[發(fā)明專利]用于飛機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380039140.3
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN104471818B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巖島淳;杉本和繁;松尾和也;約瑟夫·S·布萊特;法哈德·努扎里
• 申請（專利權(quán)）人: 川崎重工業(yè)株式會社;波音公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;B64D47/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙)31261
• 代理人: 曹芳玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于飛機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明涉及能夠穩(wěn)定包括交流電源和直流電源并主要基于交流電電力驅(qū)動的電力系統(tǒng)的用于飛機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通常，作為用于飛機(jī)的動力系統(tǒng)，在飛機(jī)中包含三種系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)（breed air system）、以及電力系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)用于起落架、操縱面等的運(yùn)行。抽氣系統(tǒng)用于飛機(jī)內(nèi)部的空調(diào)裝置、施壓裝置、除冰裝置和其它裝置的運(yùn)行。電力系統(tǒng)用于電子裝置的運(yùn)行。近年來，趨向于至少液壓系統(tǒng)的一部分和抽氣系統(tǒng)的一部分由具有更高效率的電力系統(tǒng)所代替。液壓系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)和其它系統(tǒng)盡可能多地被電力系統(tǒng)取代的飛機(jī)通常被稱為MEA（more electric aircraft，多電飛機(jī)）。

例如，已知抽氣系統(tǒng)產(chǎn)生大量的能量損失。通過將抽氣系統(tǒng)構(gòu)建為電力系統(tǒng)，可以提高燃料效率。在液壓系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)兩者中，需要管道來循環(huán)或運(yùn)送動力介質(zhì)（在液壓系統(tǒng)的情況下為液壓油，在抽氣系統(tǒng)的情況下為空氣）。因此，如果將液壓系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)中的至少一個(gè)構(gòu)建為電力系統(tǒng)，則可以簡化或省去管道的管路布置或安裝工作，從而可以降低生產(chǎn)成本。此外，如果將所有的動力系統(tǒng)替換為電力系統(tǒng)，則僅需執(zhí)行電力系統(tǒng)的維護(hù)，從而可以更容易地管理動力系統(tǒng)且更容易地維護(hù)動力系統(tǒng)。

然而，隨著在飛機(jī)中的MEA的發(fā)展，被供給來自電力系統(tǒng)的電力的電力負(fù)載（被供給來自電力系統(tǒng)的電力的裝置）在數(shù)量上顯著增加。因此，需要增加發(fā)電容量。如果發(fā)電容量增加，則發(fā)電機(jī)的尺寸增加且電線數(shù)量增加。這將導(dǎo)致飛機(jī)重量的增加。鑒于此，在飛機(jī)中的MEA的發(fā)展中，需要避免和抑制飛機(jī)重量的增加。例如，專利文獻(xiàn)1：日本特開專利申請公開號2007-015423公開了通過在電力系統(tǒng)中將一般的集中配電方法變?yōu)榉稚⑴潆姺椒ǘ谌娏︼w機(jī)（AEA，All Electric Aircraft）中設(shè)置輕量且高效的供電系統(tǒng)。

圖16示出了當(dāng)前的MEA的電力系統(tǒng)的示例。在該電力系統(tǒng)中，對飛機(jī)中的左發(fā)動機(jī)11L、右發(fā)動機(jī)11R、輔助動力裝置（APU）12中的每一個(gè)設(shè)置兩個(gè)啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)。這些啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生230VAC的交流電。230VAC的交流電經(jīng)由初級交流電源總線211L、212L、211R、212R由自動變壓器-整流器（ATRU）255L、255R整流，+/- 270VDC的直流電經(jīng)由直流電源總線241L、242L、241R、242R供給至電力負(fù)載15的馬達(dá)控制器331。在馬達(dá)控制器331的控制下，驅(qū)動包含于電力負(fù)載152中的驅(qū)動馬達(dá)（圖14中的M）。

在飛機(jī)中的MEA的實(shí)現(xiàn)中，需要通過抑制電源電壓的變化（波動）以及處理發(fā)電量的增加來穩(wěn)定電力系統(tǒng)。例如，如果與另一負(fù)載相比產(chǎn)生更大的再生電力（電力的返回）的負(fù)載（例如用于控制操縱面的執(zhí)行器）中產(chǎn)生再生電力，則電力系統(tǒng)中的電壓暫時(shí)（在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)）顯著增加。或者，如果將被供給電力的電力負(fù)載暫時(shí)數(shù)量增加，則發(fā)生顯著的電壓減小（下降）。

目前，提出了避免或抑制電源電壓的變化的各種方法。例如，為了解決上述與來自大負(fù)載的再生電力相關(guān)的問題，已知在負(fù)載（例如執(zhí)行器）的控制器中構(gòu)建電阻器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，再生電力被電阻器轉(zhuǎn)換為熱量而被消耗。即，阻止再生電力返回至電力系統(tǒng)。為了解決由負(fù)載的臨時(shí)增加導(dǎo)致的電壓減小（下降）的問題，已知使用具有被增大的發(fā)電容量以對應(yīng)電壓減小的程度的交流電發(fā)電機(jī)。又，專利文獻(xiàn)2：美國專利公開號2009/0302153公開了一種小型飛機(jī)的電力系統(tǒng)，其中通過使用直流電源例如電池或電容器來吸收例如再生電力的剩余電力或者補(bǔ)充因電壓減小而導(dǎo)致的不足電力。

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開專利申請公開號2007-015423；

專利文獻(xiàn)2：美國專利公開號2009/0302153。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：

然而，專利文獻(xiàn)1沒有公開避免或抑制電源電壓的變化。專利文獻(xiàn)2所公開的電力系統(tǒng)主要由270V直流電電力驅(qū)動。雖然記載了該電力系統(tǒng)也適用于115V交流電等，但是沒有明確公開其具體應(yīng)用。由于一般商用飛機(jī)中的電力系統(tǒng)主要由交流電驅(qū)動，因此如果不進(jìn)行改進(jìn)，則用于主要由直流電電力驅(qū)動的電力系統(tǒng)的技術(shù)無法適用于主要由交流電電力驅(qū)動的電力系統(tǒng)。

為解決上述問題而形成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供在已被更多地電力化且包括主要由交流電電力驅(qū)動的電力系統(tǒng)的飛機(jī)中的能夠順利地穩(wěn)定電力系統(tǒng)同時(shí)避免重量增加而無需較大的設(shè)計(jì)變更的用于飛機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)。

解決問題的手段：