Brevet FR2721450A1 — publié le 19951222

DISPOSITIF D'ALIMENTATION DE PLUSIEURS CHARGES ELEC- TRIQUES, ET PROCEDE POUR COMMANDER LA CONNEXION ET LA DECONNEXION DES CHARGES L'invention concerne un dispositif d'alimentation électrique comportant des moyens d'alimentation, une pluralité de charges électriques, une pluralité d'interrupteurs connectant chacun l'une des charges aux moyens d'alimentation, et un processeur commandant le fonctionnement des interrupteurs. L'invention concerne en outre un procédé pour commander la connexion et la déconnexion d'une pluralité de charges électriques dans un dispositif d'alimentation électrique en fonction de changements dans la relation entre la puissance consommée et la capacité de moyens d'alimentation du dispositif. L'invention s'applique en particulier, mais pas exclusivement, à des dispositifs d'alimentation électrique dans des aéronefs. Dans le dispositif d'alimentation en courant alternatif d'un aéronef, on ne dispose que d'une puissance limitée, produite par les géné- rateurs électriques de l'aéronef. Les charges inductives telles que les souffleries et les pompes ont tendance à demander des courants élevés au moment de leur enclenchement, puis le courant se stabilise à une valeur permanente plus basse. Lorsqu'on enclenche plusieurs de ces charges en même temps, elles peuvent tirer ensemble un courant élevé et dommageable, à moins qu'on prenne des mesures pour l'empêcher. Une manière de réduire les risques de dommages consiste à augmenter la capacité des générateurs, mais cela implique une augmentation conséquente de la taille, du poids et du coût des générateurs. Selon un autre procédé, le dispositif peut être agencé pour échelonner l'enclenchement de fortes charges, et en particulier de fortes charges inductives telles que les pompes hydrauliques. Des dispositifs connus comportent des relais à retards fixes pour commander les charges fortement inductives. Chaque retard est dif- férent, les retards les plus courts étant ceux des charges bénéficiant de la priorité la plus élevée. De cette façon, si l'on commande simul- tanément l'enclenchement de toutes les charges, les charges les plus importantes démarreront d'abord et les charges moins importantes démarreront après des délais plus longs. Cependant, cet agencement pose un problème par le fait que, si l'on enclenche seulement une charge à priorité basse, il y aura un retard relativement long et inutile avant que la charge soit alimentée. En outre, cet agencement n'élimine pas complètement le risque d'enclenchement de plusieurs fortes charges inductives en même temps. Par exemple, on peut prévoir que trois pompes hydrauliques A, B et C sont associées à différents retards de telle sorte que, lorsque les interrupteurs commandant le fonctionnement des trois pompes se ferment en même temps, la puissance est délivrée en premier à la pompe A, puis à la pompe B et enfin à la pompe C. Toutefois, si les interrupteurs commandant les pompes sont fermés séparément, l'un après l'autre dans l'ordre C, B, A, cette opération est susceptible de réduire le décalage de temps entre les enclenchements des pompes et de produire une surcharge des générateurs. D'autre part, lorsque la source d'alimentation n'est que peu chargée, il n'est souvent pas nécessaire d'échelonner l'enclenchement des charges. Si l'une des sources d'alimentation est hors service, habi- tuellement il sera nécessaire d'échelonner l'application des charges à la source restante, mais si les deux sources fonctionnent, il se peut que cela ne soit pas nécessaire. Toutefois, les dispositifs actuels ne sont pas suffisamment adaptables et produisent un échelonnement des charges même quand cela n'est pas nécessaire. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif perfectionnés permettant d'éviter les inconvénients susmentionnés de l'art antérieur. Selon un premier aspect de l'invention, ii est prévu un dispositif d'alimentation électrique du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que le processeur est agencé pour retarder la fermeture des interrupteurs quand il faut délivrer de la puissance à plusieurs des charges, de telle manière qu'il existe un retard entre les enclen- chements de différentes charges à alimenter, et en ce que le retard correspondant à chaque charge est variable, de sorte que le retard diffère selon la combinaison des charges à alimenter. De préférence, le dispositif comporte un moniteur de puissance agencé pour surveiller la puissance consommée par les charges, le processeur est agencé pour déterminer quand la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation, et dispositif comporte des moyens matériels agencés pour déconnecter une charge lorsque la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation. Dans une forme préférée, le processeur est agencé pour délivrer le contenu d'une mémoire de logiciel pour commander la reconnexion d'une charge lorsque la puissance consommée devient inférieure à la capacité des moyens d'alimentation. La mémoire de logiciel peut être chargée d'un logiciel permettant d'alimenter toutes les charges ensemble ou d'un logiciel pour échelonner la reconnexion des charges. De préférence, le logiciel est agencé pour reconnecter une charge sans retard quand la capacité des moyens d'alimentation est suffisante. Une forme de réalisation avantageuse consiste en ce que le proces- seur comporte un registre de commandes logicielles contenant des informations logicielles pour commander la reconnexion de charges, une unité pilote de sortie et un multiplexeur ayant deux entrées, en ce que l'une des entrées du multiplexeur est connectée à une sortie du registre de commandes logicielles et une autre entrée est connectée à une entrée de signal de déclenchement, et en ce que le multiplexeur est agencé pour délivrer le signal de déclenchement à l'unité pilote de sortie afin de déconnecter une charge lorsque la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation et pour transmettre les informations logicielles à l'unité pilote de sortie lorsqu'une charge doit être reconnectée. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que l'on surveille la puissance consommée dans le dispositif, on détecte quand la puissance consommée dépasse ladite capacité, on déconnecte au moins une charge si la puissance consommée dépasse ladite capacité, on reconnecte une charge quand la capacité dépasse la puissance consommée et l'on introduit un retard variable après la connexion d'une charge inductive avant de connecter une autre charge. On peut faire varier le retard en fonction des propriétés inductives des charges. De préférence, le dépassement de la capacité par la puissance consommée est détecté par des moyens matériels agencés pour déconnecter une charge rapidement, et le retard variable de connexion d'une charge après la connexion d'une charge inductive est commandé par un logiciel. De préférence, une commande de connexion d'une charge ne produit la connexion de cette charge qu'après un retard suffisant pour permettre de déconnecter une autre charge, de moindre priorité, si ladite capacité est insuffisante. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif d'alimentation électrique pour avion selon la présente invention, en référence aux dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement le dispositif, et la figure 2 est un schéma d'une partie du dispositif. Le dispositif ou système d'alimentation électrique comporte deux générateurs de courant alternatif 10 et 20 connectés à des barres omnibus respectives 11 et 21. Les barres omnibus 11 et 21 sont isolées électriquement l'une de l'autre, mais peuvent être intercon- nectées au moyen d'une liaison 1 et d'un interrupteur 2. Le dispositif comporte aussi diverses charges sous la forme d'appareils ou équipements électriques, dont seuls douze sont repré- sentés, six appareils 101 à 106 étant raccordés à la barre omnibus gauche 11 et les six autres appareils 201 à 206 étant raccordés à la barre omnibus droite 21. Chaque appareil est raccordé à la barre omnibus correspondante 11 ou 21 par l'intermédiaire d'un relais respectif (ou d'un autre organe de commutation commandé à distance) 111 à 116 et 211 à 216. Chaque relais est raccordé à une unité de traitement dite processeur 3 qui délivre des commandes appropriées pour maintenir les relais ouverts (déclenchés) ou fermés (enclenchés) comme il convient. Le processeur 3 est également raccordé à l'interrupteur d'interconnexion 2 par une ligne 30 pour commander le fonctionnement de cet interrupteur. Le processeur 3 reçoit divers signaux d'entrée, provenant notamment de deux moniteurs de puis- sance 31 et 32, associés respectivement aux barres omnibus 11 et 21, et de deux commutateurs manuels 33 et 34. En se référant aussi à la figure 2, on voit que le processeur 3 comporte un multiplexeur 35, lequel reçoit un signal provenant des moniteurs de puissance 31 ou 32 et trois signaux d'entrée provenant d'un contrôleur incorporé (BITE) 36. Chacun des moniteurs de puis- sance 31 et 32 est formé par un moniteur qui délivre une tension proportionnelle à la puissance de la barre omnibus alimentant les charges. Le multiplexeur 35 reçoit aussi, par des lignes d'entrée 37, des signaux de sélection de mode provenant d'un logiciel indiqué par le numéro 38. Les signaux transmis sur les lignes 37 ordonnent au multiplexeur 35 de transmettre à un comparateur 39 l'un des signaux d'entrée provenant des moniteurs de puissance 31 ou 32 ou du contrôleur incorporé 36. Le comparateur 39 reçoit aussi un signal d'entrée provenant d'une source de tension de référence 40 et délivre sur une ligne 41 un signal de sortie indiquant s'il existe ou non une réserve de puissance disponible. Le signal délivré sur la ligne 41 est transmis au logiciel 38 par l'entremise d'un registre d'état 42 et à l'entrée de commande d'un multiplexeur 2:1 portant la référence 43. Le multiplexeur 43 reçoit deux signaux d'entrée, dont l'un est un signal de déclenchement délivré sur une ligne 44 et l'autre est le signal de sortie d'un registre de commandes logicielles 45 qui contient des instructions qu'il reçoit du logiciel 38. Le signal de sortie du multiplexeur 43 est transmis par une ligne 46 à une unité pilote de sortie 47 par laquelle sont commandés les relais 111 à 116 et 211 à 216. En fonctionnement normal, tous les relais 111 à 116 et 211 à 216 sont fermés, de sorte que n'importe lequel des appareils électriques peut fonctionner si on le lui demande. En pratique, il n'est pas nécessaire que les sources d'énergie électrique de l'avion soient suffisantes pour alimenter la totalité des appareils, car les appareils ne fonctionnent pas tous en même temps. Dans ces conditions, les moniteurs de puis- sance 31 et 32 détectent que la puissance consommée par les charges en fonctionnement est inférieure à la capacité maximale des moyens d'alimentation, et le comparateur 39 délivre sur la ligne 41 un signal indiquant que de la puissance est à disposition pour des charges additionnelles s'il le faut. Cela conduit le multiplexeur 42 à délivrer le signal de sortie du registre de commandes logicielles 45 à l'unité pilote de sortie 47, qui autorise l'enclenchement de tous les relais. Durant le fonctionnement normal, toutes les charges fortement induc- tives telles que les pompes hydrauliques démarrent de manière éche- lonnée avec, entre chaque démarrage, un retard qui peut être déter- miné par un logiciel. Un retard initial est prévu avant l'enclenchement de la première charge, afin de laisser du temps pour déclencher d'autres charges à priorité plus basse, si c'est nécessaire pour prévenir une surcharge des générateurs. Le processeur 3 évalue en continu la puissance disponible dans le dispositif et, dès que l'utilisateur commande de connecter une autre charge, par exemple en actionnant l'un des commutateurs 33 et 34, le processeur détermine si une puissance suffisante est disponible ou non. Si la puissance disponible est insuffisante, le retard initial permet au dispositif de déclencher des charges à priorité moindre avant de délivrer de la puissance à la nouvelle charge. S'il y a suffisamment de puissance disponible pour la nouvelle charge, le retard associé à l'enclenchement de cette charge est nul. La deuxième charge est enclenchée avec un retard après l'enclenchement de la premiere. Le processeur calcule ce retard sur la base des propriétés inductives des charges concernées, de sorte que le retard est minimal, mais offre assez de temps pour que la pointe de courant au démarrage soit passée. Le retard prévu pour chaque charge est variable en fonction de la combinaison des charges qu'il s'agit de connecter à l'alimentation. Par exemple, on pourrait commander au même instant l'enclenchement de trois charges inductives identiques A, B et C, mais la séquence d'enclenchement pourrait être par exemple: A 1 ms après la commande, B 2 ms après la commande et C 3 ms après la commande. Toutefois, si l'on commandait l'enclenchement des charges en actionnant des commutateurs associés aux charges selon la séquence C, B, A, les retards pourraient être: C 1 ms après sa commande, B 1 ms après sa commande, et A 1 ms après sa commande. De cette manière, les retards sont maintenus à un minimum sans qu'il y ait un risque de demande excessive de puissance. Si une interruption d'alimentation survient, par exemple à cause d'une panne d'un des générateurs 10 et 20, le signal de sortie du comparateur 39 change pour indiquer qu'il n'y a plus de puissance disponible. En conséquence, le changement de ce signal sur la ligne 41 induit le multiplexeur 43 à délivrer le signal de déclenchement à l'unité pilote de sortie 47. Celle-ci déclenche ceux des relais 111 à 116 et 211 à 216 qui sont associés à des appareils à basse priorité, c'est-à-dire les appareils qui peuvent être déclenchés sans affecter l'aptitude de l'avion à voler en sécurité. Quand l'interruption survient, les moyens matériels du dispositif coupent la puissance de la charge avec un retard nul, évitant ainsi les retards inévitables avec une commande par logiciel. Si la coupure de puissance n'est que brève, ce fait est détecté par les moyens matériels dans le proces- seur 3 et indiqué au logiciel 38 par une impulsion d'entrée de courte durée. Cette impulsion est bloquée dans l'interface matériel-logiciel jusqu'à ce qu'elle soit lue et supprimée par le logiciel. Le registre d'état 42 change aussi pour indiquer au logiciel 38 qu'une inter- ruption de puissance est survenue. Le logiciel 38 répond à ceci en rechargeant dans le registre de commandes logicielles 45 un programme de démarrage échelonné pour son emploi lorsque de la puissance sera disponible par la suite. Il n'y pas besoin d'un retard après l'enclenchement d'une charge non inductive, parce qu'elle demande un courant constant au lieu d'un courant ayant une pointe initiale. Si le générateur en panne se remet à fonctionner ultérieurement, le comparateur 39 signale qu'il y a de la puissance disponible et induit le multiplexeur 43 à délivrer le contenu du registre de commandes logicielles 45 à l'unité pilote de sortie 47. Les appareils qui étaient alimentés auparavant sont alors reconnectés de manière échelonnée. Le dispositif de la présente invention permet le démarrage de charges avec un retard minimal tout en garantissant qu'il n'y ait pas de risque que plusieurs charges inductives démarrent sans retard suffisant entre elles. Dans les cas o il y a suffisamment de puissance disponible pour connecter les charges voulues sans qu'il faille y échelonner leur connexion, le dispositif est capable de détecter ce fait et de connecter toutes les charges voulues en même temps, ce qui minimise la durée pendant laquelle les charges sont déconnectées. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique comportant des moyens d'alimentation (10, 20), une pluralité de charges électriques (101 à 106, 201 à 206), une pluralité d'interrupteurs (111 à 116, 211 à 216) connectant chacun l'une des charges aux moyens d'alimentation, et un processeur (3) commandant le fonctionnement des interrupteurs, caractérisé en ce que le processeur (3) est agencé pour retarder la fermeture des interrupteurs (111 à 116, 211 à 216) quand il faut délivrer de la puissance à plusieurs des charges (101 à 106, 201 à 206), de telle manière qu'il existe un retard entre les enclenchements de différentes charges à alimenter, et en ce que le retard corres- pondant à chaque charge est variable, de sorte que le retard diffère selon la combinaison des charges à alimenter. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moniteur de puissance (31, 32) agencé pour surveiller la puis- sance consommée par les charges (101 à 106, 201 à 206), en ce que le processeur (3) est agencé pour déterminer quand la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation (10, 20), et en ce que le dispositif comporte des moyens matériels (39, 43, 47) agencés pour déconnecter une charge lorsque la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le processeur (3) est agencé pour délivrer le contenu d'une mémoire de logiciel (45) pour commander la reconnexion d'une charge (101 à 106, 201 à 206) lorsque la puissance consommée devient inférieure à la capacité des moyens d'alimentation. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémoire de logiciel (45) est chargée d'un logiciel permettant d'alimenter toutes les charges ensemble ou d'un logiciel pour éche- lonner la reconnexion des charges. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le logiciel est agencé pour reconnecter une charge sans retard quand la capacité des moyens d'alimentation est suffisante. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le processeur (3) comporte un registre de commandes logicielles (45) contenant des informations logicielles pour commander la recon- nexion de charges, une unité pilote de sortie (47) et un multiplexeur (43) ayant deux entrées, en ce que l'une des entrées du multiplexeur (43) est connectée à une sortie du registre de commandes logicielles (45) et une autre entrée est connectée à une entrée de signal de déclenchement (44), et en ce que le multiplexeur (43) est agencé pour délivrer le signal de déclenchement à l'unité pilote de sortie (47) afin de déconnecter une charge (101 à 106, 201 à 206) lorsque la puissance consommée dépasse la capacité des moyens d'alimentation (10, 20) et pour transmettre les informations logicielles à l'unité pilote de sortie (47) lorsqu'une charge doit être reconnectée. 7. Procédé pour commander la connexion et la déconnexion d'une pluralité de charges électriques (101 à 106, 201 à 206) dans un dispositif d'alimentation électrique en fonction de changements dans la relation entre la puissance consommée et la capacité de moyens d'alimentation (10, 20) du dispositif, caractérisé en ce que l'on surveille la puissance consommée dans le dispositif, on détecte quand la puissance consommée dépasse ladite capacité, on déconnecte au moins une charge (101 à 106, 201 à 206) si la puissance consommée dépasse ladite capacité, on reconnecte une charge quand la capacité dépasse la puissance consommée et l'on introduit un retard variable après la connexion d'une charge inductive avant de connecter une autre charge. 8. Procédé selon la revendication 7. caractérisé en ce que l'on fait varier le retard en fonction des propriétés inductives des charges (101 à 106, 201 à 206). 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dépassement de la capacité par la puissance consommée est détecté par des moyens matériels (39), agencés pour déconnecter une charge rapidement, et en ce que le retard variable de connexion d'une l1 charge après la connexion d'une charge inductive est commandé par un logiciel (38). 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une commande de connexion d'une charge ne produit la connexion de cette charge qu'après un retard suffisant pour permettre de déconnecter une autre charge, de moindre priorité, si ladite capacité est insuffisante.