本发明涉及对连接到供电网的电力负载的检测，尤其涉及用于检测连接到航空器的供电网的电力负载的设备和方法。
背景技术
航空器内的配电网具有金字塔结构。
首先，通过使用航空器的涡轮机供应的功率的一部分来驱动发电机而产生电力。所产生的电力供应给配电柜，配电柜使用术语也称为配电芯(distributioncore)，然后该电力被再分配到电力负载或二次配电箱。
航空器的配电芯临时连接可选电力负载是很常见的。
当连接可选负载时，必须向航空器的管理配电网的系统告知这些可选负载与配电网的连接。该信息使配电芯能够改善航空器内电力分配的管理。
为了检测连接到配电芯的电力负载的存在，一种解决方案在于对这些连接的电力负载的、在用于管理配电网的系统的存储器中的配置进行编程。
但是，这种方法存在一些缺点。
对可选电力负载的配置进行编程是一项复杂且耗时的工作，该复杂且耗时的工作可能会致使编程错误。对可选电力负载的配置进行编程必须在电力负载一连接到航空器的配电芯或者电力负载与航空器的配电芯一断开连接就立即执行。
在分配时间内，尤其是当航空器的停航时间非常短时，对可选电力负载的配置进行编程并不总是可行的。
当可选电力负载错误地连接到航空器的配电芯或故障后连接到航空器的配电芯时，管理配电网的系统不会收到存在该附加的电力负载的告警。因此，该配电芯可能会发生故障。
现有技术中已知的第二种解决方案在于，当配电网通电时，向连接到该配电网的可选电力负载短暂供电并且测量消耗的电流以确定所述电力负载是否连接到该配电网。
但是，这种方法存在一些缺点。
在向可选电力负载供电的临时阶段，根据电力负载的性质，在此临时阶段消耗的电流可能不会很显著。在这种情况下，配电系统可能无法检测到连接到配电网的电力负载。
根据电力负载的性质，向电力负载临时供电可能会损坏该电力负载或导致其发生故障。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是减少与用于检测连接到供电网的电力负载的传统方法有关的缺点。
鉴于以上所述，本发明提出了一种用于检测连接到供电网的电力负载的设备，所述设备包括用于将测试信号注入到供电网的装置和用于基于该测试信号识别连接到供电网的电力负载的存在和性质的装置。
该测试信号是一个极低的电压信号。
“极低的电压信号”理解为是指，由法国标准nfc18-510定义的信号，即具有小于50伏的电压的信号。
因此，用于注入极低电压信号的装置适合将测试信号注入与供电网的主电源分离的供电网中。
根据另一特征，所述用于将测试信号注入到所述供电网的装置包括由处理单元命令的第一开关、和极低电压源。
有利地，所述用于将测试信号注入到所述供电网的装置包括由处理单元命令的电流源、和极低电压源。
根据另一特征，所述设备包括由所述处理单元命令的第二开关，所述第一开关和所述第二开关被交替地命令。
优选地，所述用于基于该测试信号识别连接到供电网的电力负载的存在和性质的装置包括连接到处理单元的抗混叠滤波器。
本发明的另一主题是一种用于对航空器的电力负载的电力供应进行管理的控制器，所述控制器包括供电线路和连接到所述供电线路的负载检测设备。
根据本发明的控制器的一个特征，所述负载检测设备包括用于将测试信号注入到供电网的装置和用于基于所述测试信号识别连接到所述供电网的电力负载的存在和性质的装置。
优选地，所述负载检测设备并联连接在所述供电线路上。
有利地，所述供电线路包括串联连接在所述供电线路上的熔断器，连接在所述供电线路上的所述负载检测设备与所述熔断器并联。
本发明的另一主题是一种用于检测电力负载的方法，所述电力负载由供电控制器供电，所述供电控制器包括供电线路和用于检测连接到所述供电线路的电力负载的设备。
所述方法包括至少一个步骤，在所述至少一个步骤中，所述设备将测试信号注入到为电力负载(z)供电的供电线路上，所述供电线路的主电源被切断。
根据该方法的另一特征，所述设备将所述电力负载的阻抗值与预定值进行比较。
附图说明
通过阅读仅以非限制性示例的方式给出并参考附图进行的以下描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：
-图1是根据本发明的设备的示意图，该设备用于检测连接到航空器的供电网的电力负载；
-图2示出了可选负载检测设备的第一实施例；
-图3示出了根据第一实施例且取决于负载性质的负载检测设备的输出端信号的变化；
-图4示出了可选负载检测设备的第二实施例；和
-图5示出了根据第二实施例且取决于负载性质的负载检测设备的输出端信号的变化。
具体实施方式
参考图1，图1示出了用于航空器的配电电路，该配电电路包括连接到配电芯的发电机和连接到航空器的配电芯的电力负载。该配电芯包括sspc(用于固态功率控制器)供电控制器1，sspc供电控制器1用于管理对可选航电负载z的电力供应和由航空器的涡轮机驱动的发电机g，该发电机g向该航空器的配电网供应电压。该发电机g供应的电压是配电电路的主电源。发电机g的输出端连接到sspc(用于固态功率控制器)供电控制器1的输入端，并且sspc供电控制器1的输出端连接到电力负载z。
sspc供电控制器1包括开关m1、处理单元cpu和用于识别负载z的存在和性质的装置。
在工作期间，处理单元cpu发出命令信号cmd，该命令信号cmd命令开关m1的断开和闭合。
开关m1的输入端连接到发电机g的输出端，且开关m1的输出端连接到熔断器f1的第一连接端。熔断器f1的第二连接端连接到反向二极管d1的阴极、电容器c1的第一连接端和负载z的第一连接端。
“反向二极管”在这里理解成这种二极管：其内电流的流动方向相对于流经负载z的电流是相反方向。这种情况下，当负载z是感性负载并且沿该相反方向放电到所述二极管中时，参考“续流二极管”，电流流过所述二极管。这使得在开关m1断开时可以避免负载感应时在负载端子处的过电压。
电容器c1表示sspc供电控制器1的输出滤波器(未示出)的等效电容、电缆的电容以及与sspc供电控制器1的线路连接的其他元件的电容。
二极管d1的阳极、电容器c1的第二连接端以及可选负载z的第二连接端连接到与发电机g共地的接地端gnd。
用于识别负载z的存在和性质的装置与处理单元cpu交互，且该装置包括负载检测设备2。
负载检测设备2用于检测负载z与航空器的配电芯的连接和负载z的性质。该负载检测设备包括具有连接端e和s的两个端子，且与熔断器f1并联。端子s连接到开关m1的输出端，端子e连接到二极管d1的阴极。
例如，处理单元具体为处理器。但是，该处理单元可以是能够执行处理单元cpu所完成的任务的任何设备。特别地，该处理单元可以是微控制器。
可选负载检测设备2通过两个连接端pwm和adc连接到处理单元cpu。第一连接端pwm由处理单元cpu用来驱动负载检测设备2。第二连接端adc由处理单元cpu用来从负载检测设备2接收信息。
参考图2，图2示出了负载检测设备2的第一实施例。负载检测设备2的该实施例根据电压波形识别负载z的存在和性质。
在该实施例中，负载检测设备2包括频谱抗混叠滤波器ft1，该滤波器ft1的输出端s1经由连接端adc连接到处理单元cpu。电阻器r1与滤波器ft1的输入端e和开关m2连接。开关m2的另一端子连接到接地端gnd。
负载检测设备2还包括用于将极低电压测试信号注入负载的装置，该装置包括开关m3，开关m3连接到低于50伏(例如等于15伏)的极低直流电压源vcc，并且开关m3连接到电阻器r2。电阻器r2的第二端子连接到二极管d2的阳极。二极管d2的阴极连接到负载检测设备2的输出端s。
处理单元cpu的输出端pwm以互补的方式命令开关m2和m3，在连接端pwm和开关m2的命令输入端之间连接有反相器装置inv。
在工作期间，根据该第一实施例，当发电机g向电路供电时，处理单元cpu命令开关m1处于断开位置。负载z没有被供电。在主电源切断的情况下检测电力负载z。
处理单元cpu产生低频方波信号pwm，低频方波信号pwm以互补方式驱动两个开关m2和m3。
当开关m3闭合时，负载由电压源vcc供电。选择极低电压源vcc，以便对sspc供电控制器1和负载z返回之间的接地变化相对不敏感。
滤波器ft1输出端的信号s1的波形取决于可选负载z的阻抗。
信号s1通过连接端adc传送到处理单元cpu。
图3示出了负载检测设备的输出端信号s1随时间、连接到电网的负载z的性质、以及用于命令负载检测设备2的信号pwm的变化的变化。
如果在sspc供电控制器1的输出端没有连接负载z，则负载检测设备2的输出端的信号s1的变化由曲线hi-z表示，曲线hi-z在非常短的暂态之后具有等于vcc的最大值，时间常数等于电阻器r2的值和电容c1的值乘积。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有电阻性负载z，则负载检测设备2的输出端的信号s1的变化由曲线r表示。该信号的最大值在0和vcc之间，该最大值取决于电阻器r2的值和负载z的电阻性阻抗的值。负载z的阻抗和电阻器r2形成分压器电桥(bridge)。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有容性负载z，则负载检测设备2的输出端的信号s1的变化由曲线c表示。信号adc的值逐渐达到电压vcc的值。时间常数等于电阻器r2的值和可选负载z电容的值的乘积。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有感性负载z，则可选负载检测设备2的输出端的信号s1的变化由曲线l表示。
处理单元cpu对信号s1进行采样并从信号adc的波形中推导出负载z的存在和性质。
现在对可确定sspc供电控制器1是否连接有可选负载的简化方法进行描述。
选择预定的采样周期te，使得当信号被处理单元cpu获取时开关m3处于闭合位置。将所获得的采样信号的值与预定的参考值vref进行比较。如果采样信号的值低于该参考值vref，则由此推断sspc供电控制器1连接有负载z。
参考图4，图4示出了负载检测设备2的第二实施例，根据电流的波形来识别可选负载的存在和性质。
与上述元件相同的元件由相同的附图标记表示。如上所述，负载检测设备电路的连接到输出端s的分支包括源vcc、开关m3、电阻器r2和二极管d2。如上所述，这些元件彼此相邻。
开关m3和电阻器r2之间流动大小为i1的电流，且电阻器r2和二极管d2之间流动大小为i2的电流。
如上所述，负载检测设备电路的连接到输入端e的分支包括电阻器r1和开关m2。如上所述，这些元件彼此相邻。
开关m2和m3由信号pwm以互补的方式驱动。
微分器diff连接到电阻器r2的两个端子。
微分器diff的正极端子测量电流i1，微分器diff的负极端子测量电流i2。
微分器diff的输出端连接到抗混叠滤波器ft2的输入端。该滤波器ft2的输出端通过连接端adc连接到处理单元cpu，通过比较产生的信号s2流过该连接端adc。
根据该第二实施例，在工作期间，当主电源切断时也可检测可选电力负载z。
如上所述，处理单元cpu驱动两个开关m2和m3。
滤波器ft2的输出端信号s2的波形取决于可选负载z的阻抗。
图5示出了检测设备的输出电流随时间、连接到供电网的负载z的性质、以及用于命令负载检测设备2的信号pwm的变化的变化。
如果在sspc供电控制器1的输出端没有连接负载z，则输出端信号s2的电流的变化由曲线hi-z'表示。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有电阻性负载z，则输出端信号s2的电流的变化由曲线r'表示。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有容性负载z，则输出端信号s2的电流的变化由曲线c'表示。
如果在sspc供电控制器1的输出端连接有感性负载z，则输出端信号s2的电流的变化由曲线l'表示。
处理单元cpu对信号s2进行采样，并根据输出端信号s2的波形推导出负载z的存在和性质。
现在对可确定sspc供电控制器1是否连接有负载z的简化方法进行描述。
选择预定的采样周期te'，使得当信号被处理单元cpu获取时开关m3处于闭合位置。将所获得的采样信号的值与预定的参考值iref进行比较。如果采样信号的值高于该参考值iref，则由此推断sspc供电控制器1连接有负载z。
根据负载z的性质，开关m2可以通过使电容c1和负载z的电容放电而将信号s1或s2的值设置为数值0v。
在负载检测周期之后，闭合开关m2使电容器放电。其结果是，关断的sspc供电控制器1重新启动。负载检测设备的输出端信号s1和s2不会因电容器中积累的电荷的存在而偏置。
以这种方式将电容设置为零，使得可以产生多个连续的负载检测脉冲pwm以确认负载z的存在。
根据未示出的另一个实施例，用电流源替换开关m3。
如所理解的，刚刚描述的电力负载检测设备在电力负载的连接发生改变时，不需要对配电电路的结构进行编程或对该编程进行调整。而是该设备自主工作。
该检测方法以几毫安的低电流工作，这不会损坏负载z。
此外，负载检测设备可以监测熔断器f1的状态，并在对sspc供电控制器1的干预之后验证电路的完整性，而无需由发电机g向负载z供电。
最后，处理单元cpu可以包含指令，这些指令通过将电压s1或s2的值与对应于预定阻抗值的预定电压值进行比较，可以将负载z的阻抗值与预定阻抗值进行比较。