[发明专利]电气网络

说明书

本发明涉及一种电气网络。本发明尤其应用于航空领域中包括更多机载电气设备的宽体商用飞机。这样的设备性质上变化很大且其能量消耗随时间变化很大。例如，内部空调和照明系统几乎是连续运行的，而冗余的安全防范系统，例如机翼控制机构仅在异常情况下才使用。

通常，飞机备有三相发电机，能够向所有机载电气设备供电，下文将这些电气设备称为负载。这些发电机例如向飞机的AC总线提供频率400Hz的115V电压。飞机上有一个或多个主发电机。这些发电机是由飞机的一个或多个引擎驱动的旋转电机。其他发电机可以为AC总线供电，例如在文献中公知为“辅助动力单元”并由该发电机专用的涡轮驱动的辅助发电机，或在飞机在地面时由很多航空港处置飞机时布置的堆栈发电机。这种堆栈发电机使得能够在飞机在地面上时避免调用辅助发电机。

近来，在出现了需要由三相电压逆变器供电的大功率负载(电动机或AC子网)之后，已经在飞机上安装了通过整流器从AC总线供电的高压DC总线。在文献中这些高压DC总线被通称为HVDC，表示“高压直流”。在下文中，将把高压DC总线称为HVDC总线。

飞机还备有电池，使其能够在AC电源(堆栈发电机或发电机组)不可用时为特定负载供电。

具体而言，电池必须为特定计算机或特定的关键电气系统做后备，关键电气系统例如是飞行控制系统、制动系统、引擎的推力逆转或通过低压DC总线启动涡轮机。

历史上，电池具有低电压，例如24V DC(或任选地将来为48V DC)，以便尽可能直接地为当前标准为28V DC的关键计算机电源供电并限制串联电池的数目。

对于更高功率的电力负载，例如制动系统、推力逆转或引擎启动，利用DC DC升压变压器，以便能够使用电压比HVDC高压DC总线低得多的低压电池。还可能想到为这些负载采用更高电压的特定电池，以便限制或消除电池和HVDC总线之间要求的电压升高。

低压DC总线，例如28V DC，一般是利用众多航空设备制造商制造的变压和整流装置由AC总线生成的。在文献中这种装置公知为“变压整流单元”，接下来将称为TRU。TRU由飞机的AC总线供电并提供28V的DC电压。TRU一般包括工作在飞机的AC网络的频率，例如300Hz和1200Hz之间的变压器。

然后，直接由低压DC总线，或通过实现DC DC变换器的电池充电器为低压电池充电。

另一种用于实现低压DC总线和HVDC总线间的能源转换连接的方案是利用高频变压器实施脉宽调制双向DC/DC专用变换器或实施均使用高频变压器的两个独立的头到尾DC DC变换器。高频意味着大于10kHz的频率。

这种利用具有高功率电平的高频脉宽调制转换器的解决方案通常比实施由AC网络为TRU供电的转换方案可靠性低得多，更加昂贵且更笨重。

TRU不是双向的，然后由发电机或由专用三相倒相器从低压DC总线向AC总线馈电。

本发明的目的是通过将求助对象限制到专用于这些功能的资源来简化以下转换功能的实现：

1.从电压为Y的DC总线调节到电压为X的DC总线的电源；

2.从电压为Y的DC总线为电压为X的电池充电；

3.从电压为X的DC总线或电压为X的电池调节到电压为Y的DC总线的电源；

4.从电压为X的总线为电压为Y的电池充电；

在上文所述的转换功能中，X小于Y。从本发明的意思当然可以推知其他转换功能。

为此目的，本发明的主题是电气网络，包括：

·能够提供或消耗电能的两类设备，

·连接在所述两类设备之间并允许两类设备交换能量的传输模块，

其特征在于，所述传输模块包括可逆DC/AC转换器，可以在升压或降压DC/DC模式下操作所述转换器。

两类设备的第一类形成例如电源总线，如第一DC总线。第二类设备之一形成例如蓄能电池能够连接到其上的第二DC总线，蓄能电池能够被第二总线充电或如果需要时为其提供能量。

在具体实施例中，两类设备是由两根电压为不同的X和Y的DC总线形成的，传输模块允许沿一个方向和另一个方向在总线间交换电能。电池可以连接到每根总线。本发明能够命令从或向一个或多个电池交换能量。传输模块使得能够在其由另一个供电时调节总线之一的电压或调节DC总线之间流动的电流。

为此目的，传输模块在两根总线之间包括：

1.一个或多个可逆DC/AC多相逆变器，其DC输入连接到电压为Y的总线并可以工作在：

·降压三相电压逆变器模式；

·并联的单相降压DC/DC转换器模式；