專利名稱：配電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配電系統(tǒng)，諸如用于例如航空器的配電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航空器的主要關(guān)注問(wèn)題之一是系統(tǒng)重量。若能減小重量則能減小航空器的燃料消耗且增加其行程。航空器結(jié)構(gòu)、燃料、設(shè)備和電氣布線全都構(gòu)成其重量。用于商業(yè)航空器的電氣布線和相關(guān)設(shè)備的重量可為數(shù)百千克或數(shù)噸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于減小航空器電氣布線和/或相關(guān)設(shè)備的重量。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于航空器的配電系統(tǒng)。該配電系統(tǒng)具有配電總線和多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器，每個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器由配電總線供應(yīng)。通過(guò)提供多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器，該配電系統(tǒng)可使用處于特定電壓的較少的或僅僅單個(gè)的配電總線，并且在被供應(yīng)的多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)處或附近轉(zhuǎn)換成所需電壓。這提供電氣布線和諸如變壓器/配電箱的相關(guān)設(shè)備優(yōu)于常規(guī)系統(tǒng)的顯著重量節(jié)省，常規(guī)系統(tǒng)通常具有沿著航空器長(zhǎng)度的至少三個(gè)配電總線，每個(gè)配電總線處于不同的電壓(通常觀伏、 115伏和230伏)以供應(yīng)設(shè)于航空器上的各種類型的電氣設(shè)備。而且，可提供用于一個(gè)構(gòu)件或較少構(gòu)件的局部電壓轉(zhuǎn)換器通常比用于以特定電壓供應(yīng)整個(gè)航空器的總線的主電壓轉(zhuǎn)換器更小且更輕，并且因此可更易于容納于航空器中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供具有根據(jù)本發(fā)明的第一方面的配電系統(tǒng)的航空器。


現(xiàn)將參考附圖僅以舉例說(shuō)明的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1示出在航空器中的常規(guī)配電系統(tǒng)；圖2示出說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的配電系統(tǒng)；圖3示出本發(fā)明的實(shí)施例的配電系統(tǒng)的更詳細(xì)的實(shí)例；以及圖4示出局部電力轉(zhuǎn)換器。
具體實(shí)施例方式圖1示出具備常規(guī)配電系統(tǒng)的航空器10。如可看出的，航空器具備多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)11， 其除了向航空器提供推力之外，還向設(shè)于航空器上的多個(gè)電氣設(shè)備提供電力。航空器10具備主配電箱(PPDB) 13，其經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾娺B接器12從發(fā)動(dòng)機(jī)11接收電力。PPDB 13包含多個(gè)變壓器以向至少三個(gè)電力總線14、15、16提供電力，每個(gè)電力總線處于不同電壓，通常為 230伏4(、115伏々(和觀伏0(。盡管在圖1中示出單個(gè)PPDB 13和相應(yīng)的總線組14、15、 16，但是航空器可具有兩個(gè)或更多個(gè)PPDB 13和總線組14、15、16。舉例而言，可在航空器 10的每一側(cè)上或者對(duì)于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)提供一組。
航空器通常具有多種電氣構(gòu)件，這些電氣構(gòu)件具有不同的電力負(fù)荷要求。舉例而言，例如用于操作機(jī)翼上的副翼和/或提升起落架的某些液壓系統(tǒng)將具有更高的電力負(fù)荷要求，并且通常將從較高電壓總線14接收電力。在航空器上的其它電氣構(gòu)件，諸如廚房的烤箱、駕駛艙的儀器和乘客在飛機(jī)上的娛樂(lè)通常將需要更少的電力，并且可連接到其它較低電壓總線15、16中的一個(gè)。如在圖1中可看出，電力在PPDB 13處遠(yuǎn)程地轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)電壓，并且然后饋送到各個(gè)次配電箱(SPDB) 18用于隨后分配至各個(gè)航空器構(gòu)件/負(fù)載。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配電系統(tǒng)。在此實(shí)例中，配電系統(tǒng)具有配電總線 110和多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器120。由于局部電壓轉(zhuǎn)換器120將總線110上的電壓轉(zhuǎn)換成由轉(zhuǎn)換器120附近的任何負(fù)載130所需的適當(dāng)電壓，故需要僅僅以單個(gè)電壓操作的總線110。 與圖1所示布置相比，這顯著地減小了電氣布線的重量，圖1所示的布置需要各以不同電壓操作的單獨(dú)總線14、15、16。優(yōu)選地，在配電總線110中采用最高系統(tǒng)電壓，因?yàn)榭蓽p小提供總線110的布線的大小和重量。當(dāng)給定設(shè)備需要較低電壓時(shí)，(對(duì)于相同功率，將需求更高電流和因此更厚布線)，這將由局部電壓轉(zhuǎn)換器120局部地轉(zhuǎn)換且由布線131在較短距離上供應(yīng)。因此，僅僅對(duì)于在局部電壓轉(zhuǎn)換器120與適當(dāng)較低電壓負(fù)載130之間相對(duì)較短的距離，需要較低電壓、較高電流、較厚的布線131，從而進(jìn)一步減小了配電系統(tǒng)中布線的重量。局部電壓轉(zhuǎn)換器120可布置成以一個(gè)或兩個(gè)其它電壓(例如，28VDC，115V AC)以及以配電總線的電壓(例如，230V AC)供應(yīng)電力。圖3示出圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例的更詳細(xì)的實(shí)例。如在此實(shí)例中示意性地示出，主配電箱(PPDB) 100可比圖1所示的常規(guī)配電小很多，因?yàn)樗鼉H需要供應(yīng)一個(gè)電壓，與圖1示出的由PPDB 13提供多個(gè)電壓相反。本發(fā)明的實(shí)施例的簡(jiǎn)化的PPDB 100將因此比常規(guī)PPDB13顯著更小、更輕且更廉價(jià)，從而進(jìn)一步節(jié)省了重量和成本。圖2所示的局部電壓轉(zhuǎn)換器120可與圖3所示的次配電箱(SPDB) 140集成。雖然 SPDB 140在尺寸方面可能由于對(duì)于局部電壓轉(zhuǎn)換器120的需要而略微增加，但是僅須從配電總線110接收一個(gè)供應(yīng)電壓所提供的簡(jiǎn)化性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)了這點(diǎn)。因此，總之，在本發(fā)明實(shí)施例中的SPDB 140比常規(guī)實(shí)例更小且更輕，常規(guī)實(shí)例從各處于不同電壓的若干總線接收電力。對(duì)于需要由總線110提供的電壓的電氣設(shè)備，在該點(diǎn)將不需要局部電壓轉(zhuǎn)換器且因此可使用更加簡(jiǎn)化的SPDB 150，其將布置成從配電總線110接收僅僅單個(gè)電壓，并且將不需要局部電壓轉(zhuǎn)換器。舉例而言，利用布置成向航空器中的設(shè)備提供最高可用電壓(在此實(shí)例中230V)的配電總線110，諸如為了收回起落架，供應(yīng)起落架收回器的SPDB 150將不需要任何局部電壓轉(zhuǎn)換。因此，通過(guò)提供多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器120使得配電總線110可提供更少電壓，通常僅僅單個(gè)電壓，這提供對(duì)于配電總線110的電氣布線重量的顯著減小以及簡(jiǎn)化，并且因此 PPDB 100和SPDB 140的重量減輕、尺寸減小以及成本降低。圖4示出局部電壓轉(zhuǎn)換器120的實(shí)例。在此實(shí)例中，局部電壓轉(zhuǎn)換器120從總線 110接收電力，該總線110處于由配電系統(tǒng)供應(yīng)的負(fù)載的最高電壓，其在此實(shí)例中為230伏 AC。局部電壓轉(zhuǎn)換器120提供處于較低電壓的輸出，該電壓對(duì)于許多航空器可為例如115 伏AC或觀伏DC，但在此實(shí)例中為28伏DC。
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此實(shí)例的局部電壓轉(zhuǎn)換器120包括開關(guān)模式電源(SMPQ變壓器布置200。此實(shí)例的SMPS變壓器布置具備適當(dāng)繞組以能逐步升壓和逐步降壓以提供所需輸出電壓，在此實(shí)例中觀伏。在此實(shí)例中，局部電壓轉(zhuǎn)換器120還包括用于提供AC/DC轉(zhuǎn)換的電容器210/ 二極管布置220和用于減小相移的功率因數(shù)校正級(jí)230。SMPS布置200由于高電壓中間軌 240而具備整功率因數(shù)。如在上文所解釋的，配電總線110優(yōu)選地以僅僅單個(gè)電壓操作，并且此單個(gè)電壓優(yōu)選地為由配電系統(tǒng)所供應(yīng)的負(fù)載/電氣設(shè)備的最高電壓，在此實(shí)例中230伏AC。由于該總線僅在該較高電壓操作，因此，總線110的電氣布線可比供應(yīng)較低電壓并且因此將具有較高電流的總線的電氣布線更薄。配電總線110優(yōu)選地還提供交流電。通過(guò)以相對(duì)較高的切換頻率操作，優(yōu)選地IOkHz或更高，更優(yōu)選地高于50kHz，可提供物理更小、更輕和更高效的局部電壓轉(zhuǎn)換器120。提供更小且更輕的局部電壓轉(zhuǎn)換器120使得能更容易地集成到航空器結(jié)構(gòu)內(nèi)而無(wú)需提供專用的支承件等，從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步重量減輕和簡(jiǎn)化。盡管在上文中參看附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不偏離本發(fā)明的情況下， 可對(duì)實(shí)例做出許多變型。舉例而言，航空器可具備僅僅一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)配電系統(tǒng)。而且， 每個(gè)配電系統(tǒng)可從一個(gè)或更多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)接收電力。
權(quán)利要求
1.一種用于航空器的配電系統(tǒng)，所述配電系統(tǒng)具有配電總線和多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器， 每個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器由所述配電總線供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，具有僅僅單個(gè)配電總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電總線布置成以僅僅一個(gè)電壓進(jìn)行操作。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，包括主配電箱，其布置成以僅僅一個(gè)電壓供應(yīng)電力至所述配電總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述主配電總線布置成從一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)接收電力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)或更多個(gè)輔助配電箱，每個(gè)輔助配電箱包括局部電壓轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)輔助配電總線布置成從所述總線接收僅僅單個(gè)電壓，并且以與由所述配電總線提供的電壓不同的電壓供應(yīng)電力至一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電系統(tǒng)布置成供應(yīng)電力至多個(gè)負(fù)載，所述多個(gè)負(fù)載布置成以不同電壓供應(yīng)，其中，所述配電總線布置成以由所述配電系統(tǒng)供應(yīng)的負(fù)載的最高電壓來(lái)供應(yīng)電力。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述局部電壓轉(zhuǎn)換器布置成以一個(gè)其它電壓以及以所述配電總線的電壓來(lái)供應(yīng)電力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述局部電壓轉(zhuǎn)換器布置成以兩個(gè)其它電壓以及以所述配電總線的電壓來(lái)供應(yīng)電力。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述局部電壓轉(zhuǎn)換器各包括布置成提供可調(diào)節(jié)輸出電壓的電源。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其特征在于，所述局部電壓轉(zhuǎn)換器為開關(guān)模式電源(SMPS)變壓器布置，其布置成以IOkHz或以上的切換頻率進(jìn)行操作。
12.—種具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)的航空器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的航空器，其具有兩個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的配電系統(tǒng)，其中每個(gè)配電系統(tǒng)具有僅僅一個(gè)總線。
14.一種基本上如在說(shuō)明書中參看附圖所述的配電系統(tǒng)。
15.一種具有基本上如在說(shuō)明書中參看附圖所述的配電系統(tǒng)的航空器。
全文摘要
描述了一種配電系統(tǒng)，其可例如設(shè)于航空器中。該配電系統(tǒng)具有配電總線(110)和多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器(120)，每個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器(120)由配電總線(110)供應(yīng)。通過(guò)提供多個(gè)局部電壓轉(zhuǎn)換器(120)，該配電系統(tǒng)可使用處于特定電壓的較少的或僅僅單個(gè)的配電總線(110)，并且在被供應(yīng)的多個(gè)電氣設(shè)備中的每個(gè)處或附近轉(zhuǎn)換成所需電壓。
文檔編號(hào)H02B1/20GK102412512SQ201110283539
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者A·施普利, S·柯溫 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限公司