[发明专利]用于配电的配电设备和用于配电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于配电的配电设备和用于配电的方法。

尽管本发明可以应用于任意领域，但是结合飞机或客机更详细地描述本发明。

背景技术

常规的配电设备或配电网络可以划分成三个主要的组。第一，已知具有恒定线频率的交流电压网络。第二，已知具有可变频率的交流电压网络，以及第三，已知直流电压网络。

以上所描述的第一种方式，即恒定频率的交流电压网络，相对于具有可变频率的交流电压网络的具体优势在于，在飞机飞行期间需要以恒定电压和速度运行的所有负载可以直接连接到配电网络。这些负载包括例如燃料泵、液压泵或风扇。

这些负载被设计为以恒定速度运行。当这些负载被直接连接到恒定频率网络时，自动就是这种情况。可变频率网络的劣势在于需要使用转换器。这降低了效率，同时也增加了技术复杂性且增加了飞机的成本和总重量。

为了设立恒定频率网络，传统上使用被称之为集成驱动发电机(IDG)的设备，集成驱动发电机基本上由发电机和恒定速度的齿轮单元构成。在该系统中，在发电机的机械输入侧进行从可变速度到恒定速度的转换。为了满足当前和未来的需求，在飞行期间具有可用于飞机的不同电能源也很重要。

只有一个发动机驱动型发电机是不行的，需要结合其它能源。

在诸如Airbus A380(空中客车A380)之类的更近期的新设备中，IDG已被不具有恒定速度的齿轮单元的发电机(所谓的可变频率发电机(VFG))取代，这种发电机能够覆盖所需的速度范围，例如因子2，并建立具有可变频率的对应网络。诚然，这的确节省了IDG的费用，但是很多负载也需要使用转换器，这再次对初始成本、服务成本、总重量和运行可靠性具有有害的影响。

如以上提及的那样，直流电压网络是对交流电压网络的替代。然而，由于无论是直流电压马达还是具有换向器的直流电压发电机都不应当用在商用飞机中(因为它们需要使用碳刷，而这些碳刷的维护非常密集，因而成本密集)，因此使用无刷直流电压技术。

在这种情况下，发电机或马达以交流电压运行，而该交流电压由来自直流电压网络(例如270V)的特定马达控制设备产生。

在一侧的直流电压网络和交流电压发电机以及在另一侧的无刷直流电压马达的结合得到被称之为多电力转换的设备。最初借助于整流器从交流电压发电机产生直流电压，然后相应地将该电压分配给相关部件的马达控制设备。然而，该多转换的劣势在于其产生了额外的能量损失，并且需要更多的技术费用，而这会不利地招致更多的初始和服务成本以及额外的重量。

然后，这些马达控制设备产生单独的交流电压以驱动并控制马达本身。

在任何情况下，这种直流电压网络具有在切换操作期间可能会发生电弧的劣势，该电弧不会自动熄灭，而是需要复杂的切换元件来抑制它。

额外需要的这些切换元件不利地招致更多的初始和服务成本，并且还会带来额外的重量。此外，这些必要的切换单元还不能完全用在航空领域，因为它们尚未达到在航空业使用的必要服务系列成熟水平。

文献US 5,977,645A、US 7,116,003B2和US 7,210,653B2描述了以上提及的网络的结合。文献US 3,571,693A、US 5,627,744A和US 7,045,925B2也描述了在发电机的电输出侧进行可变到恒定频率的转换的恒定频率网络。

文献US 4,357,524例示了用于热控制飞机窗户的电动热控制设备。文献DE 19821952C2进一步描述了在飞机上的供电单元。

发明内容

总体来说，本发明的目的在于提供一种更高效的在飞机上的配电。

相应地，提出一种用于具体在飞机中配电的配电设备，包括：

N1个转换设备，包括各个级联发电机，并且包括各个频率转换器，所述级联发电机用于将提供的机械能的第一部分转换成具有恒定振幅和恒定频率的交流电压的第一电力，所述频率转换器用于提供作为所提供的机械能的第二部分的函数的、具有恒定振幅和恒定频率的交流电压的第二电力；

N2条恒定频率总线，用于分别向N3个负载传输由至少一个转换设备供应的恒定频率的电力，所述N3个负载包括至少N4个要对其功耗进行控制的负载；以及

N4个控制设备，其中各个控制设备连接在待控制的各个负载与所述恒定频率总线之间，并且被设计为控制待控制的所述负载的功耗。

进一步提出一种包括配电网络的飞机，该配电网络包括如上所述的配电设备。

进一步提出一种用于具体在飞机中配电的方法，所述方法包括以下步骤：