FR3058278A1 - Systeme pour l'alimentation d'actionneurs electriques embarques dans un aeronef - Google Patents

Systeme pour l'alimentation d'actionneurs electriques embarques dans un aeronef Download PDF

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Abstract

L'invention se situe dans le domaine de l'alimentation d'actionneurs électriques d'un aéronef. Elle concerne un système d'alimentation destiné à alimenter de tels actionneurs (60A, 60B, 60C, 60D), chaque actionneur comprenant un moteur électrique (62A, 62B, 62C, 62D) et des moyens de mesure (63A, 63B, 63C, 63D) générant un signal de mesure représentatif d'une grandeur d'asservissement. Selon l'invention, le système d'alimentation (50) comprend : ▪ N modules de puissance (55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F) générant chacun un signal d'alimentation pour un moteur électrique en fonction d'un signal de commande, ▪ P unités de commande (54A, 54B, 54C), chacune configurée pour exécuter un algorithme d'asservissement pilotant un module de puissance via une boucle d'asservissement ayant pour signal de sortie un signal de commande et pour signal de retour un signal de mesure, ▪ des moyens de communication réseau (58) permettant à chaque unité de commande d'échanger des données avec chaque module de puissance qu'elle pilote, ▪ Q connecteurs de sortie (53A, 53B, 53C, 53D) permettant chacun de connecter un moteur électrique, ▪ un commutateur matriciel (56) agencé pour connecter, à chaque connecteur de sortie, un ou plusieurs modules de puissance dans différentes configurations.

Description

DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se situe dans le domaine de l'alimentation et de la commande d'actionneurs électriques embarqués dans un aéronef. Elle concerne en particulier un système d'alimentation destiné à alimenter une pluralité d'actionneurs électriques embarqués dans un aéronef ainsi qu'un système d'actionnement pour un aéronef comprenant lesdits actionneurs électriques et ledit système d'alimentation.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les aéronefs comportent de nombreux systèmes embarqués intégrant des pièces mobiles requérant une mise en mouvement. Parmi ces pièces mobiles figurent des éléments de voilure (notamment les ailerons, les volets, les aérofreins), des éléments du train d'atterrissage (par exemple une jambe d'atterrisseur mobile pouvant prendre une position étendue et une position rétractée ou un poussoir d'un frein d'une roue pouvant coulisser en regard d'organes de friction du frein), des éléments permettant de mettre en œuvre des turbines à géométries variables, des éléments d'une pompe ou d'un mécanisme de dosage de carburant, des éléments d'inverseurs de poussée, des éléments d'un mécanisme de pilotage du pas d'une hélice (par exemple sur hélicoptère ou turbopropulseur), etc.
Depuis le début des années 2000, on utilise de plus en plus d'actionneurs électriques pour mettre en mouvement ces pièces mobiles. Tel peut notamment être le cas pour les charges primaires telles que les systèmes de génération électrohydrauliques et la génératrice de démarrage, ainsi que pour les charges secondaires telles que les actionneurs des commandes de vol, l'inverseur de poussée, les freins, le train d'atterrissage, etc. Les avantages de l'utilisation d'actionneurs électriques sont nombreux. Ces actionneurs peuvent en effet être facilement intégrés dans un réseau de distribution électrique au moyen de simples convertisseurs d'énergie électrique. Le réseau de distribution peut présenter une complexité et un poids relativement modérés et peut également présenter des capacités de reconfiguration à l'aide de composants électriques élémentaires et relativement légers (par exemple de simples commutateurs). En outre, les opérations de maintenance peuvent être réalisées de manière relativement aisée, notamment en comparaison d'actionneurs hydrauliques nécessitant une gestion du fluide hydraulique.
Un actionneur électrique comporte un organe d'actionnement mobile apte à déplacer une pièce mobile et un moteur électrique destiné à entraîner l'organe d'actionnement mobile et donc la pièce mobile. Pour pouvoir commander individuellement chaque actionneur électrique en l'alimentant depuis une unique ligne d'alimentation primaire, un module d'alimentation doit être interposé entre la ligne d'alimentation primaire et chaque actionneur électrique. Chaque module d'alimentation comporte un convertisseur de puissance et une unité de commande. Le convertisseur de puissance comporte des éléments de commutation commandés en fonction d'un signal de pilotage de manière à convertir un signal de puissance fourni par la ligne d'alimentation primaire en un signal d'alimentation approprié pour l'alimentation du moteur électrique. L'unité de commande reçoit un signal de consigne et génère le signal de pilotage correspondant. Le plus souvent, un actionneur électrique d'un aéronef est asservi selon un ou plusieurs paramètres relatifs à cet actionneur. Ces paramètres portent par exemple sur une position de l'organe d'actionnement, une vitesse de l'organe d'actionnement, une force exercée sur lui, une température au niveau de l’actionneur électrique et/ou l'intensité électrique du signal d'alimentation alimentant le moteur électrique. L’actionneur électrique est alors équipé de capteurs aptes à mesurer les différents paramètres nécessaires à l'asservissement et l'unité de commande est configurée pour implémenter un algorithme d'asservissement prenant en entrée le signal de consigne et les paramètres mesurés et délivrant en sortie le signal de pilotage. L'algorithme d'asservissement peut mettre en œuvre plusieurs boules d'asservissement imbriquées, par exemple une boucle d'asservissement en position, une boucle d'asservissement en vitesse et une boucle d'asservissement en courant.
Les différents modules d'alimentation alimentant et commandant un ensemble d'actionneurs électriques peuvent être regroupés dans un unique boîtier, appelé « boîtier de puissance ». Dans un souci de rationalisation, les boîtiers de puissance comportent généralement un nombre limité de types de modules d'alimentation. En l'occurrence, un boîtier de puissance ne comporte souvent qu'un seul type de convertisseurs de puissance. À titre d'exemple, chaque convertisseur de puissance peut être apte à délivrer une puissance maximale de 50 kW. Or un même boîtier de puissance est susceptible d'alimenter des actionneurs électriques présentant des besoins différents en termes d'intensité maximale nécessaire, de tension maximale nécessaire et/ou de puissance maximale nécessaire. Pour répondre à ces différents besoins sans surdimensionner le boîtier de puissance, une solution consiste à introduire une possibilité de connecter les convertisseurs de puissance selon plusieurs configurations. En particulier, un actionneur électrique peut être alimenté par un seul convertisseur de puissance ou par plusieurs convertisseurs de puissance montés en série, en parallèle ou en série-parallèle. À cet effet, le boîtier de puissance comporte un commutateur matriciel monté entre la sortie des différents convertisseurs de puissance et les sorties du boîtier de puissance.
Néanmoins, un tel boîtier de puissance repose toujours sur des modules d'alimentation associant étroitement un convertisseur de puissance à une unité de commande donnée. Ainsi, en cas de défaillance du convertisseur de puissance ou de l'unité de commande d'un module d'alimentation, c'est tout le module qui devient inopérant. La nécessité de redondance dans le domaine aéronautique conduit ainsi à utiliser des boîtiers de puissance comportant plus de modules d'alimentation que nécessaire. Par ailleurs, lorsque plusieurs convertisseurs de puissance sont utilisés pour alimenter un même actionneur électrique, une seule unité de commande exécute l'algorithme d'asservissement pilotant ces convertisseurs de puissance. Il en résulte une sous-exploitation des unités de commande.
Un but de l'invention est donc de proposer une technique permettant à un boîtier de puissance d'alimenter des actionneurs électriques de types différents en optimisant l'utilisation de ses ressources tout en offrant au moins un même niveau de sécurité en cas de défaillance de l'un de ses composants.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention repose sur un découpage des modules d'alimentation en des entités indépendantes. Plus précisément, chaque convertisseur de puissance n'est plus étroitement associé à une unité de commande donnée mais peut être piloté par n'importe quelle unité de commande du boîtier de puissance. Réciproquement, une unité de commande est apte à piloter n'importe quel convertisseur de puissance du boîtier de puissance. À cet effet, le boîtier de puissance est équipé de moyens de communication réseau aptes à faire communiquer chaque unité de commande avec le ou les convertisseurs de puissance souhaités.
Plus précisément, l'invention a pour objet un système d'alimentation destiné à alimenter un nombre M d'actionneurs électriques dans un aéronef, avec M un entier supérieur ou égal à deux, chaque actionneur électrique comprenant un moteur électrique et des moyens de mesure agencés pour mesurer une grandeur d'asservissement de l’actionneur électrique et pour générer un signal de mesure représentatif de la grandeur d'asservissement. Le système d'alimentation selon l'invention comprend :
un nombre N de modules de puissance, avec N un entier supérieur ou égal à deux, chaque module de puissance étant agencé pour générer un signal d'alimentation apte à alimenter le moteur électrique d'un actionneur électrique en fonction d'un signal de commande, un nombre P d'unités de commande, avec P un entier supérieur ou égal à un, chaque unité de commande étant configurée pour exécuter au moins un algorithme d'asservissement, chaque algorithme d'asservissement étant configuré pour piloter au moins un module de puissance en mettant en œuvre une boucle d'asservissement ayant pour signal de sortie un signal de commande pour ledit au moins module de puissance et pour signal de retour le signal de mesure provenant de l'actionneur électrique alimenté par ledit au moins un module de puissance, des premiers moyens de communication réseau agencés pour permettre à chaque unité de commande d'échanger des données avec chaque module de puissance qu'elle pilote, un nombre Q de connecteurs de sortie, chaque connecteur de sortie étant apte à être connecté à un moteur électrique, un commutateur matriciel agencé pour connecter, à chaque connecteur de sortie, un module de puissance ou plusieurs modules de puissance dans une configuration série, dans une configuration parallèle ou dans une configuration série-parallèle.
Un actionneur électrique peut être alimenté par un ou plusieurs modules de puissance. De plus, certains modules de puissance peuvent rester inutilisés dans une installation donnée et/ou être prévus en redondance en cas de défaillance. En conséquence, le nombre N de modules de puissance peut être supérieur au nombre M d'actionneurs électriques. Par ailleurs, un même module de puissance peut éventuellement alimenter plusieurs actionneurs électriques. Ainsi, le nombre N de modules de puissance peut être inférieur au nombre M d'actionneurs électriques.
Une unité de commande peut exécuter un ou plusieurs algorithmes d'asservissement pilotant chacun un ou plusieurs modules de puissance. Par ailleurs, certaines unités de commande peuvent rester inutilisées dans une configuration donnée et/ou être prévues en redondance en cas de défaillance. En conséquence, le nombre P d'unités de commande peut être différent du nombre N de modules de puissance. En particulier, il peut être supérieur ou inférieur au nombre N de modules de puissance.
Typiquement, chaque actionneur électrique est destiné à se connecter individuellement à un connecteur de sortie. Le nombre Q de connecteurs de sortie peut ainsi être égal au nombre M d'actionneurs électriques. Cependant, plusieurs actionneurs électriques peuvent être connectés à un même connecteur de sortie et certains connecteurs de sortie peuvent rester inutilisés dans une configuration donnée. En conséquence, le nombre Q de connecteurs de sortie peut être inférieur, supérieur ou égal au nombre M d'actionneurs électriques.
Avantageusement, les premiers moyens de communication réseau sont reconfigurables, de manière à permettre à chaque unité de commande de piloter un ou plusieurs autres modules de puissance, différents du ou des modules de puissance pilotés préalablement. Ainsi, en cas de défaillance d'une unité de commande, une autre unité de commande peut prendre le relais pour piloter le ou les modules de puissance préalablement pilotés par l'unité de commande défaillante.
Les premiers moyens de communication réseau comprennent un canal de communication reliant les unités de commande et les modules de puissance, lesquels forment des entités d'un premier réseau. Le canal de communication réseau est par exemple un bus. Il peut notamment s'agir d'un bus série reliant les unités de commande et les modules de puissance dans une configuration en anneau.
Selon une forme particulière de réalisation, le système d'alimentation comporte en outre un module de commande du commutateur matriciel apte à commander le commutateur matriciel pour connecter, à chaque connecteur de sortie, un ou plusieurs modules de puissance dans une configuration souhaitée. En particulier, le module de commande du commutateur matriciel peut commander le commutateur matriciel de sorte qu'il connecte, à chaque connecteur de sortie, un unique module de puissance ou plusieurs modules de puissance, dans une configuration série, parallèle ou série-parallèle.
Les premiers moyens de communication réseau peuvent être agencés pour permettre à chaque unité de commande d'échanger des données avec le module de commande du commutateur matriciel. À titre d'exemple, une unité de commande peut imposer l'état de commande des commutateurs de la matrice, et une autre unité de commande peut monitorer l'état de la matrice de commutation. Le module de commande du commutateur matriciel forme alors une entité du réseau reliée au canal de communication réseau.
Le module de commande du commutateur matriciel peut être intégré à l'une des unités de commande. Ainsi, le nombre de composants électroniques constituant le système d'alimentation peut être réduit, en particulier dans le cas où la fonction de commande du commutateur matriciel doit être doublée. En cas de défaillance de l'unité de commande intégrant cette fonction de commande, cette fonction peut être simplement transférée dans une autre unité de commande.
Le système d'alimentation peut comporter, en outre, des deuxièmes moyens de communication réseau agencés pour permettre aux unités de commande d'échanger des données avec chaque actionneur électrique. En particulier, les deuxièmes moyens de communications réseau peuvent être agencés pour permettre à chaque unité de commande de recevoir chaque signal de mesure provenant du ou des actionneurs électriques alimentés par le ou les modules de puissance pilotés par ladite unité de commande. Selon une première configuration, une unité de commande donnée pilote un ou plusieurs modules de puissance alimentant un seul actionneur électrique. Les deuxièmes moyens de communication réseau sont alors agencés pour permettre à l'unité de commande de recevoir le signal de mesure provenant de cet actionneur électrique. Selon une deuxième configuration, une même unité de commande pilote un ou plusieurs modules de puissance alimentant plusieurs actionneurs électriques. Les deuxièmes moyens de communication réseau sont alors agencés pour permettre à l'unité de commande de recevoir le signal de mesure provenant de chacun de ces actionneurs électriques.
Les deuxièmes moyens de communication réseau comprennent un canal de communication reliant les unités de commande et les actionneurs électriques, lesquels forment des entités d'un deuxième réseau. Le canal de communication réseau est par exemple un bus. Il peut notamment s'agir d'un bus série reliant les unités de commande et les actionneurs électriques dans une configuration en anneau.
Selon une première forme particulière de réalisation, les premiers moyens de communication réseau sont indépendants des deuxièmes moyens de communication réseau. Les premiers et deuxièmes moyens de communication forment des réseaux distincts. En l'occurrence, ils peuvent comporter des canaux de communication distincts. Avantageusement, le canal de communication des premiers moyens de communication réseau est un canal interne au système d'alimentation. Autrement dit, il n'est connecté à aucune entité du réseau n'appartenant pas au système d'alimentation. Selon une deuxième forme particulière de réalisation, les premiers et deuxièmes moyens de communication réseau forment un unique réseau. Le canal de communication relie alors les unités de commande, les modules de puissance, les actionneurs électriques et, le cas échéant, le module de commande du commutateur matriciel.
Chaque module de puissance peut comporter un convertisseur de puissance et une unité de pilotage. Le convertisseur est par exemple un onduleur, un redresseur ou un hacheur. Chaque convertisseur comporte au moins un élément de commutation apte à être commandé en fonction d'un signal de pilotage pour générer le signal d'alimentation à partir d'un signal de puissance et l'unité de pilotage est configurée pour générer ledit signal de pilotage en fonction d'un signal de commande, à savoir le signal de commande destiné au module de puissance. Le convertisseur de puissance n'est alors pas piloté directement par une unité de commande, mais par l'intermédiaire de l'unité de pilotage.
Selon une forme particulière de réalisation, chaque algorithme d'asservissement exécuté par une unité de commande est configuré pour générer un signal de commande représentatif d'un rapport cyclique à appliquer à l'au moins un élément de commutation. Cette forme particulière de réalisation permet d'échanger une moindre quantité de données que dans le cas d'un pilotage direct, où les éléments de commutation seraient pilotés directement par l'unité de commande. En effet, différents éléments de commutation d'un convertisseur peuvent être pilotés pour commuter à des instants différents mais avec toujours un même décalage de phase. En outre, pendant toutes les périodes où le moteur électrique doit être alimenté par un même signal d'alimentation, le rapport cyclique reste inchangé et aucune transmission de données n'est donc nécessaire.
Chaque unité de commande peut être mise en œuvre dans un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un circuit intégré client (ASIC) ou un circuit intégré prédiffusé programmable (FPGA). Toutes les unités de commande peuvent éventuellement être intégrées dans un même composant électronique.
Chaque unité de commande est de préférence reconfigurable, de manière à pouvoir exécuter au moins un autre algorithme d'asservissement, différent d'un algorithme d'asservissement pour lequel elle était préalablement configurée.
Au moins une unité de commande peut aussi être configurée pour exécuter au moins deux algorithmes d'asservissement. En l'occurrence, tous les algorithmes d'asservissement pourraient être exécutés dans une même unité de commande.
Dans l'exposé ci-dessus, il a été considéré que chaque algorithme d'asservissement exécuté par une unité de commande mettait en oeuvre une boucle d'asservissement ayant pour signal de retour un signal de mesure provenant d'un actionneur électrique. Toutefois, l'asservissement peut utiliser, en plus ou à la place de ce signal de mesure, une donnée représentative d'un état du ou des modules de puissance alimentant cet actionneur électrique. En particulier, l'algorithme d'asservissement peut prendre en compte une donnée de courant représentative d'une intensité du courant électrique alimentant l'actionneur électrique.
L'invention a également pour objet un système d'actionnement pour un aéronef comprenant un nombre M d’actionneurs électriques dans un aéronef, avec M un entier supérieur ou égal à deux, et un système d'alimentation selon l'une des revendications précédentes, chaque actionneur électrique comprenant un moteur électrique et des moyens de mesure agencés pour mesurer une grandeur d'asservissement de l'actionneur électrique et pour générer un signal de mesure représentatif de la grandeur d'asservissement.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un système d'actionnement pour un aéronef comprenant un système d'alimentation selon l'art antérieur ;
- la figure 2 représente schématiquement un système d’actionnement pour un aéronef comprenant un système d'alimentation selon un premier exemple de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 représente schématiquement un système d'alimentation selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 représente schématiquement un système d'actionnement pour un aéronef comprenant un système d'alimentation selon un troisième exemple de réalisation de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 représente schématiquement un système d'actionnement pour un aéronef selon l'art antérieur. Le système d'actionnement 1 est destiné à être embarqué dans un aéronef. Il comprend un système d'alimentation 10, également appelé boîtier de puissance, et un ensemble d'actionneurs électriques 20A, 20B, 20C, 20D, désignés globalement par la référence 20.
Les actionneurs électriques 20 comprennent chacun un connecteur de puissance 21, un moteur électrique 22, des moyens de mesure 23 et un connecteur de données 24. Chaque moteur électrique 22 est connecté au connecteur de puissance 21 afin de recevoir un signal d'alimentation permettant son entraînement. Les moyens de mesure 23 permettent de mesurer une ou plusieurs grandeurs d'asservissement associées à l'actionneur électrique 20 en question et de générer un signal de mesure représentatif de ces grandeurs d'asservissement. Les moyens de mesure 23 comportent par exemple un ampèremètre, un capteur de position et/ou un capteur de température. Ils sont connectés au connecteur de données 24 afin de permettre de transférer le signal de mesure au système d'alimentation 10.
Le système d'alimentation 10 est destiné à alimenter les actionneurs électriques 20. Il comporte des connecteurs de données 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, désignés globalement par la référence 11, un connecteur d'entrée 12, des connecteurs de sortie 13A, 13B, 13C, 13D, désignés globalement par la référence 13, un premier commutateur matriciel 14, un premier module de commande du commutateur matriciel
15, des modules d'alimentation 16A, 16B, 16C, 16D, 16E, 16F, désignés globalement par la référence 16, un deuxième commutateur matriciel 17 et un module de commande du commutateur matriciel 18. Les connecteurs de données 11 sont chacun connectés à un connecteur de données 24 afin de recevoir le signal de mesure de l'un des actionneurs électriques 20. Le connecteur d'entrée 12 est destiné à être connecté à une ligne d'alimentation primaire fournissant un signal de puissance à chacun des modules d'alimentation 16. Chaque module d'alimentation 16 comporte une unité de commande 161 et un convertisseur de puissance 162. L'unité de commande 161 reçoit un signal de consigne et le signal de mesure de l'un des actionneurs électriques 20 et génère un signal de pilotage pour le convertisseur de puissance 162 qui lui est associé en exécutant un algorithme d'asservissement. Le convertisseur de puissance 162 est constitué par un onduleur dont les éléments de commutation sont commandés par le signal de pilotage. Il permet de convertir le signal de puissance en un signal d'alimentation pour le moteur 22 d'un actionneur électrique 20. Les commutateurs matriciels 14, 17 permettent d'associer de manière reconfigurable un module d'alimentation 16 à chaque actionneur électrique 20. Le premier commutateur matriciel 14 est connecté par ses entrées aux connecteurs de données 11 et par ses sorties aux unités de commande 161. Il est commandé par le module de commande 15 de manière à acheminer le signal de mesure de chaque actionneur électrique 20 vers l'une des unités de commande 161. Le deuxième commutateur matriciel est connecté entre la sortie des différents convertisseurs de puissance 162 et les connecteurs de sortie 13. Il est commandé par le module de commande 18 de manière à acheminer le signal d'alimentation délivré par chaque convertisseur de puissance 142 vers l'un des connecteurs de sortie 13. En outre, il permet de combiner plusieurs signaux d'alimentation selon différentes configurations afin que chaque connecteur de sortie 13 reçoive un signal d'alimentation correspondant à un montage en parallèle, en série ou en série parallèle de plusieurs convertisseurs de puissance 162.
Un inconvénient du système d'installation 10 décrit en référence à la figure 1 est la nécessité d'y intégrer deux commutateurs matriciels 14,17 afin de pouvoir réattribuer un autre module d'alimentation 16 à un actionneur électrique 20, notamment en cas de défaillance du module d'alimentation qui l'alimentait. En outre, lorsque seule l'unité de commande 161 est défaillante, le convertisseur de puissance 162 du module d'alimentation 16 concerné devient alors inutile, et réciproquement.
La figure 2 représente schématiquement un système d'actionnement pour un aéronef comprenant un système d'alimentation selon un premier exemple de réalisation de l'invention. Le système d'actionnement 4 comprend un système d'alimentation 50, un ensemble d'actionneurs électriques 60 et un canal de communication réseau 70.
Le système d'alimentation 50 comporte un connecteur de données 51, un connecteur d'entrée 52, des connecteurs de sortie 53A, 53B, 53C, 53D, désignés globalement par la référence 53, des unités de commande 54A, 54B, 54C, désignées globalement par la référence 54, des modules de puissance 55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F, désignés globalement par la référence 55, un commutateur matriciel 56 et un module de commande du commutateur matriciel 57. Les modules de puissance 55 sont chacun connectés au connecteur d'entrée 52 pour recevoir un signal de puissance délivré par une ligne d'alimentation primaire d'un aéronef. Ils sont connectés individuellement en sortie au commutateur matriciel 56. Les sorties du commutateur matriciel 56 sont connectées aux connecteurs de sortie 53. Chaque connecteur de sortie 53 est destiné à être connecté au moteur 22 d'un actionneur électrique 20. Le commutateur matriciel 56 est commandé par le module de commande 57 de manière à connecter à chaque connecteur de sortie 53 zéro, un ou plusieurs modules de puissance 55. Autrement dit, il permet de fournir à chaque connecteur de sortie 53 un signal d'alimentation délivré par l'un des modules de puissance ou un signal résultant d'une association de plusieurs modules de puissance 55. Les modules de puissance 55 peuvent être associés dans un montage parallèle, série ou série-parallèle. Le système d'alimentation 50 comporte en outre un bus série 58 reliant l'ensemble des unités de commande 54, l'ensemble des modules de puissance 55 et le module de commande 57. Chaque unité de commande 54, chaque module de puissance 55 et le module de commande 57 forment des entités d'un premier réseau configurées pour pouvoir communiquer entre elles. En particulier, ce premier réseau permet à chaque unité de commande 54 de communiquer un signal de commande à chaque module de puissance 55 qu'elle pilote. Dans la mesure où toutes les entités de ce premier réseau sont disposées à l'intérieur du système d'alimentation 50, le premier réseau est qualifié de réseau interne.
Les actionneurs électriques 60 sont sensiblement identiques aux actionneurs électriques 20 de la figure 1. Ils comprennent également un connecteur de puissance 61, un moteur électrique 62, des moyens de mesure 63 et un connecteur de données 64. Ils se distinguent uniquement en ce que les moyens de mesure 63 sont configurés pour échanger des données avec les unités de commande 54 via le canal de communication réseau 70. Les moyens de mesure 63 et les unités de commande 54 forment ainsi des entités d'un deuxième réseau.
Chaque unité de commande 54 est configurée exécuter un ou plusieurs algorithmes d'asservissement, chaque algorithme d'asservissement étant configuré pour piloter un module de puissance 55 en mettant en œuvre une boucle d'asservissement ayant pour signal de retour le signal de mesure de l’actionneur électrique 60 alimenté par ledit module de puissance 55 et pour signal de sortie un signal de commande à destination de ce module de puissance 55. Chaque unité de commande 54 peut en outre recevoir un signal de consigne d'un dispositif externe. À noter que lorsqu'un actionneur électrique 60 est alimenté simultanément par plusieurs modules de puissance 55, l'algorithme d'asservissement délivre un signal de commande à destination de chacun de ces modules de puissance 55, les différents signaux de commande pouvant être identiques ou différents. Le bus série 58 permet de transférer les signaux de commande depuis les unités de commande 54 vers les modules de puissance 55. Le canal de communication réseau 70 permet de transférer les signaux de mesure depuis les moyens de mesure 73 vers les unités de commande 54.
Le système d'alimentation 50 se distingue fondamentalement du système d'alimentation 10 de la figure 1 en ce qu'il ne comporte qu'un seul commutateur matriciel et, surtout, en ce que les unités de commande 54 ne sont pas irrémédiablement associées à des modules de puissance 55 particuliers. Chaque unité de commande 54 n'est associée que de manière logicielle et reconfigurable à un ou plusieurs modules de puissance 55.
La figure 3 représente schématiquement un deuxième exemple de réalisation d'un système d'alimentation selon l'invention. Ce système d'alimentation 80 est sensiblement identique au système d'alimentation 50 de la figure 2. Il n'en diffère qu'en ce qu'il ne comporte que trois modules de puissance 55A, 55B, 55C au lieu de six et trois connecteurs de sortie 53A, 53B, 53C au lieu de quatre. Sur cette figure 3, les modules de puissance 55 sont représentés plus en détail. Chaque module de puissance 55 comporte un convertisseur de puissance 551 et une unité de pilotage 552. Dans l'exemple de la figure 3, les convertisseurs de puissance 551 sont des onduleurs. Néanmoins, tout autre type de convertisseur de puissance pourrait être utilisé dans le cadre de l'invention. Chaque convertisseur de puissance 551 est connecté en entrée au connecteur d'entrée 52 et en sortie au commutateur matriciel 56. Les unités de pilotage 552 sont par exemple des processeurs, des microprocesseurs, des microcontrôleurs, des circuits intégrés client (ASIC) ou des circuits intégrés prédiffusés programmables (FPGA). Chaque unité de pilotage 552 est connectée au bus série 58 pour recevoir le signal de commande d'une unité de commande 54 et est configurée pour générer, en fonction de ce signal de commande, un signal de pilotage apte à commander directement le convertisseur de puissance 551 associé. En particulier, le signal de pilotage commande l'ouverture et la fermeture des éléments de commutation du convertisseur de puissance. Ainsi, chaque unité de commande 54 ne pilote qu'indirectement le convertisseur de puissance 551, via une unité de pilotage 552. Cette particularité permet de ne faire transiter qu'une quantité limitée de données par le bus série 58. En particulier, il est possible de limiter les données échangées entre une unité de commande 54 et une unité de pilotage 552 à un rapport cyclique à appliquer aux éléments de commutation du convertisseur de puissance 551.
La figure 4 représente un autre système d'actionnement 9 pour un aéronef comprenant un système d'alimentation selon un troisième exemple de réalisation de l'invention. Le système d'alimentation 100 de ce troisième exemple ne diffère du premier exemple qu'en ce que le module de commande du commutateur matriciel est intégré à l'une des unités de commande 54 et en ce que les unités de commande 54, les modules de puissance 55 et les actionneurs électriques 20 forment un même réseau. En particulier, un unique canal de communication 91 relie l'ensemble de ces entités en utilisant un même protocole de communication pour tous les échanges de données. Dans cet exemple de réalisation, les modules de puissance 55 peuvent comporter, de la même manière que dans le deuxième exemple de réalisation, un convertisseur de puissance et une unité de pilotage.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d'alimentation destiné à alimenter un nombre M d'actionneurs électriques (60A, 60B, 60C, 60D) dans un aéronef, avec M un entier supérieur ou égal à deux, chaque actionneur électrique comprenant un moteur électrique (62A, 62B, 62C, 62D) et des moyens de mesure (63A, 63B, 63C, 63D) agencés pour mesurer une grandeur d'asservissement de l'actionneur électrique et pour générer un signal de mesure représentatif de la grandeur d'asservissement, le système d'alimentation (50, 80,100) comprenant :
    un nombre N de modules de puissance (55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F), avec N un entier supérieur ou égal à deux, chaque module de puissance étant agencé pour générer un signal d'alimentation apte à alimenter le moteur électrique d'un actionneur électrique en fonction d'un signal de commande, un nombre P d'unités de commande (54A, 54B, 54C), avec P un entier supérieur ou égal à un, chaque unité de commande étant configurée pour exécuter au moins un algorithme d'asservissement, chaque algorithme d'asservissement étant configuré pour piloter au moins un module de puissance en mettant en œuvre une boucle d'asservissement ayant pour signal de sortie un signal de commande pour ledit au moins module de puissance et pour signal de retour le signal de mesure provenant de l'actionneur électrique alimenté par ledit au moins un module de puissance, des premiers moyens de communication réseau (58, 91) agencés pour permettre à chaque unité de commande d'échanger des données avec chaque module de puissance qu'elle pilote, un nombre Q de connecteurs de sortie (53A, 53B, 53C, 53D), chaque connecteur de sortie étant apte à être connecté à un moteur électrique, un commutateur matriciel (56) agencé pour connecter, à chaque connecteur de sortie, un module de puissance ou plusieurs modules de puissance dans une configuration série, dans une configuration parallèle ou dans une configuration série-parallèle.
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les premiers moyens de communication réseau (58, 91) sont reconfigurables, de manière à permettre à chaque unité de commande (54A, 54B, 54C) de piloter un ou plusieurs autres modules de puissance (55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F), différents du ou des modules de puissance pilotés préalablement.
  3. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les premiers moyens de communication réseau comprennent un bus (58) reliant chaque unité de commande à chaque module de puissance.
  4. 4. Système selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, un module de commande (57) du commutateur matriciel apte à commander le commutateur matriciel (56) pour connecter, à chaque connecteur de sortie (53A, 53B, 53C, 53D), un ou plusieurs modules de puissance (55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F) dans une configuration souhaitée.
  5. 5. Système selon la revendication 4, dans lequel les premiers moyens de communication réseau (58, 91) sont en outre agencés pour permettre à chaque unité de commande (54A, 54B, 54C) d'échanger des données avec le module de commande (57) du commutateur matriciel.
  6. 6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel le module de commande (57) du commutateur matriciel est intégré à l'une des unités de commande (54A, 54B, 54C).
  7. 7. Système selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, des deuxièmes moyens de communication réseau (70, 91) agencés pour permettre à chaque unité de commande (54A, 54B, 54C) de recevoir chaque signal de mesure provenant du ou des actionneurs électriques alimentés par le ou les modules de puissance pilotés par ladite unité de commande.
  8. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel les deuxièmes moyens de communication réseau comprennent un bus (70) reliant chaque unité de commande à chaque actionneur électrique.
  9. 9. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque module de puissance (55A, 55B, 55C, 55D, 55E, 55F) comporte un convertisseur de puissance (551A, 551B, 551C) et une unité de pilotage (552A, 552B, 552C), chaque convertisseur de puissance comportant au moins un élément de commutation apte à être commandé en fonction d'un signal de pilotage pour générer le signal d'alimentation à partir d'un signal de puissance, chaque unité de pilotage étant configurée pour générer ledit signal de pilotage en fonction d'un signal de commande.
  10. 10. Système selon la revendication 9, dans lequel chaque algorithme d'asservissement exécuté par une unité de commande est configuré pour générer un signal de commande représentatif d'un rapport cyclique à appliquer à l'au moins un élément de commutation.
  11. 11. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque unité de commande (54A, 54B, 54C) est reconfigurable, de manière à pouvoir exécuter au moins un autre algorithme d'asservissement, différent d'un algorithme d'asservissement pour lequel elle était préalablement configurée.
  12. 12. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une unité de commande (54A, 54B, 54C) est configurée pour exécuter au moins deux algorithmes d'asservissement.
  13. 13. Système d'actionnement pour un aéronef comprenant un nombre M d'actionneurs électriques (60A, 60B, 60C, 60D) dans un aéronef, avec M un entier supérieur ou égal à deux, et un système d'alimentation (50, 80, 100) selon l'une des revendications précédentes, chaque actionneur électrique comprenant un moteur
    5 électrique (62A, 62B, 62C, 62D) et des moyens de mesure (63A, 63B, 63C, 63D) agencés pour mesurer une grandeur d'asservissement de l'actionneur électrique et pour générer un signal de mesure représentatif de la grandeur d'asservissement.
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