Brevet FR2724781A1 — publié le 19960322

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ELECTRIQUE ET SON PROCEDE DE COMMANDE L'invention concerne un dispositif d'alimentation électrique comportant au moins un générateur d'alimentation et un contrôleur agencé pour surveiller le fonctionnement du ou de chaque générateur. L'invention concerne également un procédé de commande d'un tel dispositif d'alimentation électrique. L'invention se rapporte plus particulièrement, mais pas exclusi- vement, à des systèmes d'alimentation électrique d'aéronefs. Les aéronefs ont généralement au moins deux générateurs d'alimentation électrique, pour que l'aéronef puisse voler en sécurité même si l'un des générateurs tombe en panne. Dans la plupart des aéronefs, les générateurs sont capables d'alimenter en continu la totalité des équipements électriques de l'aéronef, même si tous les équipements fonctionnent à leur puissance maximale. Comme il est rare que les équipements d'un aéronef fonctionnent à leur puissance maximale, la capacité du générateur dépasse habituellement ce qui est nécessaire dans la plupart des situations. Il en résulte que le poids des générateurs et du câblage associé est supérieur à ce qui est strictement nécessaire et représente un charge superflue dans l'aéronef. Jusqu'à maintenant, les dispositifs et procédés de commande d'alimentation électrique dans un aéronef n'ont pas permis de réduire la capacité des générateurs de l'aéronef sans risquer de compromettre sa sécurité. On utilise aussi des dispositifs d'alimentation électrique dans d'autres applications que les aéronefs et, là o il est essentiel de garantir la capacité de fourniture d'une puissance continue à tous les niveaux de charge, cela peut conduire à un excès de capacité et de coût. La présente invention a pour but de créer un dispositif et un procédé permettant de remédier dans une mesure substantielle aux inconvénients évoqués ci-dessus. Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu un dispositif d'alimentation électrique du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que le contrôleur est agencé pour surveiller la puissance demandée de chaque générateur et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée, en ce que le contrôleur comporte une mémoire o sont enregistrées des relations entre la puissance demandée de chaque générateur et la durée pour laquelle cette puissance peut être demandée en sécurité, en ce que le contrôleur est agencé pour mémo- riser un historique du fonctionnement du ou de chaque générateur, et en ce que le contrôleur est agencé pour déconnecter une charge du ou de chaque générateur dans le cas o de la puissance est demandée à un niveau et pendant une durée dépassant une limite de sécurité enregistrée dans la mémoire et pour reconnecter une charge lorsque la puissance demandée du ou de chaque générateur et son historique de fonctionnement indiquent que c'est possible en sécurité. De préférence, ladite mémoire du contrôleur contient des informations relatives au comportement thermo-électrique du ou de chaque géné- rateur et le contrôleur est agencé pour reconnecter une charge seulement lorsque ces informations indiquent que la température du générateur a baissé jusqu'à un niveau de sécurité. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un dispositif d'alimentation électrique comportant au moins un générateur d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur agencé pour surveiller la puissance demandée du ou de chaque générateur et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée, et un capteur de température agencé pour détecter la température du ou de chaque générateur, en ce que le contrôleur est agencé pour mémo- riser des relations entre la puissance demandée de chaque générateur et la durée pour laquelle cette puissance peut être demandée en sécurité, et en ce que le contrôleur est agencé pour déconnecter une charge du ou de chaque générateur dans le cas o de la puissance est demandée à un niveau et pendant une durée dépassant une limite de sécurité enregistrée dans la mémoire et pour reconnecter une charge lorsque la puissance demandée du ou de chaque générateur et la température de celui-ci indiquent que c'est possible en sécurité. Le dispositif comporte de préférence deux générateurs, qui sont chacun connectés pour délivrer de la puissance à une barre omnibus respective, au moins une charge étant connectée à l'une des barres omnibus et au moins une autre charge étant connectée à l'autre barre omnibus. Le dispositif peut comporter une liaison d'interconnexion entre les deux barres omnibus et un interrupteur d'interconnexion sur ladite liaison, le contrôleur étant agencé pour ouvrir l'interrupteur d'interconnexion lorsqu'il détecte une panne de l'un des générateurs, de façon que la ou chaque charge connectée à la barre omnibus associée au générateur en panne reçoive de la puissance de l'autre générateur. Une forme de réalisation avantageuse consiste en ce que la ou chaque charge est connectée au générateur ou à l'un des générateurs par l'intermédiaire d'un relais, et en ce que le ou chaque relais est connecté au contrôleur, de sorte que le contrôleur commande l'alimentation de la charge par commutation du relais. Selon encore un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de commande d'un dispositif d'alimentation électrique, dans lequel on surveille la puissance demandée à un générateur, on compare la puis- sance demandée avec une ou plusieurs valeurs mémorisées de puis- sance de sécurité, on mesure la durée pendant laquelle la puissance demandée dépasse une valeur de puissance de sécurité, on compare ladite durée avec une valeur mémorisée de durée pour laquelle la puissance demandée peut dépasser la valeur de puissance de sécu- rité, on déconnecte une charge si ladite durée dépasse la valeur mémorisée de durée, on détermine une valeur représentative de la diminution de température du générateur après déconnexion de la charge, et l'on reconnecte la charge lorsque la puissance demandée et la valeur représentative de température ont baissé jusqu'à des niveaux de sécurité respectifs. La valeur représentative de la diminution de température peut être déterminée à partir d'une mémoire contenant des informations rela- tives au comportement thermo-électrique du générateur. En variante, la valeur représentative de la diminution de température peut être déterminée à partir d'un capteur de température agencé pour détecter la température effective du générateur. On décrira maintenant à titre d'exemple un dispositif d'alimentation électrique d'un avion et son procédé de commande selon l'invention, en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente schématiquement le dispositif, et la figure 2 illustre le fonctionnement du dispositif. Le dispositif d'alimentation électrique représenté à la figure 1 comporte deux générateurs électriques 10 et 20 ayant chacun une puissance nominale continue de 120 kVA. Les générateurs 10 et 20 peuvent tous deux être surchargés en sécurité pendant des durées limitées. Entre 120 et 135 kVA, les générateurs peuvent fonctionner en sécurité pendant 5 minutes. Entre 135 et 180 kVA, les géné- rateurs peuvent fonctionner en sécurité pendant 5 secondes. Les générateurs ne devraient pas fonctionner au-dessus de 180 kVA pendant plus de 5 millisecondes. Le générateur gauche 10 est connecté à un barre omnibus gauche 11, tandis que le générateur droit est connecté à une barre omnibus droite 21. Les deux barres omnibus 11 et 21 sont isolées électri- quement l'une de l'autre, mais peuvent être interconnectées au moyen d' une liaison d' interconnexion 3 munie d' un interrupteur d'interconnexion 4, si l'un des générateurs tombe en panne, afin que l'autre générateur puisse alimenter la barre omnibus du générateur en panne. Divers équipements électriques formant des charges consommatrices à 115 sont connectés à la barre omnibus gauche 11 par l'intermédiaire de relais respectifs 120 à 125. De même, des charges consommatrices 210 à 215 sont connectées à la barre omnibus droite 21 par l'intermédiaire de relais respectifs 220 à 225. Le dispositif comporte une unité de surveillance et de commande dite contrôleur 30 ayant un étage de sortie 32 connecté aux relais 120 à et 220 à 225 pour commander leur fonctionnement. Le contrôleur commande aussi le fonctionnement de l'interrupteur d'interconnexion 4. Le contrôleur 30 comporte une mémoire 31 contenant des informations indiquant la puissance qui peut être demandée en sécurité aux générateurs 10 et 20 et la durée pendant laquelle cette puissance peut être demandée. Les deux générateurs 10 et 20 sont équipés de capteurs de puissance respectifs 18 et 28 qui mesurent la puissance demandée aux générateurs. Ces informations sont transmises au contrôleur 30 par des lignes 18' et 28'. La mémoire 31 mémorise aussi des informations relatives à l'historique du fonctionnement des générateurs 10 et 20, en particulier la puis- sance demandée à chaque générateur et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée. Ces informations peuvent être mémo- risées en continu ou seulement quand les générateurs sont sur- chargés. La mémoire 31 contient aussi des informations relatives au fonctionnement des générateurs et, en particulier, des informations relatives au comportement thermo-électrique des générateurs, c'est-à- dire à quelle vitesse ils s'échauffent pendant une surcharge et à quelle vitesse ils se refroidissent après délestage. La figure 2 illustre un exemple de surcharge d'un générateur. La partie gauche de la courbe en traits continus montre une augmen- tation de la puissance demandée à l'un des générateurs 10 et 20 au- delà du niveau de 120 kVA, jusqu'à environ 123 kVA. Quand la puis- sance dépasse le niveau de 120 kVA pendant plus de 5 minutes, le contrôleur 30 déleste progressivement la charge pour ramener la demande de puissance au-dessous de 120 kVA. Il le fait en ouvrant sélectivement certains des relais 120 à 125 ou 220 à 225 connectant la barre omnibus 11 ou 21 à des équipements de moindre importance, tels que la cuisine de l'avion. La déconnexion est faite dans une mesure suffisante pour que la puissance demandée au générateur tombe à un niveau de sécurité, comme le représente la baisse de la ligne continue. Par contre, la ligne en traits interrompus représente le comportement thermique du générateur. On voit que la température des enroulements du générateur décroît jusqu'à un niveau de sécurité plus lentement que la puissance demandée au générateur. Si l'on reconnectait la charge au générateur 10 ou 20 immédiatement après que la charge totale soit tombée à un niveau sûr, la température des enroulements du générateur serait encore supérieure au niveau de sécurité et la reconnexion de la charge additionnelle ferait monter la température des enroulements au- dessus du niveau de sécurité à cause de la chaleur résiduelle dans les enroulements, en dépit de la baisse de la puissance au-dessous du niveau de sécurité. Le contrô- leur 30 utilise les informations relatives à l'historique et au compor- tement thermo-électrique des générateurs pour déterminer qu'une charge additionnelle peut être connectée au générateur seulement à partir d'un point A o la température des enroulements a baissé au- dessous d'un niveau équivalent à une charge permanente de 120 kVA. De manière analogue, la partie de droite de la figure 2 montre une élévation de puissance au-dessus du niveau de 135 kVA, tandis que la ligne en traits interrompus montre comment la baisse de tempé- rature dans les enroulements est en retard par rapport à la réduction de la puissance au-dessous de 120 kVA. Dans ce cas, une charge additionnelle peut être connectée en sécurité au générateur seulement à partir du point B. Le dispositif décrit ci-dessus utilise des connaissances relatives au fonctionnement des générateurs 10 et 20 et à la charge demandée aux générateurs pendant certaines durées pour prédire comment la tempé- rature des enroulements des générateurs va décroître. Dans une autre réalisation, on peut prévoir que les générateurs comportent des capteurs de température d'enroulements 16 et 26 pour délivrer des signaux représentant la température des enroulements, afin qu'une charge additionnelle ne soit pas connectée à un générateur jusqu'à ce que sa température mesurée soit revenue à un niveau de sécurité. Bien qu'on ait déjà réalisé des dispositifs de gestion de puissance capables de répondre à une surcharge d'un générateur en le délestant, il n'était alors pas directement possible de poursuivre le fonctionnement pendant la période de surcharge o, en réalité, le générateur peut assumer une telle surcharge en toute sécurité pendant une durée prédéterminée. Il en résultait donc des délestages qui n'étaient pas nécessaires. De plus, avec les dispositifs anté- rieurs, on ne pouvait pas rétablir facilement la charge dès qu'une puissance suffisante redevenait disponible. Par exemple, si l'un des générateurs était déconnecté pendant une brève période avec pour effet de déconnecter la cuisine, auparavant cela signifiait que la cuisine restait déconnectée pendant tout le reste du vol, bien qu'une puissance suffisante puisse être à disposition après quelques minutes. La présente invention permet de rétablir en toute sécurité la puis- sance d'alimentation des équipements quand cela peut se faire sans risque de dommages. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique comportant au moins un géné- rateur d'alimentation et un contrôleur agencé pour surveiller le fonctionnement du ou de chaque générateur, caractérisé en ce que le contrôleur (30) est agencé pour surveiller la puissance demandée de chaque générateur (10, 20) et la durée pendant laquelle cette puis- sance est demandée, en ce que le contrôleur (30) comporte une mémoire (31) o sont enregistrées des relations entre la puissance demandée de chaque générateur (10, 20) et la durée pour laquelle cette puissance peut être demandée en sécurité, en ce que le contrô- leur (30) est agencé pour mémoriser un historique du fonctionnement du ou de chaque générateur, et en ce que le contrôleur (30) est agencé pour déconnecter une charge (110 à 115, 210 à 215) du ou de chaque générateur (10, 20) dans le cas o de la puissance est demandée à un niveau et pendant une durée dépassant une limite de sécurité enregistrée dans la mémoire (31) et pour reconnecter une charge lorsque la puissance demandée du ou de chaque générateur et son historique de fonctionnement indiquent que c'est possible en sécurité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite mémoire (31) du contrôleur (30) contient des informations relatives au comportement thermo-électrique du ou de chaque générateur (10, 20) et en ce que le contrôleur est agencé pour reconnecter une charge seulement lorsque ces informations indiquent que la température du générateur a baissé jusqu'à un niveau de sécurité. 3. Dispositif d'alimentation électrique comportant au moins un géné- rateur d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur (30) agencé pour surveiller la puissance demandée du ou de chaque générateur (10, 20) et la durée pendant laquelle cette puissance est demandée, et un capteur de température (16, 26) agencé pour détecter la température du ou de chaque générateur, en ce que le contrôleur (30) est agencé pour mémoriser des relations entre la puissance demandée de chaque générateur (10, 20) et la durée pour laquelle cette puissance peut être demandée en sécurité, et en ce que le contrôleur (30) est agencé pour déconnecter une charge (110 à , 210 à 215) du ou de chaque générateur (10, 20) dans le cas o de la puissance est demandée à un niveau et pendant une durée dépassant une limite de sécurité enregistrée dans la mémoire (31) et pour reconnecter une charge lorsque la puissance demandée du ou de chaque générateur et la température de celui- ci indiquent que c'est possible en sécurité. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux générateurs (10, 20), qui sont chacun connectés pour délivrer de la puissance à une barre omnibus respec- tive (11, 21), et en ce qu'au moins une charge (110 à 115) est connectée à l'une (11) des barres omnibus et au moins une autre charge (210 à 215) est connectée à l'autre barre omnibus (21). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une liaison d'interconnexion (3) entre les deux barres omnibus (11, 21) et un interrupteur d'interconnexion (4) sur ladite liaison, et en ce que le contrôleur (30) est agencé pour ouvrir l'interrupteur d'interconnexion (4) lorsqu'il détecte une panne de l'un des géné- rateurs (10, 20), de façon que la ou chaque charge (110 à 115 ou 210 à 215) connectée à la barre omnibus (11 ou 21) associée au géné- rateur en panne (10 ou 20) reçoive de la puissance de l'autre géné- rateur. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque charge (110 à 115, 210 à 215) est connectée au générateur ou l'un des générateurs (10, 20) par l'intermédiaire d'un relais (120 à 125, 220 à 225), et en ce que le ou chaque relais est connecté au contrôleur (30), de sorte que le contrôleur commande l'alimentation de la charge par commutation du relais. 7. Procédé de commande d'un dispositif d'alimentation électrique, dans lequel on surveille la puissance demandée à un générateur (10, 20), on compare la puissance demandée avec une ou plusieurs valeurs mémorisées de puissance de sécurité, on mesure la durée pendant laquelle la puissance demandée dépasse une valeur de puissance de sécurité, on compare ladite durée avec une valeur mémorisée de durée pour laquelle la puissance demandée peut dépasser la valeur de puissance de sécurité, on déconnecte une charge (110 à 115, 210 à 215) si ladite durée dépasse la valeur mémorisée de durée, on déter- mine une valeur représentative de la diminution de température du générateur (10, 20) après déconnexion de la charge, et l'on recon- necte la charge lorsque la puissance demandée et la valeur représen- tative de température ont baissé jusqu'à des niveaux de sécurité respectifs. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur représentative de la diminution de température est déterminée à partir d'une mémoire (31) contenant des informations relatives au comportement thermo-électrique du générateur (10, 20). 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur représentative de la diminution de température est déterminée à partir d'un capteur de température (16, 26) agencé pour détecter la température effective du générateur (10, 20).