Brevet FR3129377A1 — publié le 20230526

La présente invention concerne une installation (100) de fourniture d’énergie dans un aéronef, comportant : - un bus continu (112) ; - au moins une source électrique basse pression (116 BP ) et au moins au moins une source électrique haute pression (116 HP ). L’installation (100) comporte en outre : - un système (108, 122 BP , 122 HP ) de calcul d’un gain de statisme (K BP , K HP ) pour chaque source électrique (116 BP , 116 HP ), à partir d’au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine (102) ; et - pour chaque source électrique (116 BP, 116 HP ), un module (120 BP , 120 HP ) de commande de la source électrique (116 BP , 116 HP ) considérée, conçu pour mettre en œuvre une régulation de statisme à partir du gain de statisme (K BP , K HP ) calculé pour la source électrique (116 BP , 116 HP ) considérée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 FOURNITURE D’ENERGIE DANS UN AERONEF UTILISANT UN CONTRÔLE DE STATISME Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une installation de fourniture d’énergie dans un aéronef, un aéronef comportant une telle installation, ainsi qu’un procédé correspondant. Arrière-plan technologique Il est connu de l’état de la technique de prévoir, dans un aéronef, une installation de fourniture d’énergie du type comportant : un bus continu auquel au moins une charge électrique est destinée à être connectée ; plusieurs sources électriques incluant : au moins une source électrique dite basse pression conçue pour prélever de la puissance d’un corps basse pression d’une turbomachine de l’aéronef, afin de fournir un courant au bus continu, et au moins une source électrique dite haute pression conçue pour prélever de la puissance d’un corps haute pression de la turbomachine de l’aéronef, afin de fournir un courant au bus continu. Il peut être souhaité de prévoir une régulation des sources électriques qui soit robuste et qui ne gêne sensiblement pas le fonctionnement de la turbomachine. Il est donc proposé une installation de fourniture d’énergie dans un aéronef, du type précité, caractérisé en ce qu’elle comporte en outre : un système de calcul d’un gain de statisme pour chaque source électrique basse pression et chaque source électrique haute pression, à partir d’au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine ; et pour chaque source électrique basse pression et chaque source électrique haute pression, un module de commande de la source électrique considérée, conçu pour mettre en œuvre une régulation par statisme à partir du gain de statisme calculé pour la source électrique considérée. Grâce à l’invention, il est possible de mettre en œuvre une régulation décentralisée, c’est-à-dire indépendante d’une source électrique à l’autre. Ainsi, la régulation est robuste à la perte d’une des sources. En outre, le fait que les gains de statisme sont calculés à partir d’au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine permet de les définir en accord avec le point de fonctionnement souhaité, de sorte que la régulation ne gêne sensiblement pas le fonctionnement de la turbomachine. Une installation de fourniture d’énergie selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, dans n’importe quelle combinaison techniquement possible. De façon optionnelle, la au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine comporte au moins un parmi : un débit d’entrée de carburant et/ou un débit d’entrée d’air dans une chambre de combustion de la turbomachine, une vitesse de rotation du corps basse pression, une vitesse de rotation du corps haute pression, une température d’entrée d’air et/ou d’entrée de carburant et/ou de gaz d’échappement sortant de la chambre de combustion. De façon optionnelle également, le système de calcul des gains de statisme comporte : - un contrôleur de la turbomachine conçu pour définir un ratio entre le prélèvement de puissance du corps haute pression par la ou les sources électriques haute pression et le prélèvement de puissance du corps basse pression par la ou les sources électriques basse pression, à partir de la ou des caractéristiques de fonctionnement de la turbomachine ; et - pour chaque source électrique, un module de calcul, à partir du ratio, du gain de statisme de la source électrique considérée, afin que le ratio soit respecté. De façon optionnelle également, le contrôleur est conçu pour fournir des données dite de puissance représentatives d’une puissance mécanique maximale basse pression pouvant être prélevée sur le corps basse pression et d’une puissance mécanique maximale haute pression pouvant être prélevée sur le corps haute pression, et chaque module de calcul est conçu pour calculer le gain de statisme associé à partir des données de puissance, afin que la puissance mécanique prélevée du corps basse pression reste inférieure ou égale à la puissance mécanique maximale basse pression et que la puissance mécanique prélevée du corps haute pression reste inférieure ou égale à la puissance mécanique maximale haute pression. De façon optionnelle également, chaque module de calcul est conçu pour calculer le gain de statisme associé de manière à maximiser une somme des courants pouvant être respectivement fournis par les sources électriques, lorsque le bus continu présente une tension de bus minimale prédéfinie par la régulation de statisme. De façon optionnelle également, l’installation comporte plusieurs sources électriques haute pression et/ou plusieurs sources électriques basse pression, et le module de calcul de chaque source électrique haute pression, respectivement basse pression, est conçu pour calculer le gain de statisme associé à partir d’un ratio entre, d’une part, le courant fourni par la source haute pression, respectivement basse pression, considérée et, d’autre part, une somme des courants respectivement fournis par toutes les sources électriques haute pression, respectivement basse pression. De façon optionnelle également, chaque module de calcul est conçu pour calculer le gain de statisme de la source électrique haute pression comme le produit du ratio par une constante et le gain de statisme de la source électrique basse pression comme le produit du complémentaire à un du ratio par la constante. De façon optionnelle également, chaque module de commande est conçu pour : - calculer un courant de référence à partir du gain de statisme associé ; - calculer, à partir des données de puissance, un courant maximal pouvant être fourni par la source électrique associée ; et - limiter le courant de référence au courant maximal. Il est également proposé un aéronef comportant une installation selon l’invention. Il est également proposé un procédé de fourniture d’énergie dans un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte : - le calcul, à partir d’au moins une mesure d’au moins une caractéristique de fonctionnement d’une turbomachine, d’un gain de statisme pour : chaque source électrique dite basse pression conçue pour prélever de la puissance d’un corps basse pression de la turbomachine de l’aéronef, afin de fournir un courant à un bus continu auquel au moins une charge électrique est destinée à être connectée, et chaque source électrique dite haute pression conçue pour prélever de la puissance d’un corps haute pression de la turbomachine de l’aéronef, afin de fournir un courant au bus continu ; et - pour chaque source électrique basse pression et chaque source électrique haute pression, la mise en œuvre d’une régulation de statisme à partir du gain de statisme calculé pour la source électrique considérée. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue simplifiée d’une installation selon l’invention de fourniture d’énergie dans un aéronef, la est une vue fonctionnelle de modules de commande de deux sources électriques respectivement couplées à un corps basse pression et un corps haute pression d’une turbomachine, pour fournir des courants à un bus continu, les modules de commande mettant en œuvre une régulation par statisme, la est une vue fonctionnelle d’un module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande de la source électrique couplée au corps basse pression, la est une vue fonctionnelle d’un module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande de la source électrique couplée au corps haute pression, la est une courbe illustrant la relation entre les gains de statisme pour respecter une répartition souhaitée entre le prélèvement de puissance mécanique sur le corps basse pression et le prélèvement de puissance mécanique sur le corps haute pression, dans un premier cas de fonctionnement, la illustre les courants fournis par les sources électriques en fonction d’une tension du bus continu, dans le premier cas de fonctionnement, la est une courbe illustrant la relation entre les gains de statisme pour respecter une répartition souhaitée entre le prélèvement de puissance mécanique sur le corps basse pression et le prélèvement de puissance mécanique sur le corps haute pression, dans un deuxième cas de fonctionnement, la illustre les courants fournis par les sources électriques en fonction de la tension du bus continu, dans le deuxième cas de fonctionnement, la est une vue simplifiée d’une autre installation selon l’invention de fourniture d’énergie dans un aéronef, avec plusieurs sources électriques couplées au corps haute pression, la est une vue fonctionnelle d’un module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande d’une des sources électriques couplées au corps haute pression, la est une vue fonctionnelle d’un module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande de l’autre des sources électriques couplées au corps haute pression, la est une vue fonctionnelle d’une alternative des modules de commande, la est une vue fonctionnelle d’une alternative de module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande de la source électrique couplée au corps basse pression, la est une vue fonctionnelle d’une alternative de module de calcul d’un gain de statisme pour le module de commande de la source électrique couplée au corps haute pression, et la illustre les courants fournis par les sources électriques en fonction de la tension du bus continu, dans l’alternative des figures 12 à 14. Installation (100 ; 900) de fourniture d’énergie dans un aéronef, comportant : un bus continu (112) auquel au moins une charge électrique (114) est destinée à être connectée ; plusieurs sources électriques (116 BP , 116 HP ; 116 BP , 116 HP1 , 116 HP2 ) incluant : au moins une source électrique dite basse pression (116 BP ) conçue pour prélever de la puissance d’un corps basse pression (104) d’une turbomachine (102) de l’aéronef, afin de fournir un courant (I BP ) au bus continu (112), et au moins une source électrique dite haute pression (116 HP ; 116 HP1 , 116 HP2 ) conçue pour prélever de la puissance d’un corps haute pression (106) de la turbomachine (102) de l’aéronef, afin de fournir un courant (I HP ; I HP1 , I HP2 ) au bus continu (112) ; caractérisé en ce qu’elle comporte en outre : un système (108, 122 BP , 122 HP ; 108, 122 BP , 122 HP 1 , 122 HP2 ) de calcul d’un gain de statisme (K BP , K HP ; K BP , K HP 1 , K HP2 ) pour chaque source électrique basse pression (116 BP ) et chaque source électrique haute pression (116 HP ; 122 HP 1 , 122 HP2 ), à partir d’au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine (102) ; et pour chaque source électrique basse pression (116 BP ) et chaque source électrique haute pression (116 HP ; 122 HP 1 , 122 HP2 ), un module (120 BP , 120 HP ; 120 BP , 120 HP 1 , 120 HP2 ) de commande de la source électrique (116 BP , 116 HP ; 116 BP , 116 HP 1 , 116 HP2 ) considérée, conçu pour mettre en œuvre une régulation de statisme à partir du gain de statisme (K BP , K HP ; K BP , K HP 1 , K HP2 ) calculé pour la source électrique (116 BP , 116 HP ; 116 BP , 116 HP 1 , 116 HP2 ) considérée. Installation (100) selon la revendication 1, dans lequel la au moins une caractéristique de fonctionnement de la turbomachine (102) comporte au moins un parmi : un débit d’entrée de carburant et/ou un débit d’entrée d’air dans une chambre de combustion de la turbomachine (102), une vitesse de rotation du corps basse pression (104), une vitesse de rotation du corps haute pression (106), une température d’entrée d’air et/ou d’entrée de carburant et/ou de gaz d’échappement sortant de la chambre de combustion. Installation (100 ; 900) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le système (108, 122 BP , 122 HP ; 108, 122 BP , 122 HP 1 , 122 HP2 ) de calcul des gains de statisme (K BP , K HP ; K BP , K HP 1 , K HP2 ) comporte : un contrôleur (108) de la turbomachine (102) conçu pour définir un ratio (S) entre le prélèvement de puissance du corps haute pression (106) par la ou les sources électriques haute pression (116 HP ) et le prélèvement de puissance du corps basse pression (104) par la ou les sources électriques basse pression (116 BP ), à partir de la ou des caractéristiques de fonctionnement de la turbomachine (102) ; et pour chaque source électrique (116 BP , 116 HP ; 116 BP , 116 HP 1 , 116 HP 2 ), un module (122 BP , 122 HP ; 122 BP , 122 HP 1 , 122 HP 2 ) de calcul, à partir du ratio (S), du gain de statisme (K BP , K HP ; K BP , K HP 1 , K HP2 ) de la source électrique (116 BP , 116 HP ; 116 BP , 116 HP 1 , 116 HP 2 ) considérée, afin que le ratio (S) soit respecté. Installation (100 ; 900) selon la revendication 3, dans laquelle le contrôleur (108) est conçu pour fournir des données dite de puissance représentatives d’une puissance mécanique maximale basse pression (P BPmax_meca ) pouvant être prélevée sur le corps basse pression (104) et d’une puissance mécanique maximale haute pression (P H Pmax_meca ) pouvant être prélevée sur le corps haute pression (106), et dans laquelle chaque module de calcul (122 BP , 122 HP ) est conçu pour calculer le gain de statisme (K BP , K HP ) associé à partir des données de puissance, afin que la puissance mécanique prélevée du corps basse pression (104) reste inférieure ou égale à la puissance mécanique maximale basse pression (P BPmax_meca ) et que la puissance mécanique prélevée du corps haute pression (104) reste inférieure ou égale à la puissance mécanique maximale haute pression (P H Pmax_meca ). Installation (100 ; 900) selon la revendication 4, dans lequel chaque module de calcul (122 BP , 122 HP ) est conçu pour calculer le gain de statisme (K BP , K HP ) associé de manière à maximiser une somme des courants (I BP max , I HP max ) pouvant être respectivement fournis par les sources électriques (116 BP , 116 HP ), lorsque le bus continu (112) présente une tension de bus minimale (U DCmin ) prédéfinie par la régulation de statisme. Installation (900) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant plusieurs sources électriques haute pression (116 HP1 , 116 HP2 ) et/ou plusieurs sources électriques basse pression, et dans laquelle le module de calcul (122 HP1 , 122 HP2 ) de chaque source électrique haute pression (116 HP1 , 116 HP2 ), respectivement basse pression, est conçu pour calculer le gain de statisme (K HP1 , K HP2 ) associé à partir d’un ratio (s1, s2) entre, d’une part, le courant (I HP1 , I HP2 ) fourni par la source haute pression (116 HP1 , 116 HP2 ), respectivement basse pression, considérée et, d’autre part, une somme des courants (I HP1 , I HP2 ) respectivement fournis par toutes les sources électriques haute pression (116 HP1 , 116 HP2 ), respectivement basse pression. Installation (100 ; 900) selon la revendication 4, dans lequel chaque module de calcul (122 BP , 122 HP ) est conçu pour calculer le gain de statisme (K H P ) de la source électrique haute pression (116 H P ) comme le produit du ratio (S) par une constante et le gain de statisme (K BP ) de la source électrique basse pression (116 BP ) comme le produit du complémentaire à un du ratio (S) par la constante. Installation (100 ; 900) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque module de commande (120 BP , 120 HP ) est conçu pour : calculer un courant de référence (I BP *, I HP *) à partir du gain de statisme (K BP , K HP ) associé ; calculer, à partir des données de puissance, un courant maximal (I BPmax , I HPmax ) pouvant être fourni par la source électrique (116 BP , 116 HP ) associée ; et limiter le courant de référence (I BP *, I HP *) au courant maximal (I BPmax , I HPmax ). Aéronef comportant une installation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Procédé de fourniture d’énergie dans un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte : le calcul, à partir d’au moins une mesure d’au moins une caractéristique de fonctionnement d’une turbomachine (102), d’un gain de statisme (K BP , K HP ) pour : chaque source électrique dite basse pression (116 BP ) conçue pour prélever de la puissance d’un corps basse pression (104) de la turbomachine (102) de l’aéronef, afin de fournir un courant (I BP ) à un bus continu (112) auquel au moins une charge électrique (114) est destinée à être connectée, et chaque source électrique dite haute pression (116 HP ) conçue pour prélever de la puissance d’un corps haute pression (106) de la turbomachine (102) de l’aéronef, afin de fournir un courant (I H P ) au bus continu (112) ; et pour chaque source électrique basse pression (116 BP ) et chaque source électrique haute pression (116 HP ), la mise en œuvre d’une régulation de statisme à partir du gain de statisme (K BP , K HP ) calculé pour la source électrique (116 BP , 116 HP ) considérée.