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ELECTRICAL ARCHITECTURES FOR AN AIRCRAFT

IP.com Disclosure Number: IPCOM000244920D
Publication Date: 2016-Jan-29
Document File: 5 page(s) / 174K

Publishing Venue

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Abstract

The publication is relative to new aircraft's electrical architectures permitting to obtain regulated voltages on busbars of an aircraft.

A first architecture permits to obtain two regulated high voltage outputs (+/- 270VDC) from a single generator. The regulation of the first output is done by a first control loop in which the generator controls its voltage in order to obtain the desired voltage on the first output busbar. The regulation of the second output is done by a Power Electronic Module (PEM) powered by the same generator. The PEM controls its output voltage in order to obtain the desired voltage on the second output busbar.

A second architecture permits to obtain a regulated voltage on the busbar of the aircraft when the aircraft is powered by an external power group when it is parked on ground. The regulation is done by a PEM inserted between the external plug and the busbar

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ARCHITECTURES ELECTRIQUES POUR AVION


1. FOURNITURE DE DEUX HAUTES TENSIONS PAR UN MEME GENERATEUR :

  La solution proposée vise à protéger une topologie d'architecture consistant à produire de façon contrôlée 2 hautes tensions continues (HVDC et MVDC) à partir d'un même générateur.


1.1 STRUCTURE CLASSIQUE / ETAT DE L'ART

  La Figure 1 montre une architecture « classique » (connue) pour la génération d'une tension HVDC (+/- 270 VDC). Chaque générateur (230 V alternatif) génère un canal de génération HVDC à partir d'un redresseur passif (Rectifier Unit) consistant en un pont de 6 diodes (voir Figure 2). Chaque générateur VFG1A, VFG1B, au travers de sa boucle de régulation (« control loop » sur la Figure 1) permet de réguler la tension en sortie de RU :

La boucle de régulation du VFG1A contrôle la tension de la busbar HVDC1A La boucle de régulation du VFG1B contrôle la tension de la busbar HVDC1B.

Figure 1 Structure « classique » pour la génération d'une tension HVDC (+/- 270 VDC)

Figure 2 Topologie d'un redresseur passif à 6 diodes


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1.2 NOUVELLE TOPOLOGIE D'ARCHITECTURE

  La Figure 3 montre une nouvelle topologie d'architecture électrique (pour un côté avion). A partir d'un même générateur, 2 canaux de génération apparaissent :

Canal n°1 correspondant à la génération de la tension HVDC comme montrée par la Figure 1.

Canal n°2 correspondant à la génération d'une tension MVDC à partir du générateur 230 V alternatif, d'un transformateur (TU sur la Figure 3) et d'un PEM (Power Electronics Module) qui joue le rôle de redresseur actif. Un PEM est un équipement classique, à base d'électronique de puissance, constitué de 3 bras (voir Figure 4).

  L'insertion des PEMs permet de contrôler les tensions au niveau des busbars MVDC de manière indépendante des busbars HVDC :

La boucle de régulation du PEM1A contrôle la tension de la busbar MVDC1A La boucle de régulation du PEM1B contrôle la tension de la busbar MVDC1B

En même temps, les tensions des busbars HVDC sont toujours contrôlées par les générateurs VFG :

La boucle de régulation du VFG1A contrôle la tension de la busbar HVDC1A La boucle de régulation du VFG1B contrôle la tension de la busbar HVDC1B

Cette indépendance du contrôle des tensions sur les différentes busbars permet :

De contrôler précisément et individuellement chaque tension de busbars ;

D'insérer des stratégies de distribution différentes entre les charges connectées sur les barres HVDC et les barres MVDC.

Figure 3 Architecture sur un côté avion (côté 1)


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Figure 4 PEM (Power Electronics Module) topology (left: AC voltage at the input ; right : DC voltage at the output)

Remarque :

L'entrée RCPT-EXT PWR1 (115 VAC) représentée sur la Figure 3 est une entrée prévue pour une alimentation des busbars MVDC par un groupe de parc extérieur à l'avion. Cette entrée est facultative. Lorsque l'avion est alimenté par le group...