[发明专利]飞行器供电系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器(例如飞机)供电系统和方法。

在下文中，为了简单起见，考虑例如飞机类型的飞行器。

背景技术

在航空领域，通常使用的中性点状态是TN-C状态，其意思如下：

-T：设备的中性点直接接地；

-N：设备地线连接至中性点导体；

-C：设备地线的保护导体和中性点导体合在一起。

在飞机上的供电系统中，每个主发电机G的中性点与飞机的机身10’在引擎挂架处连接(一米长的线缆)，以便确保不平衡电流和默认电流的返回。另外，设备的全部地线均连接至机身。因此机身同时起中性点导体和地导体的作用。因此，在图1中示出：三相发电机G，其中性点N连接至机身10’，该三相发电机G被其相线ph1、ph2和ph3连接至电芯11’；接地相默认负载12’，其地线连接至机身10’。还示出了与默认负载12’有关的默认电流id 13’，其流向机身10’。

在这样的配置中，主发电机G执行例如在说明书结尾处给出的参考文件[1]中描述的正序、负序和零序分量发电机的功能。

如上定义的中性点状态允许在实现很大的单位质量增益的同时避免添加额外的线缆。然而，由于如下两个原因，主发电机G的中性点分布导致过大的重量：

-每个发电机G的中性点与机身的连接使得产生三次谐波环流(即零序环流)，这会造成额外的损耗。为了显著减小这些三次谐波电流的值，可以使用被设计为具有2/3节距的绕组结构的发电机，但这会使基波产生轻度衰减。因而发电机的单位质量功率降低。

在飞机机身由碳制成的情况下，每个发电机G的中性点不能连接至引擎挂架。其被连接至ESN(“Electrical Structural Network”，即电结构网络)10的PVR(“Point Voltage Reference”，即电压参考点)，如图2中所示。负载的中性点和地线连接至ESN。

-如图3中所示，主发电机G在飞机20的机翼中在每个引擎21附近的定位以及电芯22在飞机前端的定位使得中性点线缆23的长度不能忽略，这种“电芯”是包括保护和接触部件的源-负载互联节点，其电压可以由外部元件稳定。这导致单位质量成本很大，尤其是在飞机20具有4个供电通道从而具有4根中性点线缆的情况下。

本发明的目的在于：主发电机保留正序分量发电机和负序分量发电机的作用，而由特定设备来保证零序发电机的功能，以便撤消上述中性点线缆从而减小飞机上供电设备的体积和质量。

发明内容

本发明涉及一种飞行器供电系统，其包括电网，所述电网包括为配电通道供电的主发电机、电芯以及负载，其特征在于，所述飞行器供电系统包括在所述电芯处设置人工中性点的装置，所述装置包括作为所述电网的设备的零序发电机。

该设备可以包括变压器。该设备可以是变压器整流器单元。这种变压器整流器单元包括：

-具有电流隔离的三相变压器，其包括：

·星形连接的初级，其中性点接地，

·三角形连接的次级，

·星形连接的次级，

·成三列的磁性结构。

-十二相整流器级，用于建立直流网络。

本发明还涉及一种飞行器供电方法，所述飞行器包括电网，所述电网包括为配电通道供电的主发电机、电芯和负载，其中借助这些发电机来产生电流的正序分量和负序分量，其特征在于，在所述电芯处设置人工中性点和借助特定设备来产生零序分量，所述特定设备是所述电网的设备。所述电网的设备可以包括变压器。其可以是变压器整流器单元。

通过在电芯处设置人工中性点，本发明因此使得能够撤消在主发电机和电芯之间借助线缆来分布中性点，这使得能够节约飞行器的质量和发电机的尺寸。实际上，利用零序发电机来创建人工中性点使得不再只能传送在单个短路相上分配的默认电流，而是能够以三个零序分量的形式传送在三个相上分配的默认电流。

使用电网中已有的设备作为零序发电机，这使得能够避免添加额外的设备从而节约质量。

使用变压器整流器单元TRU作为零序发电机，这使得能够通过将变压器初级的中性点连接至飞机的PVR，来在已有设备上同时实现零序发电机的功能。

附图说明

图1、图2和图3示出根据现有技术的飞机供电系统。

图4示出在根据本发明的电网中集成零序发电机。

图5示出通过使用其初级被连接成星形的变压器来实现图4中示出的零序发电机。

图6示出根据本发明的系统的一种实施方式，其中将变压器整流器单元(TRU)用作零序发电机。