FR2949436A1 - Reseau electrique d'un aeronef et procede de fonctionnement du reseau electrique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un réseau électrique d'un aéronef et un procédé de fonctionnement du réseau électrique. L'invention trouve une utilité particulière pour les avions commerciaux gros porteurs qui comportent de plus en plus d'équipements électriques embarqués. Le réseau comprend : • un bus alternatif (10), • un bus continu (12), • un redresseur (11) fournissant une tension continue au bus continu (12) à partir du bus alternatif, • une pluralité de convertisseurs bidirectionnels (03 à 07) comportant deux points de raccordement, chaque convertisseur bidirectionnels (03 à 07) étant raccordé en son premier point de raccordement au bus continu (12) et pouvant être raccordés en son second point de raccordement à une charge (13 à 17) de l'aéronef pour l'alimenter, le réseau pouvant être raccordé à au moins deux générateurs (G1, G2) susceptibles chacun de délivrer la tension alternative au bus alternatif au moyen du redresseur (11). Selon l'invention, le réseau comprend en outre au moins une liaison permettant de raccorder au moins un des générateurs (G1, G2) au second point de raccordement d'au moins un des convertisseurs bidirectionnels (03 à 07). Le réseau permet de changer de générateur sans coupure et sans synchronisation particulière des générateurs (G1, G2).

Description

Réseau électrique d'un aéronef et procédé de fonctionnement du réseau électrique L'invention concerne un réseau électrique d'un aéronef et un procédé de fonctionnement du réseau électrique. L'invention trouve une utilité particulière pour les avions commerciaux gros porteurs qui comportent de plus en plus d'équipements électriques embarqués. L'invention trouve une utilité particulière pour les avions qui utilisent plusieurs sources de puissances électriques alternatives de tension et fréquence diverses et répondant à des exigences variables selon les sources en termes de qualité des tensions fournies. Les équipements embarqués sont de nature très variée et leur consommation énergétique est très variable dans le temps. A titre d'exemple, les systèmes de climatisation et d'éclairage internes sont en fonctionnement quasi continu alors des systèmes de sécurité redondants comme des commandes de gouvernes, ne sont utilisés qu'exceptionnellement. Généralement, l'avion dispose de générateurs électriques triphasés permettant l'alimentation de l'ensemble des équipements électriques embarqués, appelés charges par la suite. Ces générateurs délivrent par exemple une tension de 115 V à une fréquence de 400 Hz vers un bus alternatif de l'avion. A bord d'un avion, on trouve par exemple un ou plusieurs générateurs principaux, bien connus dans la littérature anglo- saxonne sous le nom de main generator . Il s'agit de machines électriques tournantes entrainées par le ou les moteurs de l'avion. On trouve également un générateur auxiliaire bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de auxilliary power unit entrainé par une turbine dédiée à ce générateur et permettant l'alimentation de l'avion lorsqu'il est au sol ou en vol. De nombreux aéroports disposent de générateurs de parc ou groupes électriques de sol permettant d'alimenter directement le bus alternatif de l'avion pour éviter de faire appel au générateur auxiliaire. Ce groupe de parc est par exemple installé à proximité de l'avion au sol au moyen d'un camion ou fourni à la porte d'embarquement L'avion dispose généralement d'un redresseur permettant de fournir une tension continue à partir du bus alternatif vers un bus continu haute tension bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de high voltage direct current . Le redresseur doit être en particulier compatible des différents générateurs pouvant alimenter le bus alternatif. Dans les architectures récentes, l'avion devient de plus en plus électrique. Dans ces architectures, certaines charges de l'avion sont 5 alimentées par des convertisseurs à partir du bus continu. La multiplicité des générateurs permettant d'alimenter le bus continu impose de dimensionner l'équipement de liaison entre un générateur et le bus continu de façon à limiter, dans une fourchette acceptable, les perturbations induites sur le bus continu. 10 De plus, les groupes de parc sont généralement peu tolérants aux perturbations rejetées par les charges et notamment par les redresseurs. Des normes internationales telle que par exemple MIL STD 704 ou ABD 100 définissent notamment une fourchette dans laquelle la tension du réseau doit évoluer, un taux d'harmoniques maximum et un déséquilibre maximum entre 15 phases du réseau. Il est par ailleurs souhaitable de mutualiser ces équipements de liaison et d'utiliser à cet effet le redresseur alimentant le bus continu pour fournir la puissance au bus continu à partir de n'importe quel générateur. Cela conduit à dimensionner ce redresseur en fonction du générateur le plus 20 sensible aux perturbations. De plus, la qualité de l'alimentation fournie par les groupes de parc peut être variable d'un aéroport à l'autre. Pour s'adapter à ces différents groupes de parc et pour respecter les taux de perturbations rejetées, il est nécessaire de prévoir des filtres 25 dimensionnés en conséquence. Ces filtres occasionnent un poids supplémentaire embarqué. Un des buts de l'invention est de réduire les dimensions des filtres associés à l'équipement de liaison mutualisé. Un autre problème lié à la multiplicité des générateurs est de maintenir sans coupure l'alimentation de l'aéronef lorsqu'on opère un 30 changement de générateur, par exemple lorsqu'on débranche le groupe de parc ou encore lorsque le générateur principal remplace le générateur auxiliaire. Les différents générateurs sont généralement alternatifs 115V ou 230V à une fréquence de 400Hz. II est nécessaire de synchroniser les fréquences et les phases des générateurs lors du changement. De plus, il 35 faut adapter les amplitudes des tensions pour que l'apport de puissance de chacun puisse se corréler, ce qui nécessite un pilotage délicat des différents générateurs. Une autre approche de transfert sans coupure consiste à redresser les courants alternatifs fournis par les différents générateurs (Par exemple le groupe de sol et le générateur auxiliaire par 2 redresseurs séparés. La connexion sans coupure est alors réalisée sur la tension continue après redressement. Cette approche ne nécessite plus de synchronisation en phase, fréquence et amplitude des générateurs alternatifs, mais utilise des redresseurs dédiés aux différents générateurs, et nécessite des interrupteurs continu haute tension. Un autre but de l'invention est de permettre l'alimentation sans coupure du réseau avion lors d'un changement de générateur sans alourdir le pilotage des différents générateurs et sans redresseur dédié à chaque générateur. Autrement dit l'invention propose de réaliser simplement sans interruption de puissance des transferts de puissance d'un générateur à l'autre.

A cet effet, l'invention a pour objet un réseau électrique d'un aéronef comprenant : • un bus alternatif, • un bus continu, • un redresseur fournissant une tension continue au bus continu à partir du bus alternatif, • une pluralité de convertisseurs bidirectionnels comportant deux points de raccordement, chaque convertisseur bidirectionnels étant raccordé en son premier point de raccordement au bus continu et pouvant être raccordés en son second point de raccordement à une charge de l'aéronef pour l'alimenter, le réseau pouvant être raccordé à au moins deux générateurs susceptibles 30 chacun de délivrer la tension alternative au bus alternatif au moyen du redresseur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une liaison permettant de raccorder au moins un des générateurs au second point de raccordement d'au moins un des convertisseurs bidirectionnels.

L'invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d'un réseau électrique selon l'une des revendications précédentes permettant d'alterner la fourniture de puissance à l'aéronef d'un générateur à l'autre, caractérisé en ce qu'il consiste à enchainer les opérations suivantes : • alimenter le redresseur par un premier des deux générateurs, • connecter un second des deux générateurs à au moins un des convertisseurs bidirectionnels et commander ce ou ces convertisseurs pour annuler le courant provenant du premier générateur, • déconnecter le premier générateur, • commander ce ou ces convertisseurs pour permettre la connexion du second générateur au redresseur à courant nul • connecter le second générateur au redresseur.

En mettant en oeuvre l'invention, l'équipement de liaison commun aux différents générateur peut être par exemple un simple pont triphasé double alternance ou un autotransformateur 18 impulsions suivi d'un redresseur ou même un dispositif comportant des interrupteurs électroniques commandés. L'invention permet plus généralement d'alimenter des charges ayant un taux d'harmoniques élevé à partir de sources de tension différentes en amplitude, en fréquence et en niveau de compatibilité harmonique. L'invention permet, dans le cas d'un avion dont une partie des charges doit être alimentée en 115V 400Hz triphasé, d'alimenter ces charges au sol directement par le groupe de parc 400HZ 115V triphasé tout en connectant simultanément le même groupe de parc à des charges à taux d'harmoniques en courant élevé, harmoniques de courants qui sont alors compensées par les courants fournis par un ou plusieurs onduleurs de tension. Cette connexion multiple du groupe de parc peut également s'appliquer à tous les générateurs de l'aéronef.

Par ailleurs le générateur auxiliaire peut également délivrer une tension triphasée de 230V ou 115V, à une fréquence de 400Hz. Dans le cas 230V, on utilisera préférentiellement un autotransformateur pour alimenter les charges 115V 400Hz. L'invention permet optionnellement aussi d'augmenter la 35 fréquence de la tension délivrée par le ou les générateurs de l'aéronef, cette fréquence n'étant plus contrainte par celle d'éléments extérieurs à l'aéronef tel que le groupe de parc. En augmentant la fréquence du générateur, on peut en diminuer la masse. Dans un mode de réalisation de l'invention, la connexion des groupes de parc ne se fait pas uniquement sur le bus alternatif de l'avion. La correction du taux d'harmoniques créé par des charges polluantes se fait à partir d'un ou plusieurs convertisseurs pouvant être utilisés lorsque le groupe de parc n'alimente pas l'aéronef pour alimenter d'autres charges à des instants différents de la mission de l'avion.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente schématiquement un exemple de réseau électrique installé à bord d'un aéronef ; la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un convertisseur mis en oeuvre dans le réseau électrique représenté sur la figure 1 ; la figure 3 permet de mieux comprendre la mutualisation des 20 convertisseurs utilisés dans le réseau électrique ; les figures 4 à 9 représentent des variantes du réseau électrique représenté sur la figure 1. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 25 La figure 1 représente schématiquement un exemple de réseau électrique installé à bord d'un aéronef, notamment un avion commercial gros porteur. L'aéronef peut être alimenté par différents générateurs, certains internes comme des générateurs principaux entraîné par les moteurs de 30 l'aéronef, un générateur auxiliaire, noté APU et entraîné par une turbine dédiée à ce générateur ou encore un groupe de parc mis à la disposition de l'aéronef lorsque celui-ci est au sol. Sur la figure 1, deux générateurs G1 et G2 sont représentés. Ils peuvent être internes ou externes à l'aéronef. Ces générateurs fournissent une tension alternative par exemple une tension de 35 115 V à une fréquence de 400 Hz vers un bus alternatif 10 de l'avion. Des moyens de déconnexion K1 permettent d'ouvrir la liaison reliant le générateur G1 au bus alternatif 10. De même, Des moyens de déconnexion K2 permettent d'ouvrir la liaison reliant le générateur G2 au bus alternatif 10. Le réseau électrique comprend également un redresseur 11 connecté au bus alternatif 10 et permettant de délivrer une tension continue à un bus continu haute tension 12 noté HVDC selon une abréviation anglo-saxonne pour: High Voltage Direct Curent . Le bus continu 12 alimente plusieurs convertisseurs d'énergie 03 à 06 destiné chacun à alimenter une charge par l'intermédiaire d'une liaison pouvant être interrompue par un interrupteur, respectivement K3 à K6. Les convertisseurs d'énergie 03 à 06 sont bidirectionnels. Dans l'exemple représenté, une charge 14 est alimentée par le convertisseur 04 et une charge 15 est alimentée par le convertisseur 05. La représentation de la figure 1 est schématique. Dans la pratique, Le réseau peut comprendre un grand nombre de convertisseurs. De plus, une charge peut être alimentée par plusieurs convertisseurs ou encore un convertisseur peut alimenter plusieurs charges. Certaines charges peuvent être alimentées en tension continue et le convertisseur associé converti alors la tension du bus continu 12 en une tension utilisable par la charge considérée. Dans un avion gros porteur, on trouve de nombreuses charges utilisant une tension alternative de 115 V sous une fréquence de 400 Hz. II s'agit par exemple des charges 14 et 15 représentées sur la figure 1. Pour alimenter ces charges, les convertisseurs 04 et 05 sont des onduleurs. Des onduleurs connus ont la particularité d'être réversibles et de ne rejeter que peu de perturbation lorsqu'ils sont utilisés en redresseur. Selon l'invention, au moins un des générateurs G1 ou G2 peut être raccordé à au moins un des convertisseurs bidirectionnels 03 à 06. Dans l'exemple représenté, le générateur G1 peut être raccordé au convertisseur 03 par l'intermédiaire de l'interrupteur K3 et le générateur G2 peut être raccordé au convertisseur 06 par l'intermédiaire de l'interrupteur K6. Le raccordement entre convertisseur et générateur se fait entre le générateur considéré G1 ou G2 et l'interrupteur associé KI ou K2. En service courant, un seul des deux générateurs G1 ou G2 fourni de l'énergie électrique au bus alternatif 10. Pour assurer le transfert sans coupure, à partir de l'alimentation du réseau par l'un des générateurs, par exemple le générateur G1, on utilise temporairement au moins un des convertisseurs 03 à 06 pour alimenter le bus continu par le second générateur G2 Ensuite, on peut déconnecter le générateur G1 du bus alternatif 10 puis connecter le générateur G2 au réseau alternatif 10 et enfin déconnecter le générateur G2 du convertisseur auquel il était raccordé, le convertisseur 06 sur la figure 1. Autrement dit, au moins un des générateurs G1 ou G2 peut alimenter le bus continu 12 en partie par le redresseur 11 et en partie par le convertisseur bidirectionnel 03 ou 06 raccordé à un des générateurs G1 ou G2. Plus précisément, on enchaine les opérations 1 o suivantes : • alimenter le redresseur 11 par le générateur G1, l'interrupteur KI est fermé et l'interrupteur K2 est ouvert ; • connecter le générateur G2 à au moins un des convertisseurs bidirectionnels, en l'occurrence le convertisseur 06 par l'intermédiaire de 15 l'interrupteur K6 et commander le convertisseur 06 pour annuler le courant provenant du premier générateur G1 ; • déconnecter le premier générateur G1 en ouvrant l'interrupteur KI ; • commander le convertisseur 06 pour permettre la connexion du générateur G2 au redresseur 11 à courant nul ; 20 • connecter le générateur G2 au redresseur en fermant l'interrupteur K2. Cet enchaînement d'opérations permet de passer du générateur G1 au générateur G2. La liaison entre le générateur G1 et le convertisseur 03 par l'intermédiaire de l'interrupteur K3 permet d'opérer le changement inverse, à savoir du générateur G2 vers le générateur Cl. 25 Avantageusement, pour limiter la puissance transitant par le convertisseur 06 lorsqu'il alimente le bus continu 12 par de l'énergie reçue du générateur G2, le procédé de l'invention consiste : • à déconnecter une partie des charges de l'aéronef, par exemple la charge 14, avant de connecter le générateur G2 au convertisseur 06 et 30 • à reconnecter ces charges après avoir connecté le générateur G2 au redresseur 11. Dans un aéronef, certaines charges comme par exemple les compresseurs d'air de la cabine, des machines à cycle vapeur, des ventilateurs de recirculation, des fours et des machines à café sont 35 considérées comme interruptibles par opposition aux instruments de navigation ou aux commandes de gouvernes par exemple que l'on considère comme ininterruptibles. Les charges interruptibles peuvent être délestées durant le passage d'un générateur à l'autre. On peut ainsi utiliser un convertisseur de puissance réduite pour effectuer le passage entre les deux générateurs G1 et G2.

La figure 2 représente une variante de réalisation dans laquelle plusieurs convertisseurs 03 à 07 forment une ressource commune. Chaque convertisseur peut être affecté en temps réel aux différentes charges 13 à 17 en fonction du besoin instantané de chaque charge 13 à 17 et en fonction de la disponibilité de chacun des convertisseurs 03 à 07. A cet effet, le réseau électrique comporte des moyens d'aiguillage 20 permettant de faire varier l'association entre convertisseurs 03 à 07, charges 13 à 17 et générateurs G1 et G2. Les moyens d'aiguillage 20 regroupent les interrupteurs K3 à K6 représentés de façon simplifiée sur la figure 1. Ici sur la figure 2, un des convertisseurs, par exemple le convertisseur 04, peut être connecté à une ou plusieurs charges, en l'occurrence les charges 13 à 16, en fonction du besoin de la charge et de la disponibilité du convertisseur 04. De même, une charge peut recevoir de l'énergie de plusieurs convertisseurs différents. Enfin un générateur peut être raccordé à plusieurs convertisseurs. L'association des convertisseurs 03 à 07 et des charges 13 à 17 se fait en fonction du besoin en courant instantané et du mode de contrôle instantané de la charge qui lui est associée. Le mode de contrôle de la charge dépend essentiellement du type de charge. A titre d'exemple couramment mis en oeuvre dans un avion, on peut citer la régulation de vitesse, de couple ou de position, l'antigivrage ou le dégivrage, le fonctionnement à puissance constante et des stratégies diverses de contrôle moteur (défluxage, contrôle avec ou sans capteur). Les moyens d'aiguillage 20 comportent par exemple des interrupteurs commandés électriquement permettant d'associer chaque convertisseur à toutes les charges ou à tous les générateurs qui lui sont compatibles. On entend par compatible le fait que plusieurs charges ou générateurs peuvent fonctionner au moyen d'une alimentation commune, par exemple une tension de 115 V à une fréquence de 400 Hz. De même les moyens d'aiguillage 20 permettent de faire varier l'association entre le générateur G2 et un parmi plusieurs convertisseurs 06 ou 07. Les convertisseurs permettant de délivrer une même alimentation forment un groupe dont les membres sont interchangeables. Les différents membres d'un groupe sont avantageusement identiques. Cela réduit les coûts de réalisation des convertisseurs en standardisant leur production et permet de simplifier la maintenance en ne maintenant en stock qu'un seul type de convertisseur. Le groupe est reconfigurable en fonction du besoin instantané des charges pouvant être alimenté par ce groupe. II n'est pas nécessaire de disposer d'un convertisseur dédié à chaque charge. En effet, les charges ne fonctionnent pas toutes simultanément. Le nombre de convertisseurs d'un même groupe est défini en fonction de la puissance maximale instantanée que l'ensemble des charges associées à un groupe peut consommer. Cette puissance est inférieure à l'addition des puissances maximales de chaque charge. Les moyens d'aiguillage 20 permettent donc de réduire le nombre de convertisseurs embarqués et donc la masse de ces convertisseurs. De plus, la reconfiguration permet d'améliorer la disponibilité des charges. En effet, en cas de panne d'un convertisseur, un autre convertisseur du même groupe peut immédiatement prendre le relais pour alimenter la charge. Certaines charges critiques telles que par exemple des commandes de gouverne peuvent ainsi fonctionner avec une alimentation sécurisée sans pour cela nécessiter la redondance d'un convertisseur uniquement dédié à ces commandes. L'ensemble des convertisseurs d'un même groupe forme alors une ressource commune capable d'alimenter un groupe de charges. A l'intérieur d'une même ressource commune, les différents convertisseurs qui la composent peuvent être indifférenciés. II est possible d'alimenter en direct les charges 16 et 17 directement par le générateur G2, sans passer par le redresseur 11 et le bus continu 12 en utilisant les moyens d'aiguillage 20. Cette possibilité permet également de limiter la puissance transmise par les convertisseurs 06 et 07 raccordés au générateur G2 lors du passage du générateur G1 vers le générateur G2. De plus, le ou les convertisseurs 06 et 07 ne sont utilisés que ponctuellement pour connecter le générateur G2 durant le passage vers le générateurs G1. Ces convertisseurs sont plus généralement utilisés pour alimenter des charges de l'aéronef à partir du bus continu 12, telles que les charges 15 à 17, lors du fonctionnement sans changement de générateur. Plus généralement, le dimensionnement et le nombre de convertisseurs est essentiellement fait en fonction des charges de l'aéronef.

En effet, la connexion de convertisseurs aux générateurs ne se fait que rarement lorsque l'on souhaite changer de générateur. On peut tolérer au cours de ces changements, un fonctionnement dégradé ou des charges interruptibles sont délestées. On peut tolérer que le redresseur 11 rejette sur le bus alternatif 10 des perturbations plus importantes que celles autorisées par les normes citées plus haut pour le groupe de parc. En effet, en appliquant l'invention au groupe de parc, par exemple le générateur G2, on peut conserver la connexion des convertisseurs 06 et/ou 07 au groupe de parc G2 pendant la totalité du temps pendant lequel le groupe de parc G2 alimente l'aéronef. Le ou les convertisseurs pourront fournir au groupe de parc les corrections harmoniques nécessaires au respect des normes de perturbations. Pour ne pas surcharger les autres figures, on n'a représenté qu'un interrupteur associé à chaque convertisseur. Il est bien entendu possible de mettre en oeuvre des moyens d'aiguillage 20 pour les différentes variantes de réseau électrique représentées afin de permettre l'évolution en temps réel de l'allocation de chaque convertisseur. Par exemple, sur la figure 1, un convertisseur utilisé au sol pour corriger les harmoniques générées par le redresseur 11 vers le groupe de parc peut très bien être utilisé ultérieurement en vol pour alimenter des charges de l'aéronef.

La figure 3 représente schématiquement et de façon simplifiée un exemple de réalisation d'un convertisseur 03 à 07. Le convertisseur comporte deux bornes 50 et 51, la borne 50 étant raccordée au pôle positif du bus continu 12 et la borne 51 étant raccordée au pôle positif négatif du bus continu 12. Entre les bornes 50 et 51, le convertisseur comporte trois branches 52, 53 et 54 comprenant chacune deux interrupteurs électroniques, T521 et T522 pour la branche 52, T531 et T532 pour la branche 53 et, T541 et T542 pour la branche 54. Dans chaque branche 52, 53 et 54 les deux interrupteurs sont reliés en série et une diode est connectée en parallèle de chaque interrupteur. Le repère de la diode est D suivi de la partie numérique du repère de l'interrupteur, par exemple la diode D 521 est connectée aux bornes de l'interrupteur T521. Chaque diode est connectée en antiparallèle par rapport au sens du courant circulant dans chaque interrupteur de la borne positive 50 vers la borne négative 51. Les interrupteurs sont par exemple tous identiques et de type transistor bipolaire à grille isolée bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous l'acronyme IGBT pour : Insulated Gate Bipolar Transistor . Dans chaque branche 52, 53 et 54, au point commun des deux interrupteurs, une self, respectivement L52, L53 et L54 est connectée par sa première borne. Une seconde borne, 56, 57 1 o et 58 de chaque self, respectivement L52, L53 et L54, permet au convertisseur d'alimenter une charge triphasée. Des condensateurs C521 à C542 sont reliés entre une des bornes 56, 57 et 58 et une des bornes 50 et 51. Lorsque l'énergie électrique est fournie au convertisseur par le bus continu 12, le convertisseur fonctionne en onduleur de tension. En revanche, 15 lorsque l'énergie électrique est fournie sous forme alternative entre les bornes 56, 57 et 58, par exemple par le générateur G2, le convertisseur fonctionne en redresseur de courant. Pour redresser le courant fourni par le groupe de parc 15, on aurait pu mettre en oeuvre un redresseur plus simple, par exemple à pont de diode. Mais ce type de redresseur aurait nécessité 20 l'emploi d'un transformateur ou autotransformateur pour élever la tension fournie par le groupe de parc 15 (115V triphasé) afin d'atteindre la tension (540V) du bus continu 12. Au contraire le fonctionnement du convertisseur en redresseur de courant permet d'élever la tension sans transformateur.

25 La figure 4 représente une variante du réseau électrique de la figure 1, variante dans laquelle on s'intéresse plus particulièrement à la correction d'harmoniques rejetées vers un des générateurs G1 ou G2 par le transformateur 11. Dans cette variante, une seule liaison 25 peut relier l'ensemble des générateurs G1 et G2 à au moins un des convertisseurs 03 à 30 07. Sur la figure 4, la liaison 25 peut être raccordée aux convertisseurs 06 et 07 par l'intermédiaire des interrupteurs K6 et K7. Dans la variante représentée, la liaison 25 est raccordée entre les interrupteurs KI et K2 et le redresseur 11 ou encore directement sur le bus alternatif 10. Cela permet d'utiliser la liaison 25 pour corriger les harmoniques générées vers le bus 35 alternatif 10 par le redresseur 11. Le convertisseur 06 et/ou 07 relié au générateur G1 ou G2 en fonctionnement est commandé de façon à corriger des harmoniques générées par le redresseur 11. Cette correction peut être mise en oeuvre quel que soit le générateur G1 ou G2 utilisé pour alimenter le bus alternatif 10. II est bien entendu que les convertisseurs 06 et 07 peuvent également être utilisés pour alimenter des charges de l'aéronef. La correction d'harmoniques peut être fonction de la tolérance du générateur G1 ou G2 aux perturbations. Par exemple, le générateur G1 est un générateur interne de l'aéronef, comme un des générateurs principaux ou le générateur auxiliaire et le générateur G2 est un générateur de parc. Les perturbations acceptables par le générateur de parc sont imposées par des normes alors que les générateurs internes peuvent être conçus pour être plus tolérants aux perturbations. Lorsque le générateur de parc G2 alimente l'aéronef, on utilise les convertisseurs 06 et 07, pour la correction d'harmoniques. Lorsqu'un générateur interne G1 alimente l'aéronef, on peut réduire la correction en utilisant moins de convertisseurs, par exemple le convertisseur 07 uniquement, soit ne plus corriger les harmoniques. Les convertisseurs raccordables à la liaison 25 et non utilisés pour la correction d'harmoniques peuvent alors être utilisés pour l'alimentation de charges de l'aéronef. De façon générale, lors de correction d'harmoniques la puissance transitant par le ou les convertisseurs assurant cette correction n'excède pas le tiers de la puissance transitant par le redresseur 11.

La figure 5 représente une variante du réseau électrique de la figure 4, variante dans laquelle le générateur G2 est raccordé au bus alternatif 10 par l'intermédiaire d'un transformateur ou autotransformateur 26. Cette variante permet l'utilisation d'un générateur G2 délivrant une tension différente de celle du bus alternatif 10. Par exemple, certains bus alternatifs d'aéronefs récents ont une tension de 230V à une fréquence de 400Hz, alors que les groupes de parc ont généralement une tension de 115V à une fréquence de 400Hz. Cette variante permet l'utilisation de tels groupes de parc représentés ici par le générateur G2.

La figure 6 représente une variante du réseau électrique de la figure 4, variante dans laquelle le redresseur 11 est remplacé par un autotransformateur-redresseur 27 à deux entrées. Pour une sortie alimentant le bus continu 12 à 540V, les deux entrées permettant par exemple d'utiliser une tension alternative du réseau 10 à 115V par l'intermédiaire de l'interrupteur K271 et une tension alternative du réseau 10 à 230V par l'intermédiaire de l'interrupteur K272. La partie autotransformateur de l'autotransformateur-redresseur 27 met par exemple en oeuvre une topologie dite 37° à double entrée triphasée 115V ou 230V. On ferme alors l'interrupteur K271 pour un générateur à 115V comme un groupe de parc ou l'interrupteur K272 pour un générateur à 230V comme un générateur interne de l'aéronef.

Cette variante présente un intérêt pour le démarrage des générateurs internes qui peut être réalisé à une tension inférieure la tension qu'ils délivrent. Ce type de démarrage permet de limiter les pertes dites de roue libre dans des onduleurs utilisés lors du démarrage. Dans ce cas, le générateur interne est raccordé au moyen de K271 pour son démarrage avant de passer à K272 lorsqu'il fournit de la puissance électrique.

La figure 7 représente une variante du réseau électrique de la figure 4, variante dans laquelle on intercale dans la liaison 25 un autotransformateur 28 permettant d'utiliser un bus alternatif 10 dont la tension est différente du besoin de certaines charges comme la charge 14. Par exemple, pour un bus alternatif à 230V, tension délivrée par les générateurs G1 et G2, l'autotransformateur 28 permet d'abaisser la tension du bus alternatif 10 pour alimenter une charge 14 fonctionnant en 115V. Il est bien entendu que l'on peut alimenter plusieurs charges fonctionnant en 115V alternatif. La charge 14 est alimentée à la fois par un ou plusieurs onduleurs 03 et/ou 04 et par la liaison 25. Un filtre 29 peut être placé entre la charge 14 et un point commun 30 de la liaison 25 et des convertisseurs 03 et 04. Un interrupteur K8 peut ouvrir la liaison 25. L'interrupteur K8 est par exemple disposé entre l'autotransformateur 28 et le bus alternatif 10.

La charge 14 est alimentée principalement au travers de l'autotransformateur 28 et le rôle des convertisseurs 03 et 04 est de corriger les harmoniques rejetées par l'autotransformateur 28 sur le bus alternatif 10. Moins du tiers de la puissance nécessaire à l'alimentation de la charge 14 transite par les convertisseurs 03 et 04, ce qui permet d'en réduire le nombre.

La figure 8 représente une variante du réseau électrique combinant les figures 5 et 7. Cette variante est bien adaptée au raccordement d'un groupe de parc formant ici le générateur G2. Le groupe de parc peut être relié d'une part au bus alternatif 10 par l'intermédiaire de l'autotransformateur 28 et d'autre part à la charge 14. L'interrupteur K2 permet d'interrompre la liaison entre le générateur G2 et l'autotransformateur 28. Un interrupteur K10 permet d'interrompre la liaison entre le générateur G2 et la charge 14. De plus, un interrupteur K12 permet d'interrompre la liaison 25 entre le point 30 et l'autotransformateur 28. Le groupe de parc G2 alimente d'une part le bus alternatif 10 par l'intermédiaire de l'autotransformateur 28, lorsque les interrupteurs K2 et K8 sont fermés, et d'autre part directement des charges qui lui sont compatibles, par exemple des charges 115V 400Hz comme la charge 14, lorsque l'interrupteurs K10 est fermé. Autrement dit, le groupe de parc G2 peut alimenter la charge 14 directement sans que la puissance nécessaire à cette alimentation ne transite par le redresseur 11 et par le bus continu 12. La liaison 25 permet de corriger les harmoniques renvoyées vers le groupe de parc G2 par le redresseur 11 au travers de l'autotransformateur 28. Cette correction est effective lorsque les interrupteurs K12 et K3 et/ou K4 sont fermés. Comme précédemment, moins d'un tiers de la puissance fournie par le groupe de parc G2 transite par le ou les convertisseurs 03 et/ou 04 pour assurer la correction.

La figure 9 représente une variante de réseau électrique permettant d'assurer le transfert sans coupure entre l'alimentation entre deux générateurs G2 et G2 ainsi que la correction d'harmoniques de tous les générateurs reliés au bus alternatif 10. Cette variante est bien adaptée au raccordement d'un groupe de parc formant ici le générateur G2. Le groupe de parc G2 peut être relié d'une part au bus alternatif 10 par l'intermédiaire de l'autotransformateur 28 et d'autre part à la charge 14. L'interrupteur K2 permet déconnecter complètement le générateur G2. L'interrupteur K8 est par exemple disposé entre l'autotransformateur 28 et le bus alternatif 10. Le groupe de parc G2 peut être relié à la charge 14 par l'intermédiaire du filtre 29. Un interrupteur K14 peut interrompre la liaison entre le filtre 29 et la charge 14. Le convertisseur 03 peut être relié par l'intermédiaire de l'interrupteur K3 au point commun de l'autotransformateur 28 et de l'interrupteur K2 au moyen d'une liaison 32. Comme précédemment, la liaison 25, ici raccordée au convertisseur 07, permet de corriger au niveau du bus alternatif 10 les harmoniques générées par le redresseur 11. Moins d'un tiers de la puissance fournie par le groupe de parc G2 transite par le convertisseur 07 pour assurer la correction. En fonction du besoin en correction d'harmoniques, d'autres convertisseurs peuvent être raccordés à la liaison 25. La liaison 32 permet d'alimenter le bus continu 12 par le générateur de parc G2 par l'intermédiaire d'au moins un convertisseur, ici le convertisseur 03 durant la phase de passage du générateur G2 vers l'un des générateurs G1 ou G3. Comme dans le cas de la figure 1, ce passage se fait sans coupure pour des charges ininterruptibles comme par exemple la charge 15 et sans obligation de synchroniser le générateur G2 avec le générateur G1 ou G3 prenant le relais lors du passage. Plus précisément, pour assurer le passage de l'alimentation du réseau du générateur G1 vers le générateur G2, on enchaine les opérations suivantes : • alimenter le redresseur 11 par le générateur G2 au travers de l'autotransformateur 28, les interrupteurs K2 et K8 sont fermés et l'interrupteur KI est ouvert ; durant cette opération, le générateur G2 alimente également directement des charges compatibles, par exemple la charge 14 115V 400Hz ; de plus, l'interrupteur K7 est fermé et au moins le convertisseur 07 assure la correction d'harmoniques du redresseur 11 ; • ouvrir l'interrupteur K7 pour interrompre momentanément la correction d'harmoniques et on peut avantageusement interrompre l'alimentation de charges interruptibles comme per exemple la charge 15 en ouvrent K5, tout en conservant l'alimentation de charges ininterruptibles comme par exemple la charge 16 en maintenant K6 fermé ; si la charge 14 est ininterruptible, on ferme l'interrupteur K4 pour permettre l'alimentation de cette charge par le convertisseur 04 pendant le transfert ; on pilote le convertisseur 04 pour annuler le courant dans l'interrupteur K14 afin de l'ouvrir ; • fermer l'interrupteur K3 et piloter le convertisseur 03 en redresseur pour obtenir sur le bus continu 12 une tension légèrement supérieure à celle obtenue per le redresseur 11 de façon à annuler le courant dans l'interrupteur K8 ; • les courants dans les interrupteurs K2, K8 et K 14 étant nul, on ouvre ces interrupteurs ; • fermer les interrupteurs K1, K8 et K14 pour alimenter le réseau par le générateur G1 lorsque ce générateur est prêt, c'est à dire conforme au besoin en tension et en fréquence ; • piloter les convertisseurs 03 et 04 de façon à annuler les courants dans les interrupteurs K3 et K4 et ouvrir ces interrupteurs ; • éventuellement fermer l'interrupteur K5 pour alimenter les charges ayant été interrompues ; • éventuellement fermer l'interrupteur K7 pour corriger les harmoniques générées par le redresseur 11 si le générateur G1 le nécessite. Il est bien entendu que si le générateur G1 ne nécessite pas de correction d'harmoniques, le convertisseur 07 peut être utilisé pour alimenter d'autres charges de l'aéronef, charges non représentées sur la figure 9.20

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Réseau électrique d'un aéronef comprenant : • un bus alternatif (10), • un bus continu (12), • un redresseur (11) fournissant une tension continue au bus continu (12) à partir du bus alternatif (10), • une pluralité de convertisseurs bidirectionnels (03 à 07) comportant deux points de raccordement, chaque convertisseur bidirectionnels (03 à 07) étant raccordé en son premier point de raccordement au bus continu (12) et pouvant être raccordés en son second point de raccordement à une charge (13 à 17) de l'aéronef pour l'alimenter, le réseau pouvant être raccordé à au moins deux générateurs (G1, G2) susceptibles chacun de délivrer la tension alternative au bus alternatif au moyen du redresseur (11), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une liaison (25, 32) permettant de raccorder au moins un des générateurs (G1, G2) au second point de raccordement d'au moins un des convertisseurs bidirectionnels (03 à 07).
2. 2. Réseau électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aiguillage (20) permettant de faire varier l'association entre convertisseurs (03 à 07), charges (13 à 17) et générateurs (G1, G2).
3. 3. Réseau électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'association entre convertisseurs (03 à 07), charges (13 à 17) et générateurs (G1, G2) peut varier en temps réel en fonction du besoin instantané de chaque charge (13 à 17) et de la disponibilité des convertisseurs (03 à 07) et des générateurs (G1, G2).
4. 4. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des générateurs (G1, G2) peut alimenter le bus continu (12) en partie par le redresseur (11) et en partie par le convertisseur bidirectionnel (03 à 07) raccordé à un des générateurs (G1, G2).
5. 5. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur (G2) raccordable au convertisseur bidirectionnels (03 à 07) est extérieur à l'aéronef.
6. 6. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une liaison (25) raccordée entre le second point de raccordement d'au moins un des convertisseurs bidirectionnels (03 à 07) et le bus alternatif (10).
7. 7. Réseau électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans la liaison (25) est intercalé un autotransformateur (28).
8. 8. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur (K1, K2) permettant de déconnecter au moins un des générateurs (G1, G2) et en ce que la liaison (32) est raccordée au point commun de l'interrupteur (K1, K2) et du générateur (G1, G2). 20
9. 9. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des générateurs (G1, G2) est relié au bus alternatif (10) par l'intermédiaire d'un transformateur ou autotransformateur (26) permettant d'adapter la tension qu'il fournit à celle du bus alternatif (10). 25
10. 10. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le redresseur (11) est associé à un autotransformateur (27) à deux entrées pouvant être raccordées au bus alternatif (10).
11. 11. Réseau électrique selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce qu'au moins un des générateurs (G1, G2) peut alimenter une des charges (14) directement sans que la puissance nécessaire à cette alimentation ne transite par le redresseur (11) et par le bus continu (12).
12. 12. Procédé de fonctionnement d'un réseau électrique selon l'une 35 des revendications précédentes permettant d'alterner la fourniture de 10puissance à l'aéronef d'un générateur (G1, G2) à l'autre, caractérisé en ce qu'il consiste à enchainer les opérations suivantes : • alimenter le redresseur (11) par un premier (G1) des deux générateurs, • connecter un second (G2) des deux générateurs à au moins un des convertisseurs bidirectionnels (06) et commander ce ou ces convertisseurs pour annuler le courant provenant du premier générateur (G1), • déconnecter le premier générateur (G1), • commander ce ou ces convertisseurs (06) pour permettre la connexion du second générateur (G2) au redresseur (11) à courant nul • connecter le second générateur (G2) au redresseur (11).
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste : • à déconnecter une partie (14) des charges de l'aéronef avant de connecter un second (G2) des deux générateurs à au moins un des convertisseurs bidirectionnels (06) et • à reconnecter ces charges (14) après avoir connecté le second générateur (G2) au redresseur (11).
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il consiste à commander le convertisseur (03 à 07) relié au générateur (Cl, G2) de façon à corriger des harmoniques générées par le redresseur (11).25