FR3067874A1 - Systeme de controle d'alimentation electrique dans un aeronef - Google Patents
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Abstract
Un aéronef comporte au moins une charge électrique (L1, L2, L3, L4) et une pluralité de sources d'alimentation électrique (111, 112, 113, 114) en courant continu parmi lesquelles au moins un générateur électrique (111, 112) effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur (ENG) de l'aéronef et au moins une source auxiliaire (113, 114). Un système de contrôle d'alimentation électrique inclut un contrôleur (HLC) qui détermine une puissance maximum que peut délivrer chaque générateur électrique sans atteindre de situation de pompage du moteur à compresseur, qui configure le système de contrôle d'alimentation électrique, de sorte que chaque générateur électrique (111, 112) délivre une puissance inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur (ENG) sans atteindre de situation de pompage, et qu'au moins une source d'alimentation électrique auxiliaire (113, 114) délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d'alimenter les charges électriques (L1, L2, L3, L4).
Description
SYSTÈME DE CONTROLE D’ALIMENTATION ELECTRIQUE DANS UN
AERONEF
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un système de contrôle d’alimentation électrique destiné à équiper un aéronef, et un procédé de contrôle d’alimentation électrique implémenté par un tel système, ainsi qu’un aéronef équipé d’un tel système de contrôle d’alimentation électrique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Les moteurs de dernières générations, à fort taux de dilution, deviennent de plus en plus sensibles aux prélèvements mécaniques effectués sur leurs arbres haute pression (HP). Le risque de faire entrer le moteur dans un phénomène de pompage à cause de prélèvements mécaniques trop importants devient un réel obstacle à la réalisation de moteurs à compresseur toujours plus économes grâce à un très fort taux de dilution. Ce phénomène de pompage risque plus particulièrement de se produire lorsque le moteur fonctionne au ralenti (manette de poussée en position repos (« IDLE » en langue anglosaxonne) dans le cockpit d’un aéronef équipé d’un ou de plusieurs tels moteurs à compresseur).
Le phénomène de pompage se concrétise par une inversion de flux d’air dans le compresseur du moteur, qui peut entraîner la destruction d’éléments mécaniques du moteur. De tels prélèvements mécaniques sont toutefois souhaitables pour répondre aux besoins grandissants des réseaux électriques d’aéronefs.
Des délestages de charges électriques peuvent être mis en place afin de limiter les prélèvements mécaniques sur les arbres moteur, et notamment sur les arbres HP de turboréacteurs. Il est plus particulièrement possible de recourir à des sources d’alimentation électrique auxiliaires, comme une batterie courant continu haute tension HVDC (« High Voltage Direct Current » en langue anglo-saxonne) et/ou un groupe auxiliaire de puissance APU (« Auxiliary Power Unit » en langue anglo-saxonne), pour prendre en charge tout ou partie du réseau électrique. Cependant, de par leur configuration figée, de tels délestages impliquent un surdimensionnement des capacités des sources d’alimentation auxiliaires.
Il est alors souhaitable de fournir une solution qui permette d’optimiser le dimensionnement des sources d’alimentation électrique dans les aéronefs, sans risquer de mettre un moteur à compresseur en situation de pompage.
Il est aussi souhaitable de fournir une solution qui soit simple à mettre en œuvre et à faible coût.
EXPOSE DE L'INVENTION
Ein objet de la présente invention est de proposer un système de contrôle d’alimentation électrique destiné à être utilisé dans un aéronef, l’aéronef comportant au moins une charge électrique à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique en courant continu parmi lesquelles au moins un générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur de l’aéronef et au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire. Le système de contrôle d’alimentation électrique inclut un contrôleur, dit contrôleur haut niveau, comportant : des moyens pour déterminer une puissance maximum que peut délivrer chaque dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage du moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique ; et des moyens pour configurer le système de contrôle d’alimentation électrique, de sorte que chaque générateur électrique délivre une puissance inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur, et qu’au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d’alimenter électriquement lesdites charges électriques.
Ainsi, il est possible de tirer parti de la pluralité de sources d’alimentation électrique, sans risquer de mettre le moteur à compresseur en situation de pompage. Le dimensionnement des sources d’alimentation électrique s’en trouve optimisé, puisque lesdites sources d’alimentation électrique peuvent être utilisées simultanément.
Selon un mode réalisation particulier, les sources d’alimentation électrique sont mises en parallèle par connexion à une même barre électrique sur laquelle lesdites charges électriques sont connectées, et le contrôleur haut niveau comporte : des moyens pour déterminer une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique ; et des moyens pour transmettre, à chaque source d’alimentation électrique, une valeur de consigne représentative d’une puissance électrique à délivrer par ladite source d’alimentation électrique selon la répartition de distribution d’alimentation électrique déterminée.
Selon un mode réalisation particulier, les sources d’alimentation électrique sont connectées à des barres électriques distinctes, le système de contrôle d’alimentation électrique inclut en outre une matrice de commutation basée sur un jeu de commutateurs agissant comme des interrupteurs logiques activant ou désactivant par configuration des connexions électriques entre chaque charge électrique et chaque barre électrique, et le contrôleur haut niveau comporte des moyens pour déterminer la configuration, ouvert ou fermé, de chaque commutateur, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une seule barre électrique et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectées à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
Selon un mode réalisation particulier, les sources d’alimentation électrique sont connectées à des barres électriques distinctes, le système de contrôle d’alimentation électrique inclut en outre une matrice de commutation basée sur un jeu de semiconducteurs à évolution linéaire permettant, pour chaque charge électrique, de pondérer la répartition d’appel de courant entre les barres électriques, et le contrôleur haut niveau comporte : des moyens pour déterminer la configuration linéaire de chaque commutateur, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une ou plusieurs barres électriques et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectées à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
Selon un mode réalisation particulier, le contrôleur haut niveau comporte des moyens pour appliquer un algorithme d’optimisation linéaire en cherchant à minimiser l’écart entre puissance demandée à chaque source d’alimentation électrique et une valeur de puissance objective pour ladite source d’alimentation électrique.
Selon un mode réalisation particulier, le contrôleur haut niveau comporte : des moyens pour obtenir auprès d’un calculateur en charge de superviser le fonctionnement, et d’optimiser les paramètres moteur, du moteur à compresseur de l’aéronef, une information de puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sans atteindre de situation de pompage ; et des moyens pour déduire par application d’un facteur de rendement, de l’information de puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sans atteindre de situation de pompage, la puissance maximum que peut délivrer chaque dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur.
Selon un mode réalisation particulier, le contrôleur haut niveau comporte des moyens pour obtenir, auprès d’un contrôleur dédié à chaque source d’alimentation électrique auxiliaire, une information de puissance maximum que ladite source d’alimentation électrique est capable de délivrer.
Selon un mode réalisation particulier, le contrôleur haut niveau comporte des moyens pour obtenir, auprès d’un contrôleur dédié à chaque charge électrique, une information de consommation de puissance de ladite charge électrique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un aéronef comportant au moins une charge électrique à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique dont au moins un générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur de l’aéronef et au moins une source auxiliaire, caractérisé en ce que l’aéronef comporte le système de contrôle d’alimentation électrique susmentionné.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé implémenté par un système de contrôle d’alimentation électrique dans un aéronef, l’aéronef comportant au moins une charge électrique à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique en courant continu parmi lesquelles au moins un générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur de l’aéronef et au moins une source auxiliaire. Le système de contrôle d’alimentation électrique inclut un contrôleur, dit contrôleur haut niveau, effectuant les étapes suivantes : déterminer une puissance maximum que peut délivrer chaque dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage du moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique ; et configurer le système de contrôle d’alimentation électrique, de sorte que chaque générateur électrique délivre une puissance inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur, et qu’au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d’alimenter électriquement lesdites charges électriques.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
- la Fig. 1 montre une vue de dessus d’aéronef dans lequel un système de contrôle d’alimentation électrique est installé ;
-la Fig. 2 illustre schématiquement le système de contrôle d’alimentation électrique installé dans l’aéronef de la Fig. 1, selon un premier mode de réalisation ;
-la Fig. 3 illustre schématiquement le système de contrôle d’alimentation électrique, selon un second mode de réalisation ;
- la Fig. 4 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique ;
- la Fig. 5 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique, implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique dans le cadre du premier mode de réalisation de la Fig. 3 ;
- la Fig. 6 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique, implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique dans le cadre du second mode de réalisation de la Fig. 4 ; et
-la Fig. 7 illustre schématiquement un exemple d’architecture matérielle d’un contrôleur du système de contrôle d’alimentation électrique.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
La Fig. 1 montre, en vue de dessus, un aéronef 100 qui comporte un fuselage de chaque côté duquel est fixée une aile qui porte au moins un moteur à compresseur 1001 A, 1001B, préférentiellement de type turboréacteur double flux, pour permettre de mouvoir l’aéronef. Chaque aile peut être munie de plusieurs moteurs à compresseur. L’aéronef 100 peut en variante aussi être équipé d’un unique moteur à compresseur. De tels moteurs à compresseur sont sujets au phénomène de pompage déjà évoqué.
L’aéronef 100 comporte au moins un générateur à fréquence variable VFG (« Variable Frequency Generator » en langue anglo-saxonne). Chaque générateur à fréquence variable VFG effectue un prélèvement mécanique sur un arbre d’un dit moteur à compresseur, de manière à produire une puissance électrique destinée à fournir une alimentation électrique à des charges électriques d’un réseau électrique de type courant-continu DC («Direct Current » en anglais) installé dans l’aéronef 100. Préférentiellement, le réseau électrique est de type haute-tension courant-continu HVDC.
L’aéronef 100 comporte en outre au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire, telle qu’une batterie de type courant-continu DC (par exemple de type hautetension courant-continu HVDC) et/ou un groupe auxiliaire de puissance APU, destinée à fournir un complément d’alimentation électrique aux charges électriques du réseau électrique de l’aéronef 100.
L’aéronef 100 est équipé d’un système de contrôle d’alimentation électrique 1002 destiné à gérer l’alimentation électrique du réseau électrique de l’aéronef 100, et donc des charges électriques dudit réseau électrique, à partir d’un ensemble de sources d’alimentation électrique composé de chaque générateur à fréquence variable VF G et de chaque source d’alimentation électrique auxiliaire, comme décrit ci-après. Il est considéré que l’ensemble des sources d’alimentation électrique est dimensionné pour pouvoir répondre aux besoins d’alimentation électrique du réseau électrique de l’aéronef 100.
La Fig· 2 illustre schématiquement le système de contrôle d’alimentation électrique 1002, selon un premier mode de réalisation. Le système de contrôle d’alimentation électrique comporte ici un contrôleur, dit contrôleur haut niveau HLC (« High Level Controller » en langue anglo-saxonne).
Sur la Fig. 2 sont schématiquement représentées, à titre illustratif, quatre charges électriques Ll, L2, L3 et L4 de l’aéronef 100.
Sur la Fig. 2 est aussi schématiquement représenté un moteur à compresseur ENG de l’aéronef 100. Le moteur à compresseur ENG comporte (ou est associé à) un calculateur en charge d’en superviser le fonctionnement et d’optimiser les paramètres moteur afin d’en améliorer les performances. Les calculateurs se sont largement développés dans le domaine de la gestion de moteurs, que ce soit dans le monde aéronautique ou automobile, et de nombreux produits correspondants existent sur étagère. Ce calculateur est apte à déterminer, par exemple grâce à des abaques prédéfinis et grâce à des informations de supervision du moteur (pression hydraulique, température moteur,...) et environnementales (altitude, vitesse de l’aéronef, température extérieure, pression extérieure,...), quelle puissance maximum le moteur à compresseur ENG est capable de délivrer sans risquer un phénomène de pompage. Cette puissance maximum est en effet sujette à variations en fonction des conditions d’utilisation du moteur à compresseur ENG (aéronef au sol, aéronef en vol de croisière, aéronef en phase de décollage, aéronef en phase d’atterrissage,...). Ainsi, le calculateur utilise les informations de supervision du moteur et environnementales pour déterminer, grâce aux abaques, quelle puissance maximum le moteur à compresseur ENG est capable de délivrer sans risquer un phénomène de pompage. Les informations environnementales en question sont fournies au calculateur par un ordinateur de bord de l’aéronef 100, grâce à un lien de communication entre ledit calculateur et l’ordinateur de bord.
De manière illustrative, le moteur à compresseur ENG est connecté à deux générateurs électriques 111 et 112 effectuant chacun un prélèvement mécanique sur un arbre du moteur à compresseur ENG. Selon un premier exemple, les générateurs électriques 111 et 112 effectuent des prélèvements mécaniques sur un même arbre du moteur à compresseur ENG. Selon un second exemple, les générateurs électriques 111 et 112 effectuent des prélèvements mécaniques sur des arbres distincts du moteur à compresseur ENG, e.g. le générateur électrique 111 effectue un prélèvement mécanique sur l’arbre basse pression (BP) d’un turboréacteur et le générateur électrique 111 effectue un prélèvement mécanique sur l’arbre HP du turboréacteur.
Le générateur électrique 111 comporte un générateur à fréquence variable VFG et un convertisseur altematif-continu AC/DC (« Altemate Current / Direct Current » en langue anglo-saxonne). Le générateur électrique 111 agit comme une diode pour n’autoriser le passage du courant que dans un sens (en direction des charges électriques à alimenter). Le générateur électrique 112 est identique au générateur électrique 111.
Sur la Fig. 2 est aussi schématiquement représenté un groupe auxiliaire de puissance APU de l’aéronef 100. Le groupe auxiliaire de puissance APU est connecté à un générateur électrique 114 comportant une unité génératrice d’alimentation électrique GEN et un convertisseur alternatif-continu AC/DC. Le générateur électrique 114 agit comme une diode pour n’autoriser le passage du courant que dans un sens (en direction des charges électriques à alimenter).
Sur la Fig. 2 est aussi schématiquement représentée une batterie 113 de l’aéronef
100. La batterie 113 comporte une unité génératrice d’alimentation électrique BAT en courant continu DC, par exemple de type HVDC, et un convertisseur continu-continu
DC/DC.
Sur la Fig. 2 est aussi schématiquement représentée une barre électrique, parfois aussi dénommée barre omnibus, de l’aéronef 100. Considérons de manière illustrative que la barre électrique est adaptée à un fonctionnement dans un réseau électrique de type haute-tension courant-continu HVDC. En d’autres termes, cette barre électrique (libellée « HVDC » sur la Fig. 2) est adaptée pour opérer dans un contexte électrique à courant continu haute tension HVDC. Les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 de l’aéronef sont connectées à ladite barre électrique par des lignes électriques respectives. Cette barre électrique peut faire partie du système de contrôle d’alimentation électrique.
Les générateurs électriques 111, 112, 113 et 114 sont aussi connectés à cette barre électrique, préférentiellement grâce à des contacteurs dédiés. Ainsi, les différentes sources d’alimentation électrique à disposition sont mises en parallèle. Ces contacteurs permettent de déconnecter aisément chacune des sources indépendamment, notamment pour des questions de maintenance ou d’isolation de panne. Les générateurs électriques 111 et 112 sont ainsi connectés à cette barre électrique grâce à un contacteur GLC (« General Load Contactor » en langue anglo-saxonne). Le générateur électrique 113 est ainsi connecté à cette barre électrique grâce à un contacteur BATC (« Battery Contactor » en langue anglo-saxonne). Le générateur électrique 114 est ainsi connecté à cette barre électrique grâce à un contacteur AGLC (« ΑΡΕΙ Generator Load Contactor » en langue anglo-saxonne).
Une voie montante 102 est établie depuis le calculateur du moteur à compresseur ENG vers le contrôleur haut niveau HLC, afin de permettre au calculateur du moteur à compresseur ENG de fournir des informations audit contrôleur haut niveau HLC, et plus particulièrement des informations représentatives d’une puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur ENG sans se retrouver dans une situation de pompage.
Une voie descendante 101, 103 est établie depuis le contrôleur haut niveau HLC vers chaque générateur électrique 111, 112 effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre dudit moteur à compresseur ENG. Cela permet au contrôleur haut niveau HLC de fournir des instructions à chaque dit générateur électrique 111, 112, et plus particulièrement des valeurs de consigne représentative d’une puissance électrique à délivrer par ledit générateur électrique 111,112.
Une voie montante 105 est établie depuis la batterie 113 vers le contrôleur haut niveau HLC, afin de permettre à la batterie 113 de fournir des informations audit contrôleur haut niveau HLC, et plus particulièrement des informations représentatives d’un niveau de charge de l’unité génératrice d’alimentation électrique BAT. Pour ce faire, la batterie 113 intègre un dispositif de supervision de niveau de charge.
Une voie descendante 104 est établie depuis le contrôleur haut niveau HLC vers la batterie 113. Cela permet au contrôleur haut niveau HLC de fournir des instructions à la batterie 113, et plus particulièrement des valeurs de consigne représentative d’une puissance électrique à délivrer par l’unité génératrice d’alimentation électrique BAT.
Une voie montante 107 est établie depuis le groupe auxiliaire de puissance APU vers le contrôleur haut niveau HLC, afin de permettre au groupe auxiliaire de puissance APU de fournir des informations audit contrôleur haut niveau HLC, et plus particulièrement des informations représentatives d’une puissance maximum que peut délivrer le générateur électrique 114. Pour ce faire, le groupe auxiliaire de puissance APU comporte un contrôleur dédié apte à déterminer, par exemple grâce à des abaques prédéfinis et grâce à des informations environnementales (altitude, température extérieure, pression extérieure,...), quelle puissance maximum le générateur électrique 114 est capable de délivrer. Les informations environnementales en question sont fournies audit contrôleur par l’ordinateur de bord de l’aéronef 100, grâce à un lien de communication entre ledit contrôleur et l’ordinateur de bord.
Une voie descendante 106 est établie depuis le contrôleur haut niveau HLC vers le générateur électrique 114. Cela permet au contrôleur haut niveau HLC de fournir des instructions au générateur électrique 114, et plus particulièrement des valeurs de consigne représentative d’une puissance électrique à délivrer par ledit générateur électrique 114.
Le contrôleur haut niveau HLC est ainsi adapté pour déterminer, à partir des informations reçues en voies montantes, des valeurs de consigne à faire appliquer par les générateurs électriques 111, 112, 113 et 114, pour alimenter électriquement les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 via la barre électrique. Le contrôleur haut niveau HLC détermine ces valeurs de consigne de sorte à assurer que le moteur à compresseur ENG n’entre pas en situation de pompage, tel que décrit ci-après en relation avec la Fig. 5.
La Fig· 3 illustre schématiquement le système de contrôle d’alimentation électrique installé dans l’aéronef de la Fig. 1, selon un second mode de réalisation. Le système de contrôle d’alimentation électrique comporte ici encore le contrôleur haut niveau HLC. Le système de contrôle d’alimentation électrique comporte ici en outre une matrice de commutation SM (« Switching Matrix » en langue anglo-saxonne).
La Fig. 3 reprend le moteur à compresseur ENG et son générateur électrique associé 112, ainsi que le groupe auxiliaire de puissance APU et son générateur électrique associé 114. Le générateur électrique 112 est connecté à une première barre électrique, préférentiellement grâce au contacteur GLC déjà mentionné, et le générateur électrique 114 est connecté à une seconde barre électrique, préférentiellement grâce au contacteur APLC déjà mentionné. Considérons de manière illustrative que ces barres électriques sont adaptées à un fonctionnement dans un réseau électrique de type hautetension courant-continu HVDC. En d’autres termes, ces barres électriques (libellées « HVDC (A) » et « HVDC (B) » sur la Fig. 3) sont adaptées pour opérer dans un contexte électrique à courant continu haute tension HVDC. Les première et seconde barres électriques peuvent faire partie du système de contrôle d’alimentation électrique. Dans l’éventualité où un plus grand nombre de sources d’alimentation électrique est à disposition, une barre électrique est ainsi installée pour chaque source d’alimentation électrique.
La Fig. 3 montre les voies montantes 102 et 107 décrites en relation avec la Fig. 2. Comme on peut le noter, la Fig. 3 ne reprend toutefois pas les voies descendantes 103 et 106, qui ne sont pas strictement nécessaires ici. En effet, la puissance délivrée par chaque source d’alimentation électrique est définie par les appels de courant des charges électriques qui sont connectées à la barre électrique dédiée à ladite source d’alimentation électrique.
La matrice de commutation SM est configurable, de manière à permettre au contrôleur haut niveau HLC de dynamiquement définir à quelle(s) barre(s) électrique(s) chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4 est effectivement connectée. La matrice de commutation SM est basée sur un jeu de commutateurs agissant comme des interrupteurs logiques activant ou désactivant à volonté des connexions électriques entre chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4 et chaque barre électrique. Selon une variante de réalisation, la matrice de commutation SM est par exemple basée sur un jeu de semiconducteurs à évolution linéaire permettant, pour chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4, de pondérer la répartition d’appel de courant entre les barres électriques.
Chaque barre électrique est connectée à la matrice de commutation SM avec une quantité de lignes électriques égale à la quantité de charges électriques à alimenter électriquement (soit par quatre lignes chacune dans le cadre illustratif de la Fig. 3, étant donné qu’il y a quatre charges électriques Ll, L2, L3 et L4 à alimenter électriquement).
Chacune de ces lignes électriques est connectée à une entrée dédiée de la matrice de commutation SM. Chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4 est connectée grâce à une ligne électrique à une sortie dédiée de la matrice de commutation SM. La matrice de commutation SM assure ainsi pour chaque sortie, par configuration par le contrôleur de haut niveau HLC, une connexion électrique interne avec une ou plusieurs entrées. Lorsqu’une connexion électrique interconnecte une sortie à plusieurs entrées, lesdites entrées sont connectées à des lignes électriques qui renvoient à des barres électriques distinctes (ce qui signifie que dans le cadre illustratif de la Fig. 3, chaque sortie est au maximum connectée à deux entrées, une pour chaque barre électrique HVDC (A) et HVDC (B)).
Une voie montante 302 est optionnellement établie depuis la matrice de commutation SM vers le contrôleur de haut niveau HLC, afin de permettre à la matrice de commutation SM de fournir des informations au contrôleur de haut niveau HLC, et notamment des informations de consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4. Selon un premier exemple, la matrice de commutation SM stocke en mémoire, par configuration antérieure, lesdites informations de consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4. La consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est ainsi prédéfinie au sein de la matrice de commutation SM. Selon un second exemple, chacune des charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est gérée par un contrôleur dédié. Lesdites informations de consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 sont alors transmises par lesdits contrôleurs à la matrice de commutation SM, grâce à des liens de communication entre lesdits contrôleurs et la matrice de commutation SM. Ces informations de consommation de puissance peuvent être prédéfinies au sein desdits contrôleurs, par configuration antérieure. Ces informations de consommation de puissance peuvent aussi être dynamiquement déterminées par lesdits contrôleurs, grâce à des abaques prédéfinis et grâce à des informations environnementales (altitude, vitesse de l’aéronef, température extérieure, pression extérieure, tranche horaire,...) mises à la disposition desdits contrôleurs par l’ordinateur de bord de l’aéronef grâce à un lien de communication entre lesdits contrôleurs et l’ordinateur de bord. Par exemple, un contrôleur associé à un système de climatisation de l’aéronef peut anticiper une variation de consommation de puissance du système de climatisation en fonction de l’altitude et/ou de la température extérieure. Selon un troisième exemple, le contrôleur de haut niveau HLC stocke en mémoire, par configuration antérieure, lesdites informations de consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et
L4. La consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est ainsi prédéfinie au sein du contrôleur de haut niveau HLC. Selon un quatrième exemple, chacune des charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est gérée par un contrôleur dédié. Lesdites informations de consommation de puissance par les charges électriques Ll, L2, L3 et L4 sont alors transmises par lesdits contrôleurs au contrôleur de haut niveau HLC, grâce à des liens de communication entre lesdits contrôleurs et le contrôleur de haut niveau HLC.
Une voie descendante 301 est établie depuis le contrôleur de haut niveau HLC vers la matrice de commutation SM, afin de permettre au contrôleur haut niveau HLC de fournir des instructions à la matrice de commutation SM, et plus particulièrement des instructions de configuration de la matrice de commutation SM afin de dynamiquement définir à quelle(s) barre(s) électrique(s) chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4 doit être effectivement connectée.
Le contrôleur haut niveau HLC est ainsi adapté pour déterminer, à partir des informations reçues en voies montantes, une configuration de connexion électrique entre les charges électriques Ll, L2, L3 et L4, d’un côté, et les barres électriques, de l’autre côté, afin d’alimenter électriquement les charges électriques Ll, L2, L3 et L4. Le contrôleur haut niveau HLC détermine cette configuration de connexion de sorte à assurer que le moteur à compresseur n’entre pas en situation de pompage, tel que décrit ci-après en relation avec la Fig. 6.
La Fig. 4 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique, et plus particulièrement par le contrôleur haut niveau HLC.
Dans une étape 401, le contrôleur haut niveau HLC déclenche une configuration ou une reconfiguration de l’alimentation électrique du réseau électrique de l’aéronef 100. Par exemple, le contrôleur haut niveau HLC déclenche cette reconfiguration de manière périodique. Selon un autre exemple, le contrôleur haut niveau HLC déclenche cette reconfiguration sur détection d’un événement particulier, notamment une détection d’ajout de charge électrique dans le réseau de communication, une détection de retrait de charge électrique du réseau électrique, une détection d’ajout de source d’alimentation électrique dans le réseau de communication, ou une détection de retrait de source d’alimentation électrique du réseau électrique. Les retraits de charge électrique ou de source d’alimentation électrique sont par exemple liés à une détection de panne de ladite charge électrique ou de ladite source d’alimentation électrique. Les retraits de charge électrique sont par exemple aussi liés à l’arrêt d’un service (e.g. climatisation) au sein de l’aéronef 100. Les ajouts de charge électrique sont alors par exemple liés à l’activation d’un service (e.g. climatisation) au sein de l’aéronef 100. Le contrôleur haut niveau HLC est alors prévenu de tels ajouts ou retraits par l’ordinateur de bord de l’aéronef, ou par les contrôleurs ou calculateurs gérant lesdites sources d’alimentation électrique ou charges électriques.
Dans une étape 402, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de puissance maximum que peut délivrer chaque moteur à compresseur sans atteindre une situation de pompage. Comme indiqué précédemment, le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information auprès du calculateur de chaque moteur à compresseur. Le contrôleur haut niveau HLC en déduit la puissance maximum que peut délivrer chaque générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre de moteur à compresseur, en appliquant un facteur rendement prédéfini.
Dans une étape 403, le contrôleur haut niveau HLC configure le système de contrôle d’alimentation électrique, de sorte que chaque générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre de moteur à compresseur délivre une puissance inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer ledit générateur électrique sans atteindre une situation de pompage dudit moteur à compresseur, et qu’au moins une source auxiliaire délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d’alimenter électriquement les charges considérées de l’aéronef 100.
L’algorithme de la Fig. 4 reboucle ensuite sur l’étape 401.
L’algorithme de la Fig. 4 est détaillé ci-après en relation avec les Figs. 5 et 6, dans le contexte respectivement des modes de réalisation des Figs. 2 et 3.
La Fig. 5 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique, implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique dans le cadre du premier mode de réalisation de la Fig. 2.
Dans une étape 501, le contrôleur haut niveau HLC déclenche une configuration ou une reconfiguration de l’alimentation électrique du réseau électrique de l’aéronef 100. L’étape 501 est identique à l’étape 401.
Dans une étape 502, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de puissance maximum que peut délivrer chaque moteur à compresseur sans atteindre une situation de pompage. Le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information, pour ce qui concerne le moteur à compresseur ENG, grâce à la voie montante 102. Le contrôleur haut niveau HLC en déduit la puissance maximum que peut délivrer chaque générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre de moteur à compresseur, en appliquant le facteur rendement prédéfini déjà évoqué en relation avec la Fig. 4.
Dans une étape 503, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de puissance maximum complémentaire, à savoir une information de puissance maximum que peut délivrer chaque source d’alimentation électrique auxiliaire. Le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information, pour ce qui concerne la batterie 113, grâce à la voie montante 105. Le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information, pour ce qui concerne le groupe auxiliaire de puissance APU, grâce à la voie montante 107.
Dans une étape 504, le contrôleur haut niveau HLC détermine une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique utilisables pour alimenter le réseau électrique de l’aéronef 100, de sorte à ne pas dépasser pour chaque source d’alimentation électrique, la puissance maximum retournée aux étapes 502 ou 503 pour ladite source d’alimentation électrique. Cela implique que les prélèvements mécaniques correspondants évitent d’atteindre une situation de pompage. Pour ce faire, le contrôleur haut niveau HLC utilise une règle prédéfinie de répartition ou un ensemble de règles prédéfinies de répartition. Une règle est par exemple de faire délivrer par le moteur à compresseur ENG une puissance au plus égale à la puissance maximum retournée à l’étape 502 moins une marge de sécurité prédéfinie (qui peut être nulle), et de délivrer le reste de la puissance nécessaire à l’alimentation électrique des charges électriques Ll, L2, L3 et L4 par la ou les sources auxiliaires. Ledit reste de la puissance nécessaire à l’alimentation électrique des charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est par exemple réparti de manière équilibrée entre les sources auxiliaires. Des règles plus complexes de répartition peuvent toutefois être mises en œuvre pour optimiser la consommation énergétique de l’alimentation électrique des charges électriques Ll, L2, L3 et L4. Selon un exemple illustratif, la puissance à fournir aux charges électriques Ll, L2, L3 et L4 est de 120 kW. En considérant que les générateurs électriques 111, 112 peuvent au total fournir 80 kW sans risquer de mettre le moteur à compresseur ENG en situation de pompage, que le générateur électrique 113 est capable de fournir au maximum 20 kW et que le groupe auxiliaire de puissance APU est capable de fournir au maximum 50 kW, le contrôleur haut niveau HLC détermine la répartition de distribution d’alimentation électrique suivante : 80 kW au total pour les générateurs électriques 111, 112; 10 kW pour le générateur électrique 113 ; et 30 kW pour le générateur électrique 114.
Dans une étape 505, le contrôleur haut niveau HLC configure chacune des sources d’alimentation électrique auxiliaires de sorte à ce que lesdites sources d’alimentation électrique auxiliaires délivrent leurs puissances électriques conformément à la répartition déterminée. En d’autres termes, le contrôleur haut niveau HLC configure ainsi le générateur électrique de la batterie 113 grâce à la voie descendante 104, ainsi que le générateur électrique 114 associé au groupe auxiliaire de puissance APU grâce à la voie descendante 106.
Dans une étape 506, le contrôleur haut niveau HLC configure chacun des générateurs électriques effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre moteur, pour délivrer leur puissance électrique conformément à la répartition déterminée.
L’algorithme de la Fig. 5 reboucle ensuite sur l’étape 501.
La Fig. 6 illustre schématiquement un organigramme d’un algorithme de contrôle d’alimentation électrique, implémenté par le système de contrôle d’alimentation électrique dans le cadre du second mode de réalisation de la Fig. 3.
Dans une étape 601, le contrôleur haut niveau HLC déclenche une configuration ou une reconfiguration de l’alimentation électrique du réseau électrique de l’aéronef 100. L’étape 601 est identique à l’étape 401 et à l’étape 501.
Dans une étape 602, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de puissance maximum que peut délivrer chaque moteur à compresseur sans atteindre une situation de pompage. Le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information, pour ce qui concerne le moteur à compresseur ENG, grâce à la voie montante 102. Le contrôleur haut niveau HLC en déduit la puissance maximum que peut délivrer chaque générateur électrique effectuant un prélèvement mécanique sur un arbre de moteur à compresseur, en appliquant le facteur rendement prédéfini déjà évoqué en relation avec la Fig. 4.
Dans une étape 603, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de puissance maximum complémentaire, à savoir une information de puissance maximum que peut délivrer chaque source d’alimentation électrique auxiliaire. Le contrôleur haut niveau HLC obtient cette information, pour ce qui concerne le groupe auxiliaire de puissance APU, grâce à la voie montante 107.
Dans une étape 604, le contrôleur haut niveau HLC obtient une information de consommation de puissance de chaque charge électrique. Le contrôleur haut niveau
HLC obtient cette information grâce à la voie montante 302. Comme déjà expliqué, cette information peut être préconfigurée auprès de la matrice de commutation SM ou obtenue par la matrice de commutation SM auprès de contrôleurs gérant lesdites charges électriques. Cette information peut aussi être préconfigurée auprès du contrôleur haut niveau HLC ou obtenue par le contrôleur haut niveau HLC directement auprès de ces contrôleurs gérant lesdites charges électriques.
Dans une étape 605, le contrôleur haut niveau HLC détermine une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique utilisables pour alimenter le réseau électrique de l’aéronef 100, de sorte à ne pas dépasser pour chaque source d’alimentation électrique, la puissance maximum retournée aux étapes 602 ou 603 pour ladite source d’alimentation électrique. Cela implique que les prélèvements mécaniques correspondants évitent d’atteindre une situation de pompage.
Selon un premier mode de réalisation particulier s’appuyant sur le contexte de la Fig. 3, le contrôleur haut niveau HLC détermine une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique de sorte à satisfaire le système d’équations suivant :
Pvfg — SWL1A * PL1 + SVI42A * Pl2 + SWL3A * Pl3 + ^^L4A * ^L4 Papu — SWL1B * PL1 + SWL2B * Pl2 + SWL3B * PB3 + SWL4B * PL4 S^IAA + SWLib = 1 SWL2A+SWL2B = 1 SWL2A+SWL2B = 1 SWL2A+SWL2B = 1 PvFG — PENGmax Papu — PAPUmax où PVFG représente la puissance à délivrer par le générateur électrique 112, PAPU représente la puissance à délivrer par le générateur électrique 114, PBNGmax représente la puissance maximum notifiée à l’étape 602 vis-à-vis du moteur à compresseur ENG, PAPUmax représente la puissance maximum notifiée à l’étape 603 vis-à-vis du groupe auxiliaire de puissance APU, Pli représente la consommation de puissance par la charge électrique Ll notifiée à l’étape 604, Pl2 représente la consommation de puissance par la charge électrique L2 notifiée à l’étape 604, PL3 représente la consommation de puissance par la charge électrique L3 notifiée à l’étape 604 et PL4 représente la consommation de puissance par la charge électrique L4 notifiée à l’étape 604, où SWL1A, SWL2A, SWL3A, SWL4A, SWL1B, SWL2B, SWL3B et SWL4B représentent la configuration à appliquer aux commutateurs internes de la matrice de commutation
SM, à savoir respectivement : la configuration du commutateur reliant la charge électrique Ll à la barre électrique HVDC (A), la configuration du commutateur reliant la charge électrique L2 à la barre électrique HVDC (A), la configuration du commutateur reliant la charge électrique L3 à la barre électrique HVDC (A), la configuration du commutateur reliant la charge électrique L4 à la barre électrique HVDC (A), la configuration du commutateur reliant la charge électrique Ll à la barre électrique HVDC (B), la configuration du commutateur reliant la charge électrique L2 à la barre électrique HVDC (B), la configuration du commutateur reliant la charge électrique L3 à la barre électrique HVDC (B), et la configuration du commutateur reliant la charge électrique L4 à la barre électrique HVDC (B), et où SWL1A, SWL2A, SWL3A, SWL4A, SWL1B, SWL2B, SWL3B et SWL4B peuvent prendre la valeur « 0 » (interrupteur ouvert, i.e. pas de connexion électrique) ou la valeur « 1 » (interrupteur fermé, i.e. connexion électrique établie).
D’une manière générale, le contrôleur haut niveau HLC détermine la configuration, ouvert ou fermé, de chaque commutateur de la matrice de commutation SM, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une seule barre électrique et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectée à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
Selon un second mode de réalisation particulier s’appuyant sur le contexte de la Fig. 3, le contrôleur haut niveau HLC détermine une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique de sorte à satisfaire le système d’équations suivant :
Pvfg — swL1A * PL1 + SWL2A * PL2 + SWL3A * PL3 + SWL4A * PL4 Papu — SWL1B * PL1 + 511/^25 * Pl2 + SWL3B * PL3 + SWL4B * PL4 ^^LIA + SWLÎB = 1 SWL2A + SWL2B = 1 SWL2A+SWL2B = 1 SWL2A+SWL2B = 1 PvFG 2= PENGmax Papu PAPUmax où SWL1A, SWL2A, SWL3A, SWL4A, SWL1B, SWL2B, SWL3B et SWL4B peuvent ici prendre une valeur comprise entre « 0 » (interrupteur complètement ouvert, i.e. pas de connexion électrique) et « 1 » (interrupteur complètement fermé, i.e. connexion électrique à une unique barre électrique). SWL1A, SWL2A, SWL3A, SWL4A, SWL1B, SWL2B, SWL3B et SWL4B représentent donc ici des coefficients de pondération permettant à chaque charge électrique Ll, L2, L3 et L4 de bénéficier simultanément des alimentations électriques fournies via les différentes barres électriques.
D’une manière générale, le contrôleur haut niveau HLC détermine la configuration linéaire de chaque commutateur de la matrice de commutation SM, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une ou plusieurs barres électriques et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectées à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
Dans un mode de réalisation particulier, le contrôleur de haut niveau HLC a pour objectif d’atteindre une valeur de puissance objective pour chaque source d’alimentation électrique tout en fournissant le niveau de puissance requis pour chaque charge électrique du réseau électrique de l’aéronef 100. Alors le système d’équation peut être résolu par le contrôleur de haut niveau HLC en appliquant un algorithme d’optimisation linéaire (« Linear Programming Optimization » en langue anglosaxonne). Cela permet d’optimiser la répartition de distribution d’alimentation électrique dans un temps contraint, en cherchant à minimiser l’écart entre la puissance demandée à chacune des sources d’alimentation électrique et la valeur de puissance objective pour ladite source d’alimentation électrique.
Dans une étape 606, le contrôleur haut niveau HLC configure, via la voie descendante 301, la matrice de commutation SM selon la répartition de distribution d’alimentation électrique déterminée à l’étape 605.
L’algorithme de la Fig. 6 reboucle ensuite sur l’étape 601.
La Fig. 7 illustre schématiquement un exemple d’architecture matérielle du contrôleur haut niveau HLC. Le contrôleur haut niveau HLC comporte alors, reliés par un bus de communication 701 : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en langue anglo-saxonne) ; une mémoire vive RAM (« Random Access Memory » en langue anglo-saxonne) ; une mémoire morte ROM (« Read Only Memory » en langue anglo-saxonne) ; une unité de stockage, telle qu’un disque dur HDD (« Hard Disk Drive » en langue anglo-saxonne), ou un lecteur de support de stockage, tel qu’un lecteur de cartes SD (« Secure Digital » en langue anglo-saxonne) ; une interface de communication COM permettant au contrôleur haut niveau HLC d’échanger des informations via les voies montantes et descendantes susmentionnées.
Le processeur CPU est capable d’exécuter des instructions chargées dans la mémoire RAM à partir de la mémoire ROM, d’une mémoire externe (non représentée), d’un support de stockage (tel qu’une carte SD), ou d’un réseau de communication (non représenté). Lorsque le contrôleur haut niveau HLC est mis sous tension, le processeur
CPU est capable de lire de la mémoire RAM des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur causant l’implémentation, par le processeur CPU, de tout ou partie des algorithmes et étapes décrits ci-dessus.
Tout ou partie des algorithmes et étapes décrits ci-dessus peut ainsi être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, par exemple un DSP (« Digital Signal Processor » en langue anglo-saxonne) ou un microcontrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, par exemple un composant FPGA (« FieldProgrammable Gâte Array » en langue anglo-saxonne) ou ASIC (« ApplicationSpecific Integrated Circuit » en langue anglo-saxonne). D’une manière générale, le contrôleur haut niveau HLC comporte de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter, sous forme logicielle et/ou matérielle, les algorithmes et étapes décrits cidessus.
Il convient de noter que les contrôleurs et calculateurs évoqués dans ce document sont alimentés par un système d’alimentation électrique autonome distinct du réseau électrique géré par le système de contrôle d’alimentation électrique.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1/ Système de contrôle d’alimentation électrique (1002) destiné à être utilisé dans un aéronef (100), l’aéronef (100) comportant au moins une charge électrique (Ll, L2, L3, L4) à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique (111, 112, 113, 114) en courant continu parmi lesquelles au moins un générateur électrique (111, 112) effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur (ENG) de l’aéronef (100) et au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire (113, 114), caractérisé en ce que le système de contrôle d’alimentation électrique (1002) inclut un contrôleur, dit contrôleur haut niveau (HLC), comportant :- des moyens pour déterminer (402, 502, 602) une puissance maximum que peut délivrer chaque dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage du moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique ; et- des moyens pour configurer (403, 506, 606) le système de contrôle d’alimentation électrique, de sorte que chaque dit générateur électrique (111, 112) délivre une puissance inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur (ENG) sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur (ENG), et qu’au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire (113, 114) délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d’alimenter électriquement lesdites charges électriques (Ll, L2, L3, L4).
- 2/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel les sources d’alimentation électrique (111, 112, 113, 114) sont mises en parallèle par connexion à une même barre électrique (HVDC) sur laquelle lesdites charges électriques (Ll, L2, L3, L4) sont connectées, et dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte :- des moyens pour déterminer (504) une répartition de distribution d’alimentation électrique entre les différentes sources d’alimentation électrique ; et- des moyens pour transmettre, à chaque source d’alimentation électrique (111, 112, 113, 114), une valeur de consigne représentative d’une puissance électrique à délivrer par ladite source d’alimentation électrique selon la répartition de distribution d’alimentation électrique déterminée.
- 3/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel les sources d’alimentation électrique (111, 112, 113, 114) sont connectées à des barres électriques distinctes (HVDC (A), HVDC (B)), dans lequel le système de contrôle d’alimentation électrique (1002) inclut en outre une matrice de commutation (SM) basée sur un jeu de commutateurs agissant comme des interrupteurs logiques activant ou désactivant par configuration des connexions électriques entre chaque charge électrique (Ll, L2, L3, L4) et chaque barre électrique (HVDC (A), HVDC (B)), et dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte :- des moyens pour déterminer la configuration, ouvert ou fermé, de chaque commutateur, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une seule barre électrique et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectée à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
- 4/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel les sources d’alimentation électrique (112, 114) sont connectées à des barres électriques distinctes (HVDC (A), HVDC (B)), dans lequel le système de contrôle d’alimentation électrique (1002) inclut en outre une matrice de commutation (SM) basée sur un jeu de semi-conducteurs à évolution linéaire permettant, pour chaque charge électrique (Ll, L2, L3, L4), de pondérer la répartition d’appel de courant entre les barres électriques (HVDC (A), HVDC (B)), et dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte :- des moyens pour déterminer la configuration linéaire de chaque commutateur, de sorte que chaque charge électrique soit connectée à une ou plusieurs barres électriques et que la somme des consommations de puissance de la ou des charges électriques connectées à chaque barre électrique soit inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer la source d’alimentation électrique connectée à ladite barre électrique.
- 5/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon la revendication 4, dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte des moyens pour appliquer un algorithme d’optimisation linéaire en cherchant à minimiser l’écart entre puissance demandée à chaque source d’alimentation électrique (112, 114) et une valeur de puissance objective pour ladite source d’alimentation électrique.
- 6/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte :- des moyens pour obtenir (502, 602) auprès d’un calculateur en charge de superviser le fonctionnement, et d’optimiser les paramètres moteur, du moteur à compresseur (ENG) de l’aéronef (100), une information de puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sans atteindre de situation de pompage ; et- des moyens pour déduire par application d’un facteur de rendement, de l’information de puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sans atteindre de situation de pompage, la puissance maximum que peut délivrer chaque dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur.
- 7/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le contrôleur haut niveau (HLC) comporte :- des moyens pour obtenir (503, 603), auprès d’un contrôleur dédié à chaque source d’alimentation électrique auxiliaire, une information de puissance maximum que ladite source d’alimentation électrique est capable de délivrer.
- 8/ Système de contrôle d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le contrôleur haut niveau comporte :- des moyens pour obtenir (604), auprès d’un contrôleur dédié à chaque charge électrique, une information de consommation de puissance de ladite charge électrique.
- 9/ Aéronef (100) comportant au moins une charge électrique (Ll, L2, L3, L4) à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique (lit, 112, 113, 114) dont au moins un générateur électrique (lit, 112) effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur (ENG) de l’aéronef (100) et au moins une source auxiliaire (113, 114), caractérisé en ce que l’aéronef comporte un système de contrôle d’alimentation électrique (1002) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
- 10/ Procédé implémenté par un système de contrôle d’alimentation électrique (1002) dans un aéronef (100), l’aéronef (100) comportant au moins une charge électrique (Ll, L2, L3, L4) à alimenter électriquement et une pluralité de sources d’alimentation électrique (111, 112, 113, 114) en courant continu parmi lesquelles au5 moins un générateur électrique (111, 112) effectuant un prélèvement mécanique sur un moteur à compresseur (ENG) de l’aéronef (100) et au moins une source auxiliaire (113, 114), caractérisé en ce que le système de contrôle d’alimentation électrique (1002) inclut un contrôleur, dit contrôleur haut niveau (HLC), effectuant les étapes suivantes :- déterminer (402, 502, 602) une puissance maximum que peut délivrer chaque 10 dit générateur électrique sans atteindre de situation de pompage du moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique ; et- configurer (403, 506, 606) le système de contrôle d’alimentation électrique (1002), de sorte que chaque générateur électrique (111, 112) délivre une puissance
- 15 inférieure ou égale à la puissance maximum que peut délivrer le moteur à compresseur sur lequel ledit générateur électrique effectue le prélèvement mécanique sans atteindre de situation de pompage dudit moteur à compresseur (ENG), et qu’au moins une source d’alimentation électrique auxiliaire (113, 114) délivre un complément de puissance permettant, au total de puissance délivrée, d’alimenter électriquement lesdites charges
- 20 électriques (Ll, L2, L3, L4).
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3876375A1 (fr) * | 2020-03-06 | 2021-09-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système et procédé permettant d'ajouter une source cc haute tension à un bus de puissance |
| EP4087079A1 (fr) | 2021-05-07 | 2022-11-09 | Thales | Procédé de gestion de fonctionnement d'un système d'alimentation électrique d'aéronef comprenant au moins un ensemble de stockage d'énergie électrique |
| EP4310006A1 (fr) * | 2022-07-19 | 2024-01-24 | Airbus Operations (S.A.S.) | Système d'alimentation électrique d'un aéronef |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006023981A1 (fr) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Honeywell International Inc. | Procede et systeme de coordination du fonctionnement d'un moteur avec l'extraction d'energie electrique dans un vehicule 'plus electrique' |
| US20110133545A1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-09 | Honeywell International Inc. | Aircraft electrical power system architecture using auxiliary power unit during approach and taxi |
| EP2536000A2 (fr) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système de distribution électrique intelligent |
| EP2657457A2 (fr) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | IHI Aerospace Co., Ltd. | Système de génération d'électricité |
| WO2014143218A1 (fr) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Moteur à turbine à gaz et système électrique comprenant des bus électriques |
| FR3004701A1 (fr) * | 2013-04-22 | 2014-10-24 | Snecma | Dispositif de delestage des alternateurs d'un turboreacteur pendant ses accelerations |
| EP3130783A1 (fr) * | 2015-08-14 | 2017-02-15 | General Electric Company | Moteur à turbine à gaz, gestion de marge de décrochage |
-
2017
- 2017-06-15 FR FR1755436A patent/FR3067874A1/fr active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006023981A1 (fr) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Honeywell International Inc. | Procede et systeme de coordination du fonctionnement d'un moteur avec l'extraction d'energie electrique dans un vehicule 'plus electrique' |
| US20110133545A1 (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-09 | Honeywell International Inc. | Aircraft electrical power system architecture using auxiliary power unit during approach and taxi |
| EP2536000A2 (fr) * | 2011-06-17 | 2012-12-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système de distribution électrique intelligent |
| EP2657457A2 (fr) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | IHI Aerospace Co., Ltd. | Système de génération d'électricité |
| WO2014143218A1 (fr) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Moteur à turbine à gaz et système électrique comprenant des bus électriques |
| FR3004701A1 (fr) * | 2013-04-22 | 2014-10-24 | Snecma | Dispositif de delestage des alternateurs d'un turboreacteur pendant ses accelerations |
| EP3130783A1 (fr) * | 2015-08-14 | 2017-02-15 | General Electric Company | Moteur à turbine à gaz, gestion de marge de décrochage |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3876375A1 (fr) * | 2020-03-06 | 2021-09-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système et procédé permettant d'ajouter une source cc haute tension à un bus de puissance |
| US11133672B1 (en) | 2020-03-06 | 2021-09-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | System and method for adding a high voltage DC source to a power bus |
| EP4087079A1 (fr) | 2021-05-07 | 2022-11-09 | Thales | Procédé de gestion de fonctionnement d'un système d'alimentation électrique d'aéronef comprenant au moins un ensemble de stockage d'énergie électrique |
| FR3122787A1 (fr) | 2021-05-07 | 2022-11-11 | Thales | Procédé de gestion de fonctionnement d'un système d'alimentation électrique d'aéronef comprenant au moins un ensemble de stockage d'énergie électrique |
| EP4310006A1 (fr) * | 2022-07-19 | 2024-01-24 | Airbus Operations (S.A.S.) | Système d'alimentation électrique d'un aéronef |
| FR3138120A1 (fr) * | 2022-07-19 | 2024-01-26 | Airbus Operations (S.A.S.) | Système d’alimentation électrique d’un aéronef. |
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