[發明專利]用于控制航空器中固態開關元件的組件

有效

• 申請號: 201710625845.3
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107664968B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 盧瓦克·奧斯汀
• 申請（專利權）人: 賽峰電氣與電源公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健;趙丹

本公開涉及一種用于控制航空器中固態開關元件的組件，該組件具有：至少一個供電路徑(1a、1b)，該供電路徑包括：至少一個電源線(6a、6b)，用于從至少一個電源通過電源開關(7a、7b)向航空器機載的至少一個設備項供電；以及至少一個控制機構(9a、9b)，所述控制機構根據控制裝置(10a、10b)產生的控制信號控制至少一個電源開關(7a、7b)，控制組件包括向控制機構(9a、9b)供電的單個電源(3)。

技術領域

本公開的技術領域是固態功率控制器技術領域，尤其是這種控制器的控制。

背景技術

固態功率控制器(SSPC)是能夠管理通過傳輸電力的線路向航空器負載的配電以及這些線路的保護的部件。固態功率控制器由控制部分和功率部分組成，固態功率控制器包括基于半導體元件的開關部件。術語“航空器負載”被理解為表示設備的消耗電力的機載項。它們通常安裝在電路板上。

這些電路板，通常被稱為配電板或SSPC板，包括至少一個由固態功率控制器或SSPC控制器控制的供電路徑。電路板通常由每個SSPC板的多個供電路徑組成。每個供電路徑包括電源開關，電源開關閉合或斷開電源和負載之間的連接，并且電源開關由一個或多個開關組成。這些開關可以是JFET(junction gate field-effect transistor，結柵型場效應晶體管)，MOSFET(metal–oxide–semiconductor field-effect transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)，IGBT(insulated-gate bipolar transistor，絕緣柵雙極型晶體管)或雙極型晶體管。這些開關可以以諸如Si，SiC或GaN的各種材料制造。該電源開關與控制機構即SSPC控制器的控制部分結合，從而完全安全地控制這些開關。

由于SSPC控制器根據標稱值監控通過該路徑的電流和電壓的幅度，因此認為切換的路徑被保護。在超過這些值中一個或多個的情況下，SSPC控制器能夠通過控制電源開關的切換來中斷通過該路徑的電力供應。

配電板通常構成航空器機載配電設備的一部分。由于涉及的供電路徑傳輸的平均功率的原因，因此這些保護板構成二次配電設備的一部分。

必須能夠以受控的方式調整切換的路徑的閉合時間，以便通過容性負載來限制閉合階段中的浪涌電流。這意味著控制電源開關使得從源極上來看的阻抗基本上是電阻性的并且逐漸變化，以使輸出電壓逐漸增加。下文將輸出電壓的這種行為稱為“軟啟動”控制。

但是，供電路徑的斷開時間必須足夠快，以避免在短路的情況下損壞供電路徑。

圖1示出了現有技術的每個供電路徑具有一個電源和一個控制裝置的架構，電源和由控制裝置產生的信號是電隔離的。可看出包括在SSPC板2中的兩個供電路徑1a、1b。供電路徑1a包括供電線6a，供電線6a與電源開關7a和測量電阻器8a串聯連接；供電路徑1b包括供電線6b，供電線6b與電源開關7b和測量電阻器8b串聯連接。電源開關7a由控制機構9a控制，電源開關7b由控制機構9b控制。

供電路徑1a包括控制裝置10a，供電路徑1b包括控制裝置10b，控制裝置10a經由隔離裝置3a、4a、5a連接到控制機構9a和測量電阻器8a，控制裝置10b經由隔離裝置3b、4b、5b連接到控制機構9b和測量電阻器8b。絕緣裝置可以是具備電流隔離的光耦合器、磁耦合器或任何其它信息傳輸系統。應該注意，連接到測量電阻器8a、8b和相應的測量電阻器的隔離裝置5a、5b可由霍爾效應傳感器代替，該霍爾效應傳感器允許測量流經供電線6a、6b的電流，并允許控制裝置10a、10b與相應的供電線6a、6b相互電流隔離。

用于隔離電源3a、3b的裝置例如是允許電流隔離的變壓器。

每個控制裝置10a、10b包括邏輯元件，只要沒有測量到過高電流故障，該邏輯元件允許向控制機構9a、9b發送指令。在這種情況下，用于控制機構9a、9b的指令由斷開指令覆蓋和代替，該斷開指令的目的是保護航空器負載和連接到供電線的線路。