur la figure 11 ; l'ensemble des actionneurs produisant une puissance, rejetée sur le coeur conventionnel Cx.y via les bus HVDC, Cette puissance étant alors consommée par les nombreuses charges présente dans le coeur conventionnel Cx.y ; - par une réjection stockage, comme illustré sur la figure 12 ; l'ensemble des actionneurs produisant une puissance, qui est rejetée dans le système de stockage Sj ; - par une réjection dissipation, comme illustré sur la figure 13 ; l'ensemble des actionneurs produisant une puissance, rejetée dans l'écrêteur de tension ETj, qui dissipe l'énergie récupérée. Cette dernière possibilité constitue une sécurité dans le cas où les trois précédentes possibilités de réjection seraient inhibés, notamment suite à des pannes. Sans l'écrêteur Ej, la tension du bus HVDC s'élèverait exagérément, entraînant des détériorations matérielles. Ces trois possibilités de récupération de puissance, plus la possibilité supplémentaire de dissipation par l'écrêteur Ej, permettent d'éviter tout système de dissipation d'énergie dans les actionneurs, et ainsi de résoudre la première partie du problème technique de l'art antérieur tel que défini précédemment. Le dimensionnement et la fiabilité des actionneurs en sont améliorés. 2) Distribution d'un réseau en courant continu La distribution dans l'avion d'un réseau en courant continu 37 est particulièrement intéressante pour la suppression de l'étage d'entrée redresseur 30 dans chaque actionneur. La figure 14 et la figure 15 montrent la différence entre l'alimentation de convertisseurs en courant alternatif (figure 14) et continu (figure 15). Sur ces figures 14 et 15 on reprend les éléments illustrés sur la figure 3 à savoir : un réseau 230 VAC 28, un redresseur 30, un bus VDC 31, un condensateur de bus 32, - une résistance de dissipation d'énergie 33, un onduleur 34, un moteur électrique MS, une charge 29.

Les avantages de l'alimentation en courant continu 37 telle qu'illustrée sur la figure 15 sont les suivants . - suppression du dispositif permettant la dissipation d'énergie rejetée par l'actionneur Ajk (par la résistance 33), la puissance étant en grande partie rejetée sur le réseau continu 37, - suppression du redresseur individuel 30 dans chaque actionneur Ajk, un redresseur global 36, utilisé pour plusieurs actionneurs, distribuant le courant continu dans l'avion. Le dimensionnement du redresseur global 36 est inférieur à la somme des dimensionnements de chaque redresseurs locaux. En effet, les actionneurs Aj n'absorbent pas leur puissance maximale simultanément (présence de foisonnement). La puissance crête absorbée par l'ensemble Aj des actionneurs Ajk est donc inférieure à la somme des puissances crêtes absorbées par chaque actionneur. La globalisation, ou mutualisation, des convertisseurs 30 est donc bénéfique. Ces deux caractéristiques contribuent à permettre un gain en place et en masse. La fiabilité est également accrue grâce à la diminution de l'échauffement dans les actionneurs. Le redresseur global 36, placé au niveau des coeurs électriques dans un environnement bien mieux maîtrisé (température), permet d'augmenter sa fiabilité. De plus, grâce à la gestion des transferts de puissance entre les barres bus HVDC et les charges, les instabilités dues à la distribution d'un réseau électrique en courant continu peuvent être contrées. 3) Précharge des condensateurs L'invention permet également de répondre au problème de l'art antérieur, relatif aux charges brutales des condensateurs présents sur les bus HVDC et les charges actionneur .

En effet, les transferts entre les barres bus, qu'elles soient alternatives (AC) ou continues (HVDC), sont, dans la plupart des cas, réalisés à l'aide de convertisseurs statiques. Un ou plusieurs de ces convertisseurs statiques sont alors commandables afin de gérer les transferts de puissance et parfois de réguler des tensions de bus. Grâce aux convertisseurs commandables, il est possible d'envisager des mises sous tension progressives dans le temps des condensateurs présents sur les bus HVDC et les charges actionneur . Les appels de courant peuvent alors être très fortement réduits, même pour des valeurs de capacité des condensateurs conséquentes. Ainsi, en supposant la présence de convertisseurs commandables entre les différentes barres bus, il est possible de réaliser la précharge de la barre bus HVDC (d'un coeur dédié) . - par précharge depuis la barre bus alternatif du même coeur dédié, via un redresseur commandé ; - par précharge depuis la barre bus continu d'un coeur conventionnel, via un convertisseur DC/DC commandé ; - par précharge depuis le dispositif de stockage, via un convertisseur DC/DC commandé ou AC/DC 15 commandé suivant le type de stockage. De plus, en utilisant un ou plusieurs convertisseurs DC/DC commandables entre la barre bus HVDC et les charges actionneur , il est possible de réaliser les précharges des condensateurs de chaque 20 actionneur par ce ou ces convertisseurs. Ces convertisseurs commandables permettent également d'assurer la protection du départ du câble dans l'avion, grâce à une commande appropriée limitant le courant par exemple. 25 Toujours grâce à la commandabilité de ces convertisseurs, il est possible d'éviter des instabilités sur le réseau générées par les charges actionneur . Trois fonctions peuvent être couplées grâce 30 à l'utilisation de tels convertisseurs commandables : -la charge lente des condensateurs des actionneurs lors de leurs mises sous tension (précharge) ; - la protection des conducteurs électriques (fonction disjoncteur électronique) et/ou limitation du courant absorbé par une charge ; - la gestion des instabilités éventuelles engendrées par les actionneurs.

Exemple de réalisation Un exemple d'architecture détaillée de génération et distribution du circuit électrique El est donné en figure 16. Sur cet exemple, le coeur dédié 40 est relié à deux coeurs conventionnels 10 et 11. Sur cette figure, quelques charges, à savoir un actionneur de freinage EMA et plusieurs actionneurs de commande de vol EHA, EMA... sont illustrées à titre d'exemple. Les transferts entre les barres bus +/-270 volts continu (DC) du coeur dédié 40 et chaque coeur conventionnel 10 et 11 sont réalisés par deux convertisseurs DC/DC réversibles en puissance 50 et 51. Dans le coeur dédié 40, le contrôleur de bus 52 placé entre la barre bus HVDC et les actionneurs de commande de vol peut être constitué par un ou plusieurs convertisseurs DC/DC. Comme mentionné ci-dessus, ce ou ces convertisseurs 52 peuvent jouer le double rôle de préchargeur de condensateurs et de protection. Dans le coeur dédié 40 on trouve également un écrêteur 53.

On va analyser, ci-dessous, successivement plusieurs mode d'alimentation d'un circuit électrique El pour les actionneurs et plusieurs modes de réjection de puissance. 1. Premier mode d'alimentation : fonctionnement normal L'alimentation normale de chacune des barres bus HVDC +/-270 VDC est obtenue par un redresseur AC/DC dédié 55, comme illustré sur la figure 17. La barre HVDC du coeur dédié 40 est alimentée ici par le coeur 10, via ce redresseur 55. Mais elle peut également être alimentée par le coeur 11 via le redresseur 57. En cas de panne sur le canal d'alimentation du coeur conventionnel 10, le coeur conventionnel 11 reprend l'alimentation du coeur dédié 40. Dans ce mode de fonctionnement normal, tous les actionneurs peuvent être alimentés, et l'élément de stockage S peut être chargé via un convertisseur DC/DC dédié 56. 2. Second mode d'alimentation : alimentation en HVDC, par les convertisseurs de transfert En cas de panne 60 des redresseurs 55 et 57 du coeur dédié 40, il est possible d'alimenter directement la barre bus HVDC +/-270 V grâce aux convertisseurs DC/DC de transfert 50 et 51, comme illustré sur la figure 18. Ces convertisseurs 50 et 51 peuvent fonctionner simultanément afin de transférer davantage de puissance sur cette barre bus HVDC. Dans ce mode de fonctionnement, comme dans le mode de fonctionnement normal, tous les actionneurs peuvent être alimentés et l'élément de stockage S peut être chargé. 3. Troisième mode d'alimentation : alimentation par le dispositifde stockage Dans ce mode d'alimentation de la barre bus HVDC, on utilise le moyen de stockage S, comme illustré sur la figure 19. Une telle possibilité est particulièrement utile en cas de panne 61 de la génération normale (GEN 1.1, GEN 1.2, GEN 2.1 et GEN 2.2). Ce moyen de stockage S alimente les charges actionneur pendant les périodes d'inactivité du générateur de secours. 4. Premier mode de réjection : réjection directement sur le bus HVDC Dans ce premier mode de réjection, on transfère l'énergie produite par un actionneur vers un autre actionneur consommateur d'énergie, comme illustré sur la figure 20. La puissance transite alors sur la barre bus HVDC, mais est utilisée localement (au sein du coeur dédié 40) et instantanément. 5. Second mode de réjection : en HVDC, par les convertisseurs de transfert L'énergie produite par les charges actionneur est envoyée sur les coeurs conventionnels 10 et 11 par l'intermédiaire des convertisseurs de transfert DC/DC 50 et 51, comme illustré sur la figure 21. 6. Troisième mode de réjection : par le dispositif de stockage L'énergie produite par les charges actionneur est envoyée dans le système de stockage S, qui possède un convertisseur DC/DC 56, comme illustré sur la figure 22 (cas de panne 62 des coeurs 10 et 11). 7. Quatrième mode de réjection : dissipation dans l'écrêteur Dans ce mode de réjection, on dissipe l'énergie générée dans les actionneurs dans l'écrêteur 53 comme illustré sur la figure 23 (cas de panne 63 des convertisseurs 50, 51 et 56). Cet écrêteur 53 peut être de constitution très simple, avec un hacheur non- réversible en courant et une résistance de dissipation.

On va à présent considérer les différents modes de précharge des condensateurs des actionneurs. La précharge contrôlée (lente) des condensateurs de découplage situés à l'entrée des actionneurs peut être réalisée grâce au contrôleur de bus 52, en supposant que celui-ci soit composé de convertisseurs DC/DC, comme illustré sur la figure 24 (action de commande 65).

Pour obtenir une bonne souplesse de fonctionnement, il est préférable de disposer un convertisseur DC/DC par actionneur. On va analyser ci-dessous, successivement des modes de précharge des barres bus HVDC. 1. Premier mode de précharge de la barre bus HVDC actionneur La précharge contrôlée des condensateurs présents sur le bus HVDC actionneur peut être effectuée par un convertisseur de transfert DC/DC 50 ou 30 51. La puissance provient de la barre bus HVDC d'un coeur conventionnel, comme illustré sur la figure 25 (action de commande 66). 2. Second mode de précharge de la barre bus HVDC actionneur La précharge lente des condensateurs présents sur la barre bus HVDC actionneur peut être effectuée par le système de stockage S. Le contrôle de la précharge est alors réalisé par le convertisseur DC/DC du stockage 56, comme illustré sur la figure 26 (action de commande 67). 3. Troisième mode de précharge de la barre bus HVDC conventionnel La précharge contrôlée des condensateurs présents sur une barre bus HVDC conventionnel peut être effectuée par l'intermédiaire d'un convertisseur de transfert 50 ou 51. La puissance provient alors du coeur dédié 40, vers un coeur conventionnel 10 ou 11, comme illustré sur la figure 27 (action de commande 68).20

Claims (2)

REVENDICATIONS

1. Système d'alimentation en puissance d'un aéronef comprenant plusieurs générateurs alimentant en alternatif plusieurs premiers coeurs électriques distincts (10, 11, 12, 13), les diverses charges de l'aéronef étant connectées à chacun de ces coeurs, caractérisé en ce qu'il comprend des coeurs conventionnels qui alimentent des charges de puissance et au moins un coeur (40, 41) dédié aux charges actionneurs, et en ce que cet au moins un coeur dédié est relié aux coeurs conventionnels.

2. Système selon la revendication 1, dans lequel un actionneur comprend, entre un réseau 230 volts alternatifs et une charge (29) . - un bus continu (31), - un condensateur de bus (32), - un onduleur (34), et - un moteur électrique (MS), un redresseur global (36) étant utilisé pour plusieurs actionneurs. 6. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque coeur conventionnel et chaque coeur dédié comprend une barre bus alternatif et une barre bus continu. 7. Système selon la revendication 1, dans lequel cet au moins un coeur dédié comprend un circuit électrique pour les actionneurs permettant laconversion statique nécessaire pour gérer les transferts de puissance entre les générateurs électriques et les actionneurs. 5. Système selon la revendication 4, qui comprend des moyens de transfert de puissance bidirectionnels entre les coeurs dédiés (40, 41) et les circuits électriques (El, E2) pour les actionneurs. 6. Système selon la revendication 1, qui comprend des moyens de transfert de puissance bidirectionnels entre les coeurs dédiés (40, 41) et les coeurs conventionnels (10, 11, 12, 13). 15 7. Système selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel ces moyens de transfert de puissance comprennent des convertisseurs commandables. 20 8. Système selon la revendication 1, dans lequel la liaison entre les coeurs dédiés et les charges actionneurs est réalisée en courant continu et haute tension. 25 9. Procédé de mise en oeuvre du système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel on réalise un transfert de puissance bidirectionnels entre au moins un coeurs dédié (40, 41) et un circuit électrique actionneur (El, E2). 10 30 27 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on réalise un transfert de puissance entre au moins un coeur dédié (40, 41) et un coeur conventionnel (10, 11, 12, 13). 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on fournit la puissance aux charges actionneurs . - par une alimentation normale, ou - par une alimentation HVDC, ou - par une alimentation secourue. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on évacue la puissance générée par les charges 15 actionneurs . - par une réjection normale, ou - par une réjection HVDC, ou - par une réjection stockage, ou - par une réjection dissipation. 20 13. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on effectue une mise sous tension progressive dans le temps des condensateurs présents sur les bus HVDC et les charges actionneurs. 25 14. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on réalise la précharge de la barre bus HVDC d'un coeur dédié : - par la précharge depuis la barre bus 30 alternatif de ce coeur dédié, 10- par la précharge depuis la barre bus continu d'un coeur conventionnel, - par la précharge depuis un système de stockage. 15. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on récupère la puissance générée par les actionneurs lors des phases de freinage de l'aéronef. 10 16. Aéronef comportant un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 17. Aéronef comportant un système susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'une 15 quelconque des revendications 9 à 15.5