RU2588009C2

RU2588009C2 - Module for voltage transformation between high-voltage electric mains and energy storage element

Info

Publication number: RU2588009C2
Application number: RU2013132467/07A
Authority: RU
Inventors: Себастьен ВЬЕЙАР; Лоран Бернар БРОССОН; Шариф КАРИМИ; Марк Энри Ив ПОНРЮШЕ
Original assignee: Лабиналь Пауэр Системз; Сажем Дефанс Секюрите; Мессье-Бугатти-Даути
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2016-06-27

Abstract

FIELD: electronic equipment.

SUBSTANCE: module for converting voltage between a high-voltage DC electrical network and at least one energy storage element of an aircraft is configured to reversibly convert between DC voltage E of high-voltage electrical network of aircraft and DC voltage V_s of energy storage element of aircraft. Voltage V_s is floating relative to voltage E and is centered relative to aircraft weight. Module comprises an input module comprising two filters, each of which is configured to receive DC voltage E/2, first arm and second arm comprising switches, and controls for said switches. Control means operate in cycles with period T and are designed to control at least first and second switches identical but shifted by half-period T/2 so that first switch is open when second switch is closed, and vice versa.

EFFECT: reliable energy storage element charging and discharging.

12 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение касается накопления энергии и, в частности, накопления энергии в летательных аппаратах.The invention relates to energy storage and, in particular, energy storage in aircraft.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В настоящее время летательный аппарат, например, такой как самолет, содержит электрические системы, объединенные в электрические сети, для питания рабочих модулей самолета, например, таких как электрические приводы. Такие электрические приводы находятся, в частности, в механизмах управления полетом и в шасси. Главная электрическая сеть самолета работает, например, при 115/220 В переменного напряжения и переменного тока (AC), а резервная сеть работает, например, при постоянном напряжении, например, между 135 В (или 270 В) и -135 В (соответственно -270 В) на постоянном токе (DC), образуя, таким образом, высоковольтную сеть постоянного тока (HVDC).Currently, an aircraft, such as an airplane, for example, contains electrical systems integrated in electrical networks to power the operating modules of the airplane, such as electric drives. Such electric drives are, in particular, in flight control mechanisms and in the chassis. The main electrical network of the aircraft works, for example, at 115/220 V AC and AC, and the backup network works, for example, at a constant voltage, for example, between 135 V (or 270 V) and -135 V (respectively - 270 V) with direct current (DC), thus forming a high-voltage direct current network (HVDC).

В некоторых типах самолетов используют преобразователи для преобразования токов или напряжений с целью накопления энергии в элементах накопления энергии, таких как батареи, например, с напряжением [0-28 В].Some types of aircraft use converters to convert currents or voltages to store energy in energy storage elements, such as batteries, for example, with a voltage of [0-28 V].

Преобразователи из известных решений накопления энергии имеют ряд недостатков:Converters from known energy storage solutions have several disadvantages:

- эти преобразователи являются выделенными, то есть один преобразователь относится к одному рабочему модулю самолета, что занимает пространство и делает их несовместимыми с другими рабочими модулями самолета,- these converters are dedicated, that is, one converter refers to one working module of the aircraft, which takes up space and makes them incompatible with other working modules of the aircraft,

- эти преобразователи не позволяют работать на высоком напряжении,- these converters do not allow working at high voltage,

- эти преобразователи не позволяют преобразовывать напряжения в другие напряжения, в частности, между напряжением вспомогательной сети самолета и элементом накопления,- these converters do not allow you to convert voltage to other voltages, in particular, between the voltage of the auxiliary network of the aircraft and the storage element,

- эти преобразователи не могут работать с высоковольтной сетью постоянного тока HVDC, которая может существовать на современных самолетах, так как она не является плавающей, то есть отрицательный потенциал преобразователя связан с массой, образованной самолетом, что увеличивает напряжения в общем режиме, генерируемые преобразователем, и не позволяет электрически изолировать элемент накопления энергии, утечки в котором могут сказаться на рабочих модулях самолета. Например, в случае короткого замыкания в преобразователе, в частности короткого замыкания транзистора, электрическая сеть и элемент накопления могут выйти из строя,- these converters cannot work with the HVDC high-voltage direct current network, which can exist on modern aircraft, since it is not floating, that is, the negative potential of the converter is associated with the mass formed by the aircraft, which increases the voltage in the general mode generated by the converter, and it does not allow to electrically isolate the energy storage element, leaks in which can affect the working modules of the aircraft. For example, in the case of a short circuit in the converter, in particular a short circuit of the transistor, the electrical network and the accumulation element may fail,

- эти преобразователи предлагают решения с гальванической изоляцией типа трансформатора, что отрицательно сказывается на массе и объеме для бортового оборудования,- these converters offer solutions with galvanic isolation such as a transformer, which negatively affects the mass and volume for on-board equipment,

- определение параметров размерности для этих преобразователей является сложным, что затрудняет их адаптацию к передаваемой мощности,- determination of dimension parameters for these converters is difficult, which makes them difficult to adapt to the transmitted power,

- потребности в энергии в летательном аппарате являются большими и точечными, так как они связаны с условиями применения, например, определяемыми механизмами управления полетом или шасси,- the energy requirements in the aircraft are large and pointy, since they are related to the conditions of use, for example, determined by flight control mechanisms or landing gear,

- эти преобразователи содержат большое число компонентов,- these transducers contain a large number of components,

- эти преобразователи не обеспечивают возможности регулирования и контроля тока зарядки или разрядки элемента накопления энергии.- these converters do not provide the ability to regulate and control the charging current or discharge of the energy storage element.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Чтобы устранить часть недостатков известных решений, изобретением предлагается модуль преобразования между высоковольтной электрической сетью летательного аппарата, в частности высоковольтной сетью постоянного тока, и элементом накопления энергии упомянутого летательного аппарата, в частности, суперконденсатором. Модуль преобразования выполнен с возможностью реверсивного осуществления преобразования между постоянным напряжением Е высоковольтной электрической сети летательного аппарата и постоянным напряжением V_s элемента накопления энергии летательного аппарата, при этом напряжение V_s элемента накопления энергии летательного аппарата меньше и является плавающим относительно напряжения Е высоковольтной электрической сети летательного аппарата и центровано относительно массы самолета, при этом модуль содержит входной модуль, содержащий два фильтра, каждый из которых выполнен с возможностью принимать постоянное напряжение Е/2, первое плечо и второе плечо, содержащие переключатели, и средства управления упомянутыми переключателями, при этом средства управления работают циклично с периодом Т переключения и выполнены с возможностью управления по меньшей мере первым переключателем и по меньшей мере вторым переключателем идентично, но со смещением на полпериода Т/2 таким образом, чтобы первый переключатель был разомкнут, когда второй переключатель замкнут, и наоборот.In order to eliminate some of the disadvantages of the known solutions, the invention proposes a conversion module between a high voltage electrical network of an aircraft, in particular a high voltage DC network, and an energy storage element of said aircraft, in particular a supercapacitor. The conversion module is capable of reversing the conversion between the constant voltage E of the aircraft’s high voltage electrical network and the constant voltage V _s of the aircraft’s energy storage element, while the voltage V _s of the aircraft’s energy storage element is less and floating relative to the voltage E of the aircraft’s high voltage electric network and centered relative to the mass of the aircraft, while the module contains an input module containing a filter, each of which is configured to receive a constant voltage E / 2, a first arm and a second arm containing switches, and control means of said switches, wherein the control means operate cyclically with a switching period T and are configured to control at least the first the switch and at least the second switch is identical, but with a half-cycle offset T / 2 so that the first switch is open when the second switch is closed, and vice versa.

Это, в частности, позволяет:This, in particular, allows you to:

- обеспечивать зарядку и разрядку элемента накопления;- provide charging and discharging of the accumulation element;

- предупредить возможную потерю функции, избегая неконтролируемой зарядки и разрядки элемента накопления энергии, например, в высоковольтной электрической сети летательного аппарата,- to prevent a possible loss of function, avoiding uncontrolled charging and discharging of the energy storage element, for example, in the high-voltage electrical network of the aircraft,

- сделать высоковольтную электрическую сеть летательного аппарата плавающей. В частности, элемент накопления энергии не подвержен общему режиму, то есть разность потенциалов электродов элемента накопления энергии относительно потенциала, которым является масса самолета, является постоянной. Это позволяет изолировать элемент накопления энергии и, следовательно, избежать утечек энергии;- make the high-voltage electrical network of the aircraft floating. In particular, the energy storage element is not subject to the general mode, that is, the potential difference of the electrodes of the energy storage element relative to the potential, which is the mass of the aircraft, is constant. This allows you to isolate the element of energy storage and, therefore, to avoid energy leakage;

- обеспечивать накопление энергии, предполагающее энергетическую оптимизацию, например, за счет накопления энергии, поступающей от электрических приводов, чтобы отдавать ее позже этим же приводам или другим приводам;- provide energy storage, suggesting energy optimization, for example, due to the accumulation of energy coming from electric drives to give it later to the same drives or other drives;

- уменьшить количество электрических проводов в летательном аппарате за счет локализованного накопления энергии для питания каждого рабочего модуля летательного аппарата, избегая, таким образом, использования распределенных накопителей, выделенных, например, для каждого рабочего модуля самолета.- reduce the number of electrical wires in the aircraft due to localized energy storage for powering each working module of the aircraft, thus avoiding the use of distributed drives allocated, for example, for each working module of the aircraft.

Потенциалы элемента накопления являются фиксированными и центрованы относительно массы самолета, что позволяет изолировать элемент накопления от высоковольтной электрической сети летательного аппарата, элементы которой тоже связаны с массой самолета.The potentials of the storage element are fixed and centered with respect to the mass of the aircraft, which makes it possible to isolate the storage element from the high-voltage electrical network of the aircraft, the elements of which are also connected with the mass of the aircraft.

Такой модуль имеет топологию многоуровневых взаимосвязанных неизолированных преобразователей с фиксированным выходным потенциалом.Such a module has the topology of multilevel interconnected non-isolated converters with a fixed output potential.

Кроме того, такой модуль позволяет:In addition, such a module allows you to:

- использовать транзисторы, при этом транзисторы образуют переключатели модуля преобразования низкого напряжения,- use transistors, while the transistors form the switches of the low voltage conversion module,

- уменьшить размер входных фильтров, которые выполнены с возможностью принимать половину напряжения, например, за счет увеличения числа параллельных плеч, при этом одно плечо образовано двумя полумостами,- reduce the size of the input filters, which are configured to receive half the voltage, for example, by increasing the number of parallel arms, while one arm is formed by two half-bridges,

- уменьшить размер выходных фильтров,- reduce the size of the output filters,

- использовать компоненты с меньшим напряжением, способствующие оптимизации производительности, в частности, с лучшими характеристиками проводимости и переключения,- use components with a lower voltage that contribute to optimizing performance, in particular, with better conductivity and switching characteristics,

- уменьшить циклическое отношение и, следовательно, напряжение на контактах переключателей, в частности, на контактах транзисторов, образующих переключатели модуля преобразования. Например, если циклическое отношение поделить на два, напряжение, прикладываемое к контактам транзисторов, составляет половину постоянного напряжения Е, то есть Е/2,- reduce the cyclic ratio and, therefore, the voltage at the contacts of the switches, in particular, at the contacts of the transistors forming the switches of the conversion module. For example, if the cyclic ratio is divided into two, the voltage applied to the contacts of the transistors is half the constant voltage E, that is, E / 2,

- связать ячейки параллельно, поскольку меньшее число ячеек требует меньшего объема модуля преобразования, и большее число ячеек требует больше переключаемого тока, и, следовательно, оптимизировать размер и производительность модуля преобразования,- connect the cells in parallel, since a smaller number of cells requires a smaller volume of the conversion module, and a larger number of cells requires more switching current, and therefore, to optimize the size and performance of the conversion module,

- в случае короткого замыкания компонента, например транзистора переключателя, защитить элемент накопления энергии и изолировать его от напряжения Е электрической сети. При этом нет необходимости в использовании защитного элемента, например, такого как твердотельный силовой контроллер (SSPC).- in case of a short circuit of a component, for example, a switch transistor, protect the energy storage element and isolate it from the voltage E of the electric network. However, there is no need to use a security element, such as a solid state power controller (SSPC).

Согласно варианту изобретения, средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂), входной модуль содержит первый входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, первую катушку индуктивности Le₁ и конденсатор С₁, при этом катушка индуктивности Le₁ и конденсатор С₁ соединяются в точке потенциала V_A, и третий входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, вторую катушку индуктивности Le₂ и конденсатор С₂, при этом катушка индуктивности Le₂ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V_B, при этом конденсатор С₁ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V₀=0 В. Первое плечо содержит четыре переключателя (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄) и две катушки индуктивности (Ls₁, Ls₁₁), при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₁₁ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄₄ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄ находится между точкой потенциала V₄ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₁ и k₄ разомкнутыми и переключатели k₁₁ и k₄₄ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C и V₀. Второе плечо содержит четыре переключателя (k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) и две катушки индуктивности (Ls₂, Ls₂₂), при этом переключатель k₃ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₃, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V_C и точкой потенциала V₃, переключатель k₃₃ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₃ и k₂ разомкнутыми и переключатели k₃₃ и k₂₂ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C и V₀. Средства управления управляют одинаково, с одной стороны, переключателями k₁ и k₄ и одинаково, с другой стороны, переключателями k₂ и k₃, при этом переключатели k₁ и k₃ смещены на полпериода Т/2 таким образом, чтобы переключатели k₁ и k₄ были разомкнуты, когда переключатели k₂ и k₃ замкнуты, и наоборот.According to an embodiment of the invention, the controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ), the input module contains a first input contact and a second input contact connected to ground, for application of the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and the capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and the capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A , and the third input contact and the second input contact connected to ground, for the application of the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C ₂ , while Le ₂ inductor and capacitor C _{2 are} connected at the potential point V _B , while capacitor C ₁ and capacitor C _{2 are} connected at the potential point V ₀ = 0 V. The first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), with the switch k ₁ located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductance coil Ls ₁ located between the potential point V ₁ and the potential point V _C , switch k ₁₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₁₁ is between the potential point V ₀ and the potential point V ₄ , the switch k ₄₄ is located between the potential point V ₀ and the potential point V ₄ , the switch k ₄ is located between the potential point V ₄ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to hold simultaneously switches k ₁ and k ₄ open and switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the potential points V _C and V ₀ . The second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductor Ls ₂ is between the potential point V _C and the potential point V ₃ , the switch k ₃₃ is between the potential point V ₃ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₂₂ is between the potential point V ₀ and the potential point V ₂ , the switch k ₂₂ is between the point ₀ V potential and a point potential V _2, k is between switch ₂ ochkoy potential V ₂ and the point of potential V _B, wherein the switch control means are arranged to hold simultaneously switches k ₃ and k ₂ open, and switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa, the voltage V _S is measured between potential points V _C and V ₀ . The controls control the switches k ₁ and k ₄ equally and, on the one hand, and the switches k ₂ and k ₃ , on the other hand, with the switches k ₁ and k ₃ offset halfway through T / 2 so that the switches k ₁ and k ₄ were open when the switches k ₂ and k _{3 are} closed, and vice versa.

- получать напряжение изоляции, равное половине напряжения элемента или элементов накопления,- receive insulation voltage equal to half the voltage of the element or elements of the accumulation,

- уменьшить число инверторов наполовину, что позволяет, в частности, уменьшить нагрузку на компоненты, за счет чего увеличивается их срок службы и даже их КПД.- reduce the number of inverters by half, which allows, in particular, to reduce the load on the components, thereby increasing their service life and even their efficiency.

Согласно варианту изобретения, средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₂₂, k₂), входной модуль содержит первый входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, первую катушку индуктивности Le₁ и конденсатор С₁, при этом катушка индуктивности Le₁ и конденсатор С₁ соединяются в точке потенциала V_A, и третий входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, вторую катушку индуктивности Le₂ и конденсатор С₂, при этом катушка индуктивности Le₂ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V_B, при этом конденсатор С₁ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V₀=0 В. Первое плечо содержит два переключателя (k₁, k₁₁) и катушку индуктивности Ls₁, при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C1 и V₀, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатель k₁ разомкнутым и переключатель k₁₁ замкнутым и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C1 и V₀. Второе плечо содержит два переключателя (k₂₂, k₂) и катушку индуктивности Ls₂, при этом переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_C2, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V₀, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатель k₂ разомкнутым и переключатель k₂₂ замкнутым и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C2 и точкой потенциала V₀. Средства управления управляют переключателями k₁ и k₂ одинаково, но со смещением на полпериода Т/2 таким образом, чтобы переключатель k₁ был разомкнут, когда переключатель k₂ замкнут, и наоборот.According to an embodiment of the invention, the controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₂₂ , k ₂ ), the input module contains a first input contact and a second input contact connected to ground, for applying the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and a capacitor C ₁ , wherein the inductor Le ₁ and the capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A , and the third input contact and the second input contact connected to ground to apply the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C _2, wherein the induction coil ivnosti Le ₂ and capacitor C ₂ are connected at the potential V _B, wherein the capacitor C ₁ and capacitor C ₂ are connected at potential V ₀ = 0 V. The first arm comprises two switches (k _1, k ₁₁₎ and the inductor Ls ₁ wherein the switch k ₁ is between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductor Ls ₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V _C1 , the switch k ₁₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , at this voltage V _{S is} measured between the points of potential V _C1 and V ₀ , while The switch control means are arranged to simultaneously hold switch k ₁ open and switch k ₁₁ closed and vice versa, while voltage V _{S is} measured between potential points V _C1 and V ₀ . The second arm contains two switches (k ₂₂ , k ₂ ) and an inductor Ls ₂ , with the switch k ₂ located between the potential point V ₂ and the potential point V _B , the inductance coil Ls ₂ located between the potential point V ₂ and the potential point V _C2 , the switch k ₂₂ is located between the point of potential V ₂ and the point of potential V ₀ , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold switch k ₂ open and switch k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the point of potential V _C2 and the potential point V ₀ . The controls control the switches k ₁ and k _{2 in the} same way, but with a half-cycle offset T / 2 so that the switch k _{1 is} open when the switch k ₂ is closed, and vice versa.

Согласно варианту изобретения, средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂), входной модуль содержит первый входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, первую катушку индуктивности Le₁ и конденсатор С₁, при этом катушка индуктивности Le₁ и конденсатор С₁ соединяются в точке потенциала V_A, и третий входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, вторую катушку индуктивности Le₂ и конденсатор С₂, при этом катушка индуктивности Le₂ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V_B, при этом конденсаторы С₁ и С₂ соединяются в точке потенциала V₀=0 В. Первое плечо содержит четыре переключателя (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄) и две катушки индуктивности (Ls₁, Ls₁₁), при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₁₁ находится между точкой потенциала V_C2 и точкой потенциала V₄, переключатель k₄₄ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄ находится между точкой потенциала V₄ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₁ и k₄ разомкнутыми и переключатели k₁₁ и k₄₄ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C1 и точкой потенциала V₀, а также между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V_C2. Второе плечо содержит четыре переключателя (k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) и две катушки индуктивности (Ls₂, Ls₂₂), при этом переключатель k₃ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₃, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₃₃ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₂₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_C2, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₃ и k₂ разомкнутыми и переключатели k₃₃ и k₂₂ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C1 и точкой потенциала V₀, а также между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V_C2. Средства управления управляют одинаково, с одной стороны, переключателями k₁ и k₄ и одинаково, с другой стороны, переключателями k₂ и k₃, при этом переключатели k₁ и k₃ смещены на полпериода Т/2 таким образом, чтобы переключатели k₁ и k₄ были разомкнуты, когда переключатели k₂ и k₃ замкнуты, и наоборот.According to an embodiment of the invention, the controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ), the input module contains a first input contact and a second input contact connected to ground, for application of the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and the capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and the capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A , and the third input contact and the second input contact connected to ground, for the application of the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C ₂ , while Le ₂ inductor and capacitor C _{2 are} connected at potential point V _B , while capacitors C ₁ and C _{2 are} connected at potential point V ₀ = 0 V. The first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), with the switch k ₁ located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductance coil Ls ₁ located between the potential point V ₁ and the potential point V _C1 , the switch k ₁₁ is located V potential between point ₁ and point potential V _0, the inductance Ls is between the point ₁₁ sweat ntsiala V _C2 and potential point V _4, switch k ₄₄ is between the potential V ₀ and potential point V _4, k ₄ switch is between the potential V ₄ and a point of potential V _B, wherein the switch control means is adapted to hold both switches k ₁ and k ₄ open and switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the potential point V _C1 and the potential point V ₀ , as well as between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 . The second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductor Ls ₂ is between the potential point V ₃ and the potential point V _C1 , the switch k ₃₃ is between the potential point V ₃ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₂₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _C2 , the switch k ₂₂ is between the point potential V ₀ and potential point V ₂ , switch k ₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₃ and k ₂ open and the switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the potential point V _C1 and the potential point V ₀ , and also between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 . The controls control the switches k ₁ and k ₄ equally and, on the one hand, and the switches k ₂ and k ₃ , on the other hand, with the switches k ₁ and k ₃ offset halfway through T / 2 so that the switches k ₁ and k ₄ were open when the switches k ₂ and k _{3 are} closed, and vice versa.

Согласно варианту изобретения, Е=270 или 540 В и 60≤V_S≤120 В.According to a variant of the invention, E = 270 or 540 V and 60≤V _S ≤120 V.

Объектом изобретения является также система накопления.The object of the invention is also a storage system.

Система накопления содержит описанный выше модуль преобразования и по меньшей мере один элемент накопления, подсоединенный между точками потенциала, соответствующими напряжению V_S.The storage system contains the conversion module described above and at least one storage element connected between potential points corresponding to voltage V _S.

Согласно варианту изобретения, элемент накопления подсоединен между точками потенциала V_C и V₀.According to an embodiment of the invention, an accumulation element is connected between potential points V _C and V ₀ .

Согласно варианту изобретения, первый элемент накопления подсоединен между точками потенциала V_C1 и V₀, и второй элемент накопления подсоединен между точками потенциала V₀ и V_C2.According to an embodiment of the invention, a first storage element is connected between potential points V _C1 and V ₀ , and a second storage element is connected between potential points V ₀ and V _C2 .

Согласно варианту изобретения, элемент накопления является суперконденсатором.According to an embodiment of the invention, the storage element is a supercapacitor.

Это позволяет получить, в частности, относительно легкий элемент накопления энергии с быстрым восстановлением энергии, например, по сравнению с аккумуляторной батареей. Это позволяет также получать более высокую плотность энергии и занимать меньше объема, чем при классическом электролитическом конденсаторе.This makes it possible, in particular, to obtain a relatively light energy storage element with fast energy recovery, for example, compared to a battery. This also makes it possible to obtain a higher energy density and occupy less volume than with a classical electrolytic capacitor.

Согласно варианту изобретения, суперконденсатор конфигурирован с возможностью накопления энергии, когда на него подают входное напряжение V_S, при 60≤V_S≤120 В.According to an embodiment of the invention, the super capacitor is configured with the ability to store energy when it is fed the input voltage V _S, when 60≤V _S ≤120 V.

Согласно варианту изобретения, элемент накопления является аккумуляторной батареей.According to an embodiment of the invention, the storage member is a battery.

Это позволяет получать высокую плотность энергии и, следовательно, обеспечивает большую автономию.This allows you to get a high energy density and, therefore, provides greater autonomy.

Согласно варианту изобретения, аккумуляторная батарея сконфигурирована с возможностью накопления энергии, когда на нее подают входное напряжение V_S, при 60<V_S<120 В.According to an embodiment of the invention, the battery is configured to store energy when an input voltage V _{S is} supplied to it at 60 <V _S <120 V.

Объектом изобретения является также способ преобразования напряжения.A subject of the invention is also a voltage conversion method.

Способ преобразования напряжения между высоковольтной электрической сетью летательного аппарата, в частности высоковольтной сетью постоянного тока, и по меньшей мере одним элементом накопления энергии упомянутого летательного аппарата, в частности суперконденсатором, содержит реверсивный этап преобразования между напряжением Е высоковольтной электрической сети летательного аппарата и напряжением V_S элемента накопления энергии летательного аппарата, при этом упомянутое напряжение V_S элемента накопления энергии летательного аппарата изолировано от напряжения Е высоковольтной электрической сети летательного аппарата и меньше напряжения Е высоковольтной электрической сети летательного аппарата.A method for converting a voltage between a high voltage electrical network of an aircraft, in particular a high voltage DC network, and at least one energy storage element of said aircraft, in particular a supercapacitor, comprises a reversing conversion step between the voltage E of the high voltage electrical network of the aircraft and a voltage V _{S of an} element aircraft power storage, wherein said voltage V _S aircraft power storage element appa ata isolated from the high voltage E of the electric network of the aircraft and less voltage E of a high voltage network of the aircraft.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее следует более подробное описание варианта выполнения изобретения, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The following is a more detailed description of an embodiment of the invention, provided by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 - электрическая система, включающая в себя высоковольтную электрическую сеть, модуль преобразования напряжения и элемент накопления.Figure 1 is an electrical system including a high voltage electrical network, a voltage conversion module and an accumulation element.

Фиг.2 - электрическая система летательного аппарата, включающая в себя высоковольтную электрическую сеть, модуль преобразования напряжения и элемент накопления.Figure 2 - electrical system of the aircraft, which includes a high voltage electrical network, a voltage conversion module and an accumulation element.

Фиг.3 - модуль преобразования напряжения, связанный с элементом накопления.Figure 3 - module voltage conversion associated with the accumulation element.

Фиг.4 - модуль преобразования напряжения, связанный с элементом накопления.4 is a voltage conversion module associated with an accumulation element.

Фиг.5 - модуль преобразования напряжения, связанный с элементом накопления.5 is a voltage conversion module associated with an accumulation element.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретенияDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

На фиг.1 показана электрическая система, содержащая несколько модулей. Система включает в себя высоковольтную электрическую сеть 2 переменного напряжения, содержащую, например, трехфазный генератор, одна точка которого соединена с массой 3. Система содержит также модуль преобразования 4 (или преобразователь) переменного тока в постоянный ток (AC/DC), который позволяет преобразовывать переменное напряжение высоковольтной электрической сети 2 в постоянное напряжение высоковольтной сети (или шины) 5 постоянного тока. Система содержит также машину 8 переменного напряжения, например электрический двигатель, и преобразователь 6 постоянного тока в переменный ток (DC/AC), с которым соединена машина 8 переменного напряжения. Во время фаз восстановления энергии преобразователь 6 DC/AC позволяет преобразовывать переменное напряжение машины 8 в постоянный ток 5 высокого напряжения. Система содержит также модуль 10 преобразования напряжения, позволяющий преобразовывать напряжение высоковольтной сети 5 постоянного тока в напряжение суперконденсатора 20 накопления энергии летательного аппарата. Модуль 10 преобразования выполнен с возможностью реверсивного преобразования между постоянным напряжением Е высоковольтной сети 5 постоянного тока и постоянным напряжением V_S суперконденсатора 20, при этом постоянное напряжение V_S элемента накопления летательного аппарата является плавающим относительно постоянного напряжения Е высоковольтной сети 5 постоянного тока. Под «реверсивным» следует понимать, что модуль 10 преобразования выполнен с возможностью преобразования постоянного напряжения Е высоковольтной сети 5 постоянного тока в постоянное напряжение V_S суперконденсатора 20 и, наоборот, постоянного напряжения V_S суперконденсатора 20 в постоянное напряжение Е высоковольтной сети 5 постоянного тока.Figure 1 shows an electrical system comprising several modules. The system includes a high-voltage electric network 2 of an alternating voltage, containing, for example, a three-phase generator, one point of which is connected to ground 3. The system also contains a module 4 for converting (or converter) alternating current to direct current (AC / DC), which allows you to convert an alternating voltage of a high voltage electric network 2 to a constant voltage of a high voltage network (or bus) 5 of a direct current. The system also includes an alternating voltage machine 8, for example an electric motor, and a direct current / alternating current (DC / AC) converter 6 to which the alternating voltage machine 8 is connected. During the energy recovery phases, the DC / AC converter 6 allows the alternating voltage of the machine 8 to be converted to high voltage direct current 5. The system also includes a voltage conversion module 10, which allows you to convert the voltage of the high voltage DC network 5 to the voltage of the supercapacitor 20 of the energy storage of the aircraft. The conversion module 10 is configured to reverse-convert between the constant voltage E of the high voltage DC network 5 and the constant voltage V _{S of the} supercapacitor 20, while the constant voltage V _S of the aircraft storage element is floating relative to the constant voltage E of the high voltage DC network 5. By “reverse” it should be understood that the conversion module 10 is configured to convert the constant voltage E of the high voltage DC network 5 to the constant voltage V _{S of the} supercapacitor 20 and, conversely, the constant voltage V _{S of the} supercapacitor 20 to the constant voltage E of the high voltage DC network 5.

На фиг.2 представлена электрическая система летательного аппарата, содержащая несколько модулей. Главная электрическая сеть 2 работает на переменном токе при переменных напряжениях 115/200 В. Выпрямитель 4 позволяет преобразовывать эти напряжения в постоянные напряжения вспомогательной или резервной сети 5-270 В постоянного тока (или высоковольтной сети 5 (или шины) постоянного тока). К электрическому двигателю 8а, работающему на переменном напряжении, подключен гидравлический насос 8b. Электрический двигатель 8а соединен с инвертором 6, который преобразует переменные напряжения в постоянные напряжения резервной сети 5-270 В постоянного тока. Система 30 накопления содержит модуль 10 преобразования (или преобразователь), соединенный, с одной стороны, двумя соединениями с одним или несколькими элементами 20 накопления энергии, такими как аккумуляторные батареи или суперконденсаторы, и, с другой стороны, двумя электрическими связями или соединениями соответственно с точками потенциалов +270 В и -270 В резервной сети 5 на 270 В постоянного тока.Figure 2 presents the electrical system of the aircraft, containing several modules. The main electric network 2 operates on alternating current at alternating voltages of 115/200 V. Rectifier 4 allows you to convert these voltages into constant voltage auxiliary or backup network 5-270 V DC (or high voltage network 5 (or bus) DC). An alternating voltage electric motor 8a is connected to a hydraulic pump 8b. The electric motor 8a is connected to an inverter 6, which converts alternating voltages to direct voltages of the backup network 5-270 V DC. The storage system 30 comprises a conversion module 10 (or converter) connected, on the one hand, by two connections to one or more energy storage elements 20, such as batteries or supercapacitors, and, on the other hand, by two electrical connections or connections, respectively, with points potentials +270 V and -270 V of the backup network 5 at 270 V DC.

На фиг.3-5 представлены три варианта выполнения модуля 10 преобразования. Такой модуль 10 преобразования между напряжениями Е и V_S содержит:FIGS. 3-5 show three embodiments of the conversion module 10. Such a conversion module 10 between voltages E and V _S contains:

- входной модуль, содержащий два входных фильтра, каждый из которых выполнен с возможностью принимать постоянное напряжение Е/2,- an input module containing two input filters, each of which is configured to receive a constant voltage E / 2,

- первое плечо и второе плечо, содержащие переключатели, образованные транзисторами, и- the first shoulder and the second shoulder containing switches formed by transistors, and

- средства управления упомянутыми переключателями, при этом средства управления работают циклично с периодом Т переключения и выполнены с возможностью управления по меньшей мере первым переключателем и по меньшей мере вторым переключателем идентично, но со смещением на полпериода Т/2 таким образом, чтобы первый переключатель был разомкнут, когда второй переключатель замкнут, и наоборот.- control means for said switches, wherein control means operate cyclically with a switching period T and are configured to control at least the first switch and at least the second switch identically, but with a half-period shift T / 2 so that the first switch is open when the second switch is closed, and vice versa.

Во всех вариантах выполнения изобретения, представленных на фиг.3-5, ячейки, образованные, каждая, первым и вторым плечами, могут быть соединены параллельно, в частности, для увеличения передаваемой мощности. Плечо образовано двумя полумостами. Например, как показано на фиг.4 и 5 ниже, транзисторы k₁ и k₁₁ образуют полумост, и транзисторы k₁, k₁₁, k₄₄, k₄ образуют плечо.In all the embodiments of the invention shown in FIGS. 3-5, cells formed by each of the first and second arms can be connected in parallel, in particular, to increase the transmitted power. The shoulder is formed by two half-bridges. For example, as shown in FIGS. 4 and 5 below, transistors k ₁ and k ₁₁ form a half-bridge, and transistors k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ form a shoulder.

Узел, образованный входными фильтрами ячеек, имеет параметры, предусмотренные для частоты, равной числу ячеек, умноженному на частоту переключения транзисторов.The node formed by the input cell filters has the parameters provided for the frequency equal to the number of cells multiplied by the switching frequency of the transistors.

Для сети 270 В (135/-135 В) можно использовать полевые МОП-транзисторы (MOSFET) на 300 В. Для сети 540 В (270/-270 В) можно использовать полевые МОП-транзисторы (MOSFET) на 600 В или полевые транзисторы с изолированным затвором (IGBT) (с антипараллельным диодом). Выбор тех или иных транзисторов позволяет адаптировать мощность модуля преобразования.For a 270 V (135 / -135 V) network, 300 MOSFETs (MOSFETs) can be used. For a 540 V (270 / -270 V) network, 600 V MOSFETs (MOSFETs) or field effect transistors can be used with insulated gate (IGBT) (with antiparallel diode). The choice of certain transistors allows you to adapt the power of the conversion module.

На фиг.3 показан модуль 10 преобразования между напряжениями Е и V_S.Figure 3 shows the conversion module 10 between the voltages E and V _S.

Средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₂₂, k₂).The controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₂₂ , k ₂ ).

Входной модуль содержит первый фильтр, содержащий первый входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, первую катушку индуктивности Le₁ и конденсатор С₁, при этом катушка индуктивности Le₁ и конденсатор С₁ соединяются в точке потенциала V_A.The input module contains a first filter containing a first input contact and a second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and capacitor C _{1 are} connected at potential V _A.

Входной модуль содержит также второй фильтр, содержащий третий входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, вторую катушку индуктивности Le₂ и конденсатор С₂, при этом катушка индуктивности Le₂ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V_B.The input module also contains a second filter containing a third input contact and a second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and capacitor C ₂ , while the inductor Le ₂ and capacitor C _{2 are} connected to point of potential V _B.

Конденсаторы С₁ и С₂ соединяются в точке потенциала V₀=0 В.Capacitors C ₁ and C _{2 are} connected at the point of potential V ₀ = 0 V.

Первое плечо содержит два переключателя (k₁, k₁₁) и катушку индуктивности Ls₁, при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C1 и V₀, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатель k₁ разомкнутым и переключатель k₁₁ замкнутым и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C1 и V₀.The first arm contains two switches (k ₁ , k ₁₁ ) and an inductor Ls ₁ , with the switch k ₁ located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductance coil Ls ₁ located between the potential point V ₁ and the potential point V _C1 , switch k ₁₁ is between the potential V ₁ and the point of potential V _0, the voltage V _S is measured between potential points V _C1 and V _0, the switch control means are arranged to hold simultaneously switch k ₁ open and switch k ₁₁ closed fired and conversely, when the voltage V _S is measured between points of potential V _C1 and V _0.

Второе плечо содержит два переключателя (k₂₂, k₂) и катушку индуктивности Ls₂, при этом переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_C2, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V₀, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатель k₂ разомкнутым и переключатель k₂₂ замкнутым и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C2 и точкой потенциала V₀.The second arm contains two switches (k ₂₂ , k ₂ ) and an inductor Ls ₂ , with the switch k ₂ located between the potential point V ₂ and the potential point V _B , the inductance coil Ls ₂ located between the potential point V ₂ and the potential point V _C2 , the switch k ₂₂ is located between the point of potential V ₂ and the point of potential V ₀ , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold switch k ₂ open and switch k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the point of potential V _C2 and the potential point V ₀ .

Средства управления управляют переключателями k₁ и k₂ одинаково, но со смещением на полпериода Т/2 таким образом, чтобы переключатель k₁ был разомкнут, когда переключатель k₂ замкнут, и наоборот. Таким образом, первое и второе плечи используют поочередно на каждом полупериоде переключения Т/2.The controls control the switches k ₁ and k _{2 in the} same way, but with a half-cycle offset T / 2 so that the switch k _{1 is} open when the switch k ₂ is closed, and vice versa. Thus, the first and second shoulders are used alternately on each T / 2 switching half-cycle.

В этом варианте выполнения изобретения циклическое отношение умножено на два, напряжение транзисторов поделено на два, ячейки могут быть соединены параллельно, и напряжение изоляции равно напряжению суперконденсаторов 20.In this embodiment, the cyclic ratio is multiplied by two, the voltage of the transistors is divided by two, the cells can be connected in parallel, and the insulation voltage is equal to the voltage of the supercapacitors 20.

На фиг.4 представлен модуль 10 преобразования между напряжениями Е и V_S.Figure 4 presents the module 10 conversion between the voltages E and V _S.

Средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂).The controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ).

Входной модуль содержит также второй фильтр, содержащий третий входной контакт и второй входной контакт, связанный с массой, для приложения первого напряжения Е/2, вторую катушку индуктивности Le₂ и конденсатор С₂, при этом катушка индуктивности Le₂ и конденсатор С₂ соединяются в точке потенциала V_B, при этом конденсаторы С₁ и С₂ соединяются в точке потенциала V₀=0 В.The input module also contains a second filter containing a third input contact and a second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and capacitor C ₂ , while the inductor Le ₂ and capacitor C _{2 are} connected to the potential point V _B , while the capacitors C ₁ and C _{2 are} connected at the potential point V ₀ = 0 V.

Первое плечо содержит четыре переключателя (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄) и две катушки индуктивности (Ls₁, Ls₁₁), при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₁₁ находится между точкой потенциала V_C2 и точкой потенциала V₄, переключатель k₄₄ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄ находится между точкой потенциала V₄ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₁ и k₄ разомкнутыми и переключатели k₁₁ и k₄₄ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C1 и точкой потенциала V₀, и напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V_C2.The first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), while switch k ₁ is located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductor Ls ₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V _C1 , the switch k ₁₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₁₁ is between the potential point V _C2 and the potential point V ₄ , the switch k ₄₄ is between the point potential V ₀ and potential point V ₄ , switch k ₄ is between a potential point V ₄ and a potential point V _B , wherein the switch control means is arranged to simultaneously hold the switches k ₁ and k ₄ open and the switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the potential point V _C1 and the potential point V ₀ , and the voltage V _{S is} measured between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 .

Второе плечо содержит четыре переключателя (k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) и две катушки индуктивности (Ls₂, Ls₂₂), при этом переключатель k₃ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₃, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V_C1, переключатель k₃₃ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₂₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_C2, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B, при этом средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₃ и k₂ разомкнутыми и переключатели k₃₃ и k₂₂ замкнутыми и наоборот, при этом напряжение V_S измеряют между точкой потенциала V_C1 и точкой потенциала V₀, а также между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V_C2.The second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductor Ls ₂ is between the potential point V ₃ and the potential point V _C1 , the switch k ₃₃ is between the potential point V ₃ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₂₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _C2 , the switch k ₂₂ is between the point potential V ₀ and potential point V ₂ , switch k ₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₃ and k ₂ open and the switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the potential point V _C1 and the potential point V ₀ , and also between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 .

Средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) таким образом, чтобы поочередно использовать первое плечо и второе плечо на каждом полупериоде переключения Т/2. Управление переключателями, образующими полумосты [k_i, k_ii], где (1≤i≤4), происходит комплементарно. Точно так же, в частности, чтобы уменьшить размер пассивных элементов, команды управления переключателями k₁ и k₃, соответственно k₂ и k₄, являются комплементарными, смещенными на полпериода. Переключатели k₁ и k₄, соответственно k₂ и k₃, управляются идентично. Иначе говоря, средства управления управляют одинаково, с одной стороны, переключателями k₁ и k₄ и одинаково, с другой стороны, переключателями k₂ и k₃, при этом переключатели k₁ и k₃ смещены на полпериода Т/2 таким образом, чтобы переключатели k₁ и k₄ были разомкнуты, когда переключатели k₂ и k₃ замкнуты, и наоборот.The controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) so as to alternately use the first arm and second arm on each T / 2 switching half-cycle. The control of the switches forming the half-bridge [k _i , k _ii ], where (1≤i≤4), is complementary. In the same way, in particular, in order to reduce the size of the passive elements, the control commands of the switches k ₁ and k ₃ , respectively k ₂ and k ₄ , are complementary, half-shifted. The switches k ₁ and k ₄ , respectively k ₂ and k ₃ , are controlled identically. In other words, the controls control equally, on the one hand, the switches k ₁ and k ₄ and the same, on the other hand, the switches k ₂ and k ₃ , while the switches k ₁ and k ₃ are offset by half a period T / 2 so that switches k ₁ and k ₄ were open when switches k ₂ and k _{3 are} closed, and vice versa.

В этом варианте выполнения циклическое отношение умножено на два, напряжение транзисторов поделено на два, ячейки могут быть связаны параллельно, и напряжение изоляции равно напряжению суперконденсаторов 20.In this embodiment, the cyclic ratio is multiplied by two, the voltage of the transistors is divided by two, the cells can be connected in parallel, and the insulation voltage is equal to the voltage of the supercapacitors 20.

На фиг.5 представлен модуль 10 преобразования между напряжениями Е и V_S.Figure 5 presents the module 10 conversion between voltages E and V _S.

Модуль 10 преобразования содержит средства управления, управляющие переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂).The conversion module 10 comprises control means controlling the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ).

Первое плечо содержит четыре переключателя (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄) и две катушки индуктивности (Ls₁, Ls₁₁), при этом переключатель k₁ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₁, катушка индуктивности Ls₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V_C, переключатель k₁₁ находится между точкой потенциала V₁ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₁₁ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄₄ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₄, переключатель k₄ находится между точкой потенциала V₄ и точкой потенциала V_B. Средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₃ и k₂ разомкнутыми и переключатели k₃₃ и k₂₂ замкнутыми и наоборот. Напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C и V₀.The first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), while switch k ₁ is located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductor Ls ₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V _C , the switch k ₁₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₁₁ is between the potential point V ₀ and the potential point V ₄ , the switch k ₄₄ is between the point ₀ V potential and a point potential V _4, k ₄ lies between the switch ochkoy potential V ₄ and the point of potential V _B. The switch control means is arranged to simultaneously hold the switches k ₃ and k ₂ open and the switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa. The voltage V _{S is} measured between the potential points V _C and V ₀ .

Второе плечо содержит четыре переключателя (k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) и две катушки индуктивности (Ls₂, Ls₂₂), при этом переключатель k₃ находится между точкой потенциала V_A и точкой потенциала V₃, катушка индуктивности Ls₂ находится между точкой потенциала V_C и точкой потенциала V₃, переключатель k₃₃ находится между точкой потенциала V₃ и точкой потенциала V₀, катушка индуктивности Ls₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂₂ находится между точкой потенциала V₀ и точкой потенциала V₂, переключатель k₂ находится между точкой потенциала V₂ и точкой потенциала V_B. Средства управления переключателями выполнены с возможностью удерживать одновременно переключатели k₁ и k₄ разомкнутыми и переключатели k₁₁ и k₄₄ замкнутыми и наоборот. Напряжение V_S измеряют между точками потенциала V_C и V₀.The second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductor Ls ₂ is between the potential point V _C and the potential point V ₃ , the switch k ₃₃ is between the potential point V ₃ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₂₂ is between the potential point V ₀ and the potential point V ₂ , the switch k ₂₂ is between the point ₀ V potential and a point potential V _2, k is between switch ₂ ochkoy potential V ₂ and the point of potential V _B. The control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₁ and k ₄ open and the switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa. The voltage V _{S is} measured between the potential points V _C and V ₀ .

Средства управления управляют переключателями (k₁, k₁₁, k₄₄, k₄, k₃, k₃₃, k₂₂, k₂) таким образом, чтобы поочередно использовать первое плечо и второе плечо на каждом полупериоде переключения Т/2. Управление переключателями, образующими полумосты [k_i, k_ii], где (1≤i≤4), происходит комплементарно. Точно так же, в частности, чтобы уменьшить размер пассивных элементов, команды управления переключателями k₁ и k₃, соответственно k₂ и k₄, являются комплементарными, смещенными на полпериода. Переключатели k₁ и k₄, соответственно k₂ и k₃, управляются идентично.The controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) so as to alternately use the first arm and second arm on each T / 2 switching half-cycle. The control of the switches forming the half-bridge [k _i , k _ii ], where (1≤i≤4), is complementary. In the same way, in particular, in order to reduce the size of the passive elements, the control commands of the switches k ₁ and k ₃ , respectively k ₂ and k ₄ , are complementary, half-shifted. The switches k ₁ and k ₄ , respectively k ₂ and k ₃ , are controlled identically.

Если обозначить dT время проводимости транзисторов k_i и Т период переключения, при первом приближении, пренебрегая омическими падениями напряжения, то отношение между напряжением суперконденсатора и напряжением сети выглядит как V_S=d·E. В зависимости от уровня напряжения суперконденсатора регулирование d позволяет контролировать ток зарядки или разрядки. d меняется как соотношение V_s/E, то есть, например, при Е=270 В и 0<V_S≤120, d меняется от 60/270 до 120/270. При этом может понадобиться контроль напряжения среднего моста 0 В. Изменение d можно осуществлять, например, при помощи модуля широтно-импульсной модуляции (ШИМ) в аналоговом или цифровом режиме.If dT is designated as the conductivity time of transistors k _i and T is the switching period, to a first approximation, neglecting ohmic voltage drops, then the ratio between the supercapacitor voltage and the mains voltage looks like V _S = d · E. Depending on the voltage level of the supercapacitor, regulation d allows you to control the charging or discharging current. d changes as the ratio V _s / E, that is, for example, at Е = 270 V and 0 <V _S ≤120, d varies from 60/270 to 120/270. In this case, it may be necessary to control the voltage of the middle bridge at 0 V. Change in d can be carried out, for example, using the pulse-width modulation (PWM) module in analog or digital mode.

Поскольку модуль 10 преобразования состоит из двух плеч, параметрическая частота фильтров соответствует двойной частоте переключения транзисторов переключателей упомянутых плеч.Since the conversion module 10 consists of two arms, the parametric frequency of the filters corresponds to the double switching frequency of the switch transistors of said arms.

В этом варианте выполнения циклическое отношение умножено на два, напряжение транзисторов поделено на два, ячейки могут быть связаны параллельно, и напряжение изолирования равно напряжению суперконденсаторов 20, поделенному на два.In this embodiment, the cyclic ratio is multiplied by two, the voltage of the transistors is divided by two, the cells can be connected in parallel, and the isolation voltage is equal to the voltage of the supercapacitors 20 divided by two.

Claims

1. A voltage conversion module between a high voltage electrical network of an aircraft and at least one energy storage element of said aircraft, wherein said conversion module is configured to reverse convert between a constant voltage E of the high voltage electrical network of the aircraft and a constant voltage V _s of the storage element the energy of the aircraft, while the aforementioned voltage V _s of the storage element of the aircraft The gate is floating relative to the voltage E of the high-voltage electrical network of the aircraft and centered relative to the mass of the aircraft, the module comprising an input module containing two filters, each of which is capable of receiving a constant voltage E / 2, the first arm and the second arm containing switches and control means of said switches, while control means operate cyclically with a switching period T and are configured to control at least the first switch and at least the second switch are identical, but offset halfway through T / 2 so that the first switch is open when the second switch is closed, and vice versa.

2. The module according to claim 1, in which the controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and in which:
- the input module contains:
i) the first input contact and the second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A ,
ii) the third input contact and the second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C ₂ , while the inductor Le ₂ and the capacitor C _{2 are} connected at the potential point V _B , at this capacitor C ₁ and capacitor C _{2 are} connected at the point of potential V ₀ = 0 V,
- the first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), while the switch k ₁ is between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductor Ls ₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V _C , the switch k ₁₁ is between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , the inductor Ls ₁₁ is between the potential point V ₀ and the potential point V ₄ , the switch k ₄₄ is between potential point V ₀ and potential point V ₄ , switch k ₄ is between the potential point V ₄ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₁ and k ₄ open and the switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the points of the potential V _C and V ₀ ;
- the second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductance coil Ls ₂ is between potential point V _C and potential point V ₃ , switch k ₃₃ is between potential point V ₃ and potential point V ₀ , inductor Ls ₂₂ is between potential point V ₀ and potential point V ₂ , switch k ₂₂ is between potential point V ₀ and potential point V ₂ , switch k ₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₃ and k ₂ open and the switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the points of the potential V _C and V ₀ and
- the controls control equally, on the one hand, the switches k ₁ and k ₄ and the same, on the other hand, the switches k ₂ and k ₃ , while the switches k ₁ and k ₃ are offset by half a period T / 2 so that the switches k ₁ and k ₄ were open when the switches k ₂ and k _{3 were} closed, and vice versa.

3. The module according to claim 1, in which the controls control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₂₂ , k ₂ ) and in which:
- the input module contains:
i) a first input contact and a second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A ,
ii) the third input contact and the second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C ₂ , while the inductor Le ₂ and the capacitor C _{2 are} connected at the potential point V _B , at this capacitor C ₁ and capacitor C _{2 are} connected at the point of potential V ₀ = 0 V,
- the first arm contains two switches (k ₁ , k ₁₁ ) and an inductor Ls ₁ , with the switch k ₁ located between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductance coil Ls ₁ located between the potential point V ₁ and the potential point V _C1 , the switch k ₁₁ is located between the potential point V ₁ and the potential point V ₀ , while the voltage V _{S is} measured between the potential points V _C1 and V ₀ , while the switch control means is capable of simultaneously holding the switch k ₁ open and the switch k ₁₁ lock fifth and conversely, when the voltage V _S is measured between points of potential V _C1 and V _0;
- the second arm contains two switches (k ₂₂ , k ₂ ) and an inductor Ls ₂ , while the switch k ₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _B , the inductance coil Ls ₂ is between the potential point V ₂ and the potential point V _C2 , the switch k ₂₂ is located between the potential point V ₂ and the potential point V ₀ , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switch k ₂ open and the switch k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the sweat point potential V _C2 and the potential point V ₀ , and
- the controls control the switches k ₁ and k _{2 in the} same way, but with a half-cycle offset T / 2 so that the switch k _{1 is} open when the switch k ₂ is closed, and vice versa.

4. The module according to claim 1, in which the control means control the switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ , k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and in which:
- the input module contains:
i) a first input contact and a second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the first inductor Le ₁ and capacitor C ₁ , while the inductor Le ₁ and capacitor C _{1 are} connected at the potential point V _A ,
ii) the third input contact and the second input contact connected to ground for applying the first voltage E / 2, the second inductor Le ₂ and the capacitor C ₂ , while the inductor Le ₂ and the capacitor C _{2 are} connected at the potential point V _B , at this capacitors C ₁ and C _{2 are} connected at the point of potential V ₀ = 0 V,
- the first arm contains four switches (k ₁ , k ₁₁ , k ₄₄ , k ₄ ) and two inductors (Ls ₁ , Ls ₁₁ ), while the switch k ₁ is between the potential point V _A and the potential point V ₁ , the inductor Ls ₁ is between potential point V ₁ and potential point V _C1 , switch k ₁₁ is between potential point V ₁ and potential point V ₀ , inductor Ls ₁₁ is between potential point V _C2 and potential point V ₄ , switch k ₄₄ is between potential point V ₀ and potential point V ₄ , switch k ₄ is located between the potential point V ₄ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₁ and k ₄ open and the switches k ₁₁ and k ₄₄ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the point of potential V _C1 and the potential point V ₀ , and also between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 ;
- the second arm contains four switches (k ₃ , k ₃₃ , k ₂₂ , k ₂ ) and two inductors (Ls ₂ , Ls ₂₂ ), while switch k ₃ is between the potential point V _A and the potential point V ₃ , the inductance coil Ls ₂ is between potential point V ₃ and potential point V _C1 , switch k ₃₃ is between potential point V ₃ and potential point V ₀ , inductor Ls ₂₂ is between potential point V ₂ and potential point V _C2 , switch k ₂₂ is between potential point V ₀ and potential point V ₂ , switch k ₂ is located between the potential point V ₂ and the potential point V _B , while the control means of the switches are arranged to simultaneously hold the switches k ₃ and k ₂ open and the switches k ₃₃ and k ₂₂ closed and vice versa, while the voltage V _{S is} measured between the point of potential V _C1 and the potential point V ₀ , and also between the potential point V ₀ and the potential point V _C2 , and
- the controls control equally, on the one hand, the switches k ₁ and k ₄ and the same, on the other hand, the switches k ₂ and k ₃ , while the switches k ₁ and k ₃ are offset by half a period T / 2 so that the switches k ₁ and k ₄ were open when the switches k ₂ and k _{3 were} closed, and vice versa.

5. The module according to claim 1, in which E = 270 or 540 V and 60 <V _S <120 V.

6. An accumulation system comprising a conversion module according to claim 1 and at least one accumulation element connected between potential points corresponding to voltage V _s .7. The storage system according to claim 6, in which the storage element is connected between the potential points V _C and V ₀ .

8. The storage system according to claim 6, in which the first storage element is connected between the potential points V _C1 and V ₀ , and the second storage element is connected between the potential points V ₀ and V _C2 .

9. The storage system according to claim 6, in which the storage element is a supercapacitor.

10. The storage system according to claim 9, in which the supercapacitor is configured to store energy when an input voltage V _{S is} supplied to it, at 60≤V _S ≤120 V.

11. The storage system according to claim 6, in which the storage element is a battery.

12. The storage system according to claim 11, in which the battery is configured to store energy when an input voltage V _{S is} supplied to it at 60≤V _S ≤120 V.