FR2962407A1 - Alimentation d'equipements electriques d'un aeronef - Google Patents

Abstract

Dispositif d'alimentation (11) d'équipements électriques (20) d'un aéronef, comprenant : - un bus d'alimentation en tension alternative (12), - un générateur (14) relié audit bus d'alimentation en tension alternative (12) et apte à fournir une tension alternative Vac1 nominale, - un bus d'alimentation en tension continue (13) Vdc, - une prise de parc (16) destinée à être reliée à une source de tension alternative externe (17), - un module de conversion (18) relié d'une part à la prise de parc (16) et d'autre part audit bus d'alimentation en tension continue (13), caractérisé en ce que ledit module de conversion (18) est apte à convertir une tension alternative Vac2 reçue par la prise de parc (16) et différente de la tension alternative Vacl en la tension continue Vdc.

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention se rapporte à l'alimentation électrique d'un aéronef. La plupart des avions commerciaux sont équipés d'un réseau électrique qui est un réseau alternatif 115Vac et/ou un réseau continu 28Vdc. Lorsqu'un tel avion est au sol, il peut être relié à un groupe de parc qui fournit l'alimentation électrique de l'avion. L'alimentation fournie par le groupe de parc doit être adaptée au réseau électrique de l'avion. Par exemple, le groupe de parc comprend un groupe électrogène autonome qui fournit la ou les alimentations spécifiques nécessitées par l'avion. Selon un autre exemple, le groupe de parc comprend un convertisseur spécifique qui permet de réaliser une adaptation entre le réseau électrique de l'aéroport et celui de l'avion. L'utilisation d'un tel groupe de parc présente plusieurs inconvénients. En effet, il s'agit généralement d'un équipement couteux car il est construit spécifiquement pour fournir l'alimentation adaptée à l'avion. De plus, cet équipement a une puissance limitée et présente généralement un facteur de puissance de mauvaise qualité. Il existe également des avions, généralement désignés « avions plus électriques », dans lesquels le réseau électrique comprend un bus d'alimentation en tension alternative et un bus d'alimentation en tension continue à haut voltage, dit « HVDC ». Un générateur est relié au bus d'alimentation en tension alternative et un redresseur permet de convertir la tension fournie par le générateur en la tension du bus d'alimentation en tension continue. La tension continue est par exemple +-135V, +-270V, 270 V ou 540 V. Le bus d'alimentation en tension continue permet d'alimenter des charges alternatives par l'intermédiaire d'onduleurs capables de délivrer des fortes puissances (par exemple plus de 90kW). Le document FR 2 900 635 décrit un avion présentant une telle architecture. Il est connu de réaliser l'alimentation au sol d'un tel avion plus électrique en reliant un groupe de parc au réseau de l'avion. Plus précisément, le groupe de parc est relié à un autotransformateur embarqué qui permet de convertir la tension alternative fournie par le groupe de parc en une tension alternative adaptée au réseau alternatif de l'avion. Ici encore, il est fait appel à l'alimentation spécifique du groupe de parc. Il existe donc aujourd'hui un besoin pour une solution permettant d'alimenter plus efficacement un avion plus électrique.

Objet et résumé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'alimentation d'équipements électriques d'un aéronef, comprenant : un bus d'alimentation en tension alternative, - un générateur relié audit bus d'alimentation en tension alternative et apte à fournir une tension alternative Vacl nominale, - un bus d'alimentation en tension continue Vdc, - une prise de parc destinée à être reliée à une source de tension alternative externe, - un module de conversion relié d'une part à la prise de parc et d'autre part audit bus d'alimentation en tension continue, caractérisé en ce que ledit module de conversion est apte à convertir une tension alternative Vac2 reçue par la prise de parc et différente de la tension alternative Vacl en la tension continue Vdc.

Grâce à ces caractéristiques, lorsque l'aéronef est au sol, il peut être alimenté par une source externe délivrant une tension alternative Vac2 différente de la tension Vacl. Ainsi, la source externe ne doit pas être un groupe de parc spécifique à la tension utilisée dans l'aéronef. Par exemple, la source de tension externe peut être un réseau domestique ou un groupe électrogène industriel. Le bus d'alimentation en tension continue est un bus à haut voltage, dit « HVDC », dont la tension est par exemple de +- 135V, +- 270V, 270 V ou 540 V. Le module de conversion peut être relié à ladite prise de parc par l'intermédiaire dudit bus d'alimentation en tension alternative, ledit module de conversion étant apte à convertir la tension alternative Vacl en la tension continue Vdc.

Dans ce cas, le module de conversion peut servir, au sol, à convertir la tension Vac2 fournie par la source externe en la tension Vdc et, en vol, à convertir la tension Vacl fournie par le générateur en la tension Vdc. Autrement dit, le module de conversion est mutualisé entre la source externe et le générateur. Ainsi, en vol, le module de conversion ne constitue pas un poids mort inutilisé.

Le module de conversion peut aussi être relié à ladite prise de parc par l'intermédiaire d'un circuit de commutation, ledit circuit de commutation étant apte à connecter le module de conversion soit à la prise de parc, soit à au moins un des équipements électriques de l'aéronef utilisant une tension alternative Vac3, ledit module de conversion étant apte à convertir la tension continue Vdc en la tension alternative Vac3. Dans ce mode de réalisation, le module de conversion peut être un redresseur/onduleur qui est utilisé pour convertir, au sol, la tension provenant de la source externe en la tension Vdc, et est également utilisé pour convertir, en vol, la tension Vdc en la tension Vac3 pour alimenter un des équipements électriques. Ainsi, il ne s'agit pas d'un poids mort inutilisé en vol. La tension Vac3 peut être égale ou différente de Vacl. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'alimentation comprend un 10 dispositif de commande apte à commander ledit module de conversion en fonction de la tension alternative Vac2 reçue par la prise de parc. L'invention propose aussi un procédé d'alimentation au sol d'équipements électriques d'un aéronef, ledit aéronef comprenant un dispositif d'alimentation selon l'invention ci-dessus, ledit procédé comprenant l'étape consistant à relier une source de 15 tension alternative externe fournissant une tension alternative Vac2 à ladite prise de parc. Selon un mode de réalisation, ladite tension alternative Vac2 est une tension 220V à 50 Hz ou une tension 110 V à 60 Hz. Ainsi, il est possible d'utiliser les réseaux domestiques standards d'un aéroport. Le procédé peut comprendre l'étape consistant à insérer un transformateur 20 entre ladite source de tension alternative externe et ladite prise de parc. Dans ce cas, le module de conversion peut être un redresseur passif.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de 25 la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :

la figure 1 représente un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 30 la figure 2 représente un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et la figure 3 représente un schéma électrique d'un dispositif d'alimentation selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 4 Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente un dispositif d'alimentation 1 d'équipements électriques d'un avion selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif d'alimentation 1 comprend un bus d'alimentation 2 en tension alternative et un bus d'alimentation 3 en tension continue. Un générateur 4 est relié au bus d'alimentation 2. Le bus d'alimentation 2 et le bus d'alimentation 3 sont reliés par un redresseur 5. Enfin, une prise de parc 6 est reliée au bus d'alimentation 2. Le générateur 4 est un démarreur/générateur relié mécaniquement à un arbre de turbine du moteur de l'avion ou d'un groupe auxiliaire de puissance. Lorsqu'il est entrainé par le moteur ou le groupe auxiliaire de puissance, le générateur 4 fournit une tension alternative Vacl nominale correspondant à un standard en aéronautique, par exemple 115 Vac à 400 Hz ou à une fréquence qui dépend du régime. Lors du démarrage du moteur de l'avion, le générateur 4 peut fonctionner comme moteur électrique pour entrainer le démarrage du moteur de l'avion.

Le bus d'alimentation 3 en tension continue permet de distribuer une tension continue Vdc dans l'avion, par exemple de +435V, +- 270V, 270 V ou 540 V. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation 1 est le suivant. En vol, le moteur de l'avion entraine le générateur 4 qui fournit la tension Vacl. Le redresseur 5 convertit la tension Vaci en la tension Vdc, ce qui permet d'alimenter les équipements électriques (non représentés) reliés au bus d'alimentation 3. Au sol, une source de tension 7 alternative peut être reliée à la prise de parc 6. La source de tension 7 peut délivrer une tension alternative Vac2 différente de Vacl. Par exemple, la tension Vac2 peut être celle d'un réseau standard 110 V à 60Hz ou 220 V à 50 Hz. Le redresseur 5 convertit la tension Vac2 en la tension Vdc. Ainsi, le bus d'alimentation 3 permet d'alimenter les équipements électriques qui y sont reliés. Le redresseur 5 est par exemple un redresseur actif commandé par un dispositif de commande (non représenté) en fonction de la tension présente sur le bus d'alimentation 2. Ainsi, lorsque le bus d'alimentation 2 est alimenté par le générateur 4, le dispositif de commande commande le redresseur 5 pour convertir la tension Vaci en la tension Vdc, et lorsque le bus d'alimentation 2 est alimenté par la source de tension 7, le dispositif de commande commande le redresseur 5 pour convertir la tension Vac2 en la tension Vdc. Selon un autre exemple, le redresseur 5 est un redresseur passif. Dans ce cas, pour que le redresseur 5 fournisse la tension Vdc, un autotransformateur (non représenté) peut être inséré entre la source de tension 7 et la prise de parc 6, en fonction de la tension Vac2. Par exemple, si la source de tension 7 fournit une tension alternative 110 V à 60 Hz, aucun transformateur n'est nécessaire et si la source de tension 7 fournit une tension alternative 220 V à 50 Hz, un transformateur permet de réaliser l'adaptation d'amplitude. On remarque que, dans les deux cas (redresseur 5 actif ou passif), la source de tension 7 ne doit pas nécessairement fournir la même tension Vacl que le générateur 4. Au contraire, la tension Vac2 peut être différente en amplitude et/ou en fréquence. Ainsi, l'alimentation au sol de l'avion peut être réalisée par une source de tension 7 qui ne doit pas être un groupe de parc spécifique à la tension utilisée dans l'avion. Par exemple, la source de tension 7 peut par exemple être un réseau domestique ou un groupe électrogène industriel. De plus, le redresseur 5 qui est utilisé pour convertir, au sol, la tension provenant de la source de tension 7, est également utilisé pour convertir, en vol, la tension provenant du générateur 4. Ainsi, il ne s'agit pas d'un poids mort inutilisé en vol. La figure 2 représente un dispositif d'alimentation 11 d'équipements électriques d'un avion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques ou similaires à des éléments du dispositif d'alimentation 1 sont désignés par les mêmes références, augmentées de 10, et ne sont plus décrits en détails.

Dans ce mode de réalisation, la prise de parc 16 est reliée à un redresseur 18, lui-même relié au bus d'alimentation 13 en tension continue. Le redresseur 18 peut être un redresseur actif ou passif. Des onduleurs 19 sont reliés, d'un part, au bus d'alimentation 13 et d'autre part à des équipements électriques 20 utilisant une tension alternative Vac3 qui peut être égale à ou différente de la tension Vacl. Par exemple, les équipements 20 transforment la tension alternative Vac3 en une tension continue par redressement actif ou passif, pour alimenter une charge à courant continu. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation 11 est le suivant. En vol, le moteur de l'avion entraine le générateur 14 qui fournit la tension Vacl. Le redresseur 15 convertit la tension Vacl en la tension Vdc, ce qui permet d'alimenter les équipements électriques 20 reliés au bus d'alimentation 13, par l'intermédiaire des onduleurs 19. Au sol, une source de tension 17 alternative peut être reliée à la prise de parc 16. La source de tension 17 peut délivrer une tension alternative Vac2 différente de Vacl et de Vac3. Le redresseur 18 convertit la tension Vac2 en la tension Vdc. Ainsi, le bus 6 d'alimentation 13 permet d'alimenter les équipements électriques 20, par l'intermédiaire des onduleurs 19. On remarque que, dans ce mode de réalisation également, la source de tension 17 ne doit pas nécessairement fournir la même tension Vacl que le générateur 14. Ainsi, l'alimentation au sol de l'avion peut être réalisée par une source de tension 17 qui ne doit pas être un groupe de parc spécifique à la tension utilisée dans l'avion. Par exemple, la source de tension 17 peut par exemple être un réseau domestique ou un groupe électrogène industriel. La figure 3 représente un dispositif d'alimentation 11 d'équipements électriques d'un avion selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Ce troisième mode de réalisation peut être considéré comme une variante du deuxième mode de réalisation. Ainsi, les éléments identiques ou similaires à des éléments du dispositif d'alimentation de la figure 2 sont désignés par les mêmes références, sans risque de confusion.

Dans ce mode de réalisation, la prise de parc 16 est reliée à un redresseur/onduleur 18 par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation 21. Le dispositif de commutation 21 permet également de relier le redresseur/onduleur 18 à un ou plusieurs équipements électriques 20. Le fonctionnement du dispositif d'alimentation 11 est le suivant. En vol, le moteur de l'avion entraine le générateur 14 qui fournit la tension Vacl. Le redresseur 15 convertit la tension Vacl en la tension Vdc du bus d'alimentation 13. Dans cette situation, le redresseur/onduleur 18 fonctionne comme onduleur, ce qui permet d'alimenter les équipements électriques 20 qui y sont reliés par le dispositif de commutation 21. Au sol, une source de tension 17 alternative peut être reliée à la prise de parc 16. La source de tension 17 peut délivrer une tension alternative Vac2 différente de Vacl. Le dispositif de commutation 21 connecte la prise de parc 16 au redresseur/onduleur 18, qui convertit la tension Vac2 en la tension Vdc. Ainsi, le bus d'alimentation 13 permet d'alimenter les équipements électriques 20, par l'intermédiaire des onduleurs 19. Comme précédemment, l'alimentation au sol de l'avion peut être réalisée par une source de tension 17 qui ne doit pas être un groupe de parc spécifique à la tension utilisée dans l'avion. De plus, dans ce mode de réalisation, le redresseur/onduleur 18 qui est utilisé pour convertir, au sol, la tension provenant de la source de tension 17, est également utilisé pour convertir, en vol, la tension du bus d'alimentation 13. Ainsi, il ne s'agit pas d'un poids mort inutilisé en vol.

7 La figure 3 montre le dispositif de commutation 21 relié au redresseur/onduleur 18. Dans une variante non représentée, les onduleurs 19 peuvent également fonctionner comme redresseur et le dispositif de commutation permet de relier chacun des redresseur/onduleurs à la prise de parc et à au moins un des équipements électriques 20. Cela permet une mise en commun des fonctionnalités redresseur/onduleurs entre les différents équipements électriques et la prise de parc.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation (1, 11) d'équipements électriques (20) d'un aéronef, comprenant : - un bus d'alimentation en tension alternative (2, 12), - un générateur (4, 14) relié audit bus d'alimentation en tension alternative (2, 12) et apte à fournir une tension alternative Vacl nominale, - un bus d'alimentation en tension continue (3, 13) Vdc, une prise de parc (6, 16) destinée à être reliée à une source de tension alternative externe (7, 17), - un module de conversion (5, 18) relié d'une part à la prise de parc (6, 16) et d'autre part audit bus d'alimentation en tension continue (3, 13), caractérisé en ce que ledit module de conversion (5, 18) est apte à convertir une tension alternative Vac2 reçue par la prise de parc (6, 16) et différente de la tension alternative Vaci en la tension continue Vdc.
2. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel ledit module de conversion (5) est relié à ladite prise de parc (6) par l'intermédiaire dudit bus d'alimentation en tension alternative (2), ledit module de conversion étant apte à convertir la tension alternative Vaci en la tension continue Vdc.
3. 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel ledit module de conversion (18) est relié à ladite prise de parc (16) par l'intermédiaire d'un circuit de commutation (21), ledit circuit de commutation (21) étant apte à connecter le module de conversion (18) soit à la prise de parc (16), soit à au moins un des équipements électriques (20) de l'aéronef utilisant une tension alternative Vac3, ledit module de conversion (18) étant apte à convertir la tension continue Vdc en la tension alternative Vac3.
4. 4. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications précédentes, 30 comprenant un dispositif de commande apte à commander ledit module de conversion (5, 18) en fonction de la tension alternative Vac2 reçue par la prise de parc.
5. 5. Procédé d'alimentation au sol d'équipements électriques (20) d'un aéronef, ledit aéronef comprenant un dispositif d'alimentation (1, 11) selon l'une des revendications précédentes, ledit procédé comprenant l'étape consistant à relier unesource de tension alternative externe (7, 17) fournissant une tension alternative Vac2 à ladite prise de parc (6, 16).
6. 6. Procédé d'alimentation selon la revendication 5, dans lequel ladite tension alternative Vac2 est une tension 220V à 50 Hz ou une tension 110 V à 60 Hz.
7. 7. Procédé d'alimentation selon la revendication 5 ou 6, comprenant l'étape consistant à insérer un transformateur entre ladite source de tension alternative externe (7, 17) et ladite prise de parc (6, 16).