模块化装备中心固态初级电力切换网络的制作方法
【技术领域】
[0001]本文提出的实施例的领域被指向模块化交通工具机构，且更特别地，被指向分布式电力和数据飞行器结构内的电力切换。
【背景技术】
[0002]大多数商用飞行器具有一个或多个集中的装备底座用于容纳电力和通信装备。电力和数据自集中的装备底座被分配遍及整个飞行器以控制飞行器内的所有功能。集中的装备底座彼此移位跨越飞行器内的一个或多个区段间断处。通常地，一个集中的装备底座在前部区段内，而另一个集中的装备底座在飞行器的后部区段内。
[0003]由主推进发动机驱动的发电机生成用于飞行器的三相初级电力。初级电力首先被路由到后部装备底座，并且然后通过飞行器到达前部装备底座。然后初级电力被集中配置为分配遍及到飞行器的其余部分以服务各种装备负荷。装备底座内的集中的总线电力控制单元控制遍及飞行器的所有电力功能。在集中转换之后，次级电力被路由到远程电力分配单元以服务遍及飞行器的装备负荷或者直接被路由到装备负荷。
[0004]飞行器所有的功能都依靠集中电力和通信装备。如果来自集中装备底座的任一电力或数据被切断，则接收装备进入备用状态，对于机组人员来说，该备用状态使得相应系统的状态变得难以确定。同样地，由于在高峰时间期间往返集中通信装备的高带宽需求，通信网络的基干必须是极大的。
[0005]复合材料飞行器不具有铝质机架以用作返回电流路径或网络。因此，不是必须添加线路的复杂网络以为所有的电路提供电流返回路径，就是必须添加专用返回线路以用于每个装备负荷。例如，必须添加沿着复合材料飞行器的长度纵向延伸并且横跨复合材料飞行器的宽度的导线。这种解决方案给复合材料飞行器增加了成本、制造和维护复杂度、增加的电压降以及不理想的重量。因而，通过使线路最小化而减少复合材料飞行器内的重量的尝试已经被复合材料飞行器中增加的避雷组件和其他原因的需要抵消。
[0006]传统飞行器的铝质机架(例如组成框架或蒙皮或其组合的组件)和飞行器的任何其他的导电金属结构被绑定到一起以形成用于将电压参考点返回到源分配接地点的电流返回网络。电流返回网络还提供避雷和人员安全保护通道。然而，在机架可由绝缘材料形成的复合材料飞行器内，从发电机到前部和后部装备底座、到远程电力分配单元和它们服务的装备负荷、以及通过电流返回网络回到前部装备底座的线路的路由创建了大型线路回路。在复合材料飞行器内，在某些条件下对飞行器的雷击期间，这种长的线路回路可以引起大电流。为了处理这种顾虑，线路回路可以被屏蔽，但是这种大型线路回路和它的屏蔽将不理想地在飞行器内贡献大量的重量。
[0007]商用飞行器可以按照分离的区段被制造，所述区段然后被连接到一起以装配成完整的飞行器。在飞行器内的各种系统可以具有跨越多个区段分布的组件。在区段被最终装配到一起之前，在区段内的许多组件被安装和测试以确认它们被正确装配。因此，为了测试和验证区段，还没有存在于建造序列中的部分系统必须被仿真。一旦已经测试了区段安装，就能够执行形成飞行器的区段的最终装配，所述最终装配将对发现的错误进行修复，在该阶段后，由于有限的可达性，纠正将会更困难。
[0008]在当今的飞行器内，最终装配是如此耗时的过程的一个原因是由于相邻区段间的大量的初级和次级电力连接和大量的数据连接。能够以更快的速率和顺序建造成完整的飞行器的飞行器可以通过在建造周期早期的功能性测试系统以及通过使飞行器线路的重量和复杂度最小化而被更迅速地填充，因而消除了对位于飞行器的其他部分内的某些装备进行仿真的需要，减少了跨越区段间断处的连接的数量，消除了集成面板。
[0009]本文的公开内容提出了关于这些和其他的考虑因素。
【发明内容】
[0010]应该意识到该
【发明内容】
被提供以用简化的形式介绍将在以下【具体实施方式】中被进一步描述的选择的概念。该
【发明内容】
不意在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0011]根据本文公开的一个实施例，提供了用于与交通工具一起使用的初级电力切换网络。电力切换网络包括被空间地分配遍及交通工具的模块化装备中心(MEC)。每个MEC被配置为初级电力输入端以便接收分布式的初级电力。遍及交通工具的装备负荷由最近的MEC服务。初级电力切换网络还包括一个或多个MEC内的初级电力切换网络设备(PPSND)。PPSND具有相对于彼此共有的配置，以便每个PPSND包括至少一个共有的电力输入源和共有的电力输出端。
[0012]根据本文公开的另一实施例，提供了用于与交通工具一起使用的固态初级电力切换网络。电力切换网络包括被空间地分配遍及交通工具的第一和第二 MEC。第一和第二初级电源分配多相电力到第一和第二 MEC。遍及交通工具的装备负荷由最近的第一和第二 MEC服务。每个第一和第二 MEC内的PPSND相对于彼此共享共有的配置，以便每个PPSND包括共有的电力输入源和共有的电力输出端。第一 MEC内的每个PPSND从第一初级电源中接收不同相的三相初级电力，并且第二 MEC内的每个PPSND从第二初级电源中接收不同相的三相初级电力。
[0013]根据本文公开的又一实施例，提供了用于与交通工具一起使用的初级电力切换网络。初级电力切换网络包括用于与交通工具一起使用的MEC和被配置为将三相初级电力分配到MEC的初级电源。交通工具内的装备负荷由MEC服务。MEC内的至少三个初级电力切换网络设备(PPSND)具有相对于彼此的共有的配置，以便每个PPSND包括共有的电力输入源和共有的电力输出端。MEC内的每个PPSND接收从初级电源生成的不同相的三相初级电力。
[0014]根据本文公开的又一实施例，提供了初级电力切换网络系统。初级电力切换网络系统包含被配置为将初级电力分配到若干MEC的若干初级电力切换总线。初级电力切换网络系统还包含在初级电力切换网络系统上的至少一个独立式固态开关。固态开关包含被配置为提供一个或多个局部的防护、电压感测以及电流感测的自包含的控制功能。固态开关的打开和关闭中断和路由初级电力跨越一个或多个初级电力切换总线到达若干MEC中的一个或多个。
[0015]根据本文公开的又一实施例，提供了用于在交通工具的初级电源之间切换的快速切断电力传输系统。该系统包括被配置为向高压初级电力总线提供高压AC电力输入的具有不同输出频率的初级电源。静态反相器被配置为接收DC输入，并且静态反相器和备份总线之间的固态电力断路器(SSPB)被耦接到高压初级电力总线。静态反相器被进一步配置为同步到供电给高压初级电力总线的初级电源的输出频率和相位，并且SSPB被配置为从静态反相器中向备份总线提供控制频率输出和电压。高压初级电力总线在电力传输到另一可用初级电源期间依然继续被供电。
[0016]根据本文公开的另一实施例，提供了在交通工具的初级电源之间不中断切换的方法。该方法包括提供具有不同输出频率的第一和第二初级电源、从第一高压AC电源向高压初级电力总线提供高压AC电力输入、使静态反相器同步到供电给高压初级电力总线的第一电源的输出频率、中断从第一初级电力到高压初级电力总线的高压AC电力、响应于中断来自第一初级电源的高压AC电力、从静态反相器向被耦接到高压初级电力总线的备份总线提供控制频率输出和电压、从备份总线中供电给高压初级电力总线直到第二初级电源供电给高压初级电力总线、改变静态反相器的输出频率以匹配第二初级电源的输出频率、在出现输出频率相匹配时使静态反相器离线；以及从第二初级电源供电给高压初级电力总线。
[0017]此外，根据以下条款本公开包括多个实施例:
[0018]条款1:用于与交通工具一起使用的初级电力切换网络，所述电力切换网络包括:
[0019]被空间地分配遍及交通工具的若干模块化装备中心(MEC)，每个MEC包括被配置为接收初级电力的至少一个初级电力输入端；
[0020]遍及交通工具的若干装备负荷，每个装备负荷由最近的MEC服务；以及
[0021]一个或多个MEC内的若干初级电力切换网络设备(PPSND)，若干PPSND具有相对于彼此共有的配置，以便每个PPSND包括至少一个共有的电力输入源和若干共有的电力输出端。
[0022]条款2:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中每个PPSND还包括被配置为将初级电力分配到一个或多个其他的MEC的初级电力总线。
[0023]条款3:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中每个PPSND还包括被配置为将初级电力分配到其他的MEC的至少一个连结总线。
[0024]条款4:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中每个PPSND还包括被配置为从其他的MEC中接收初级电力的至少一个连结总线。
[0025]条款5:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中每个PPSND还包括被配置为分配初级电力的若干共有的电力输出连接。
[0026]条款6:根据条款5所述的初级电力切换网络，其中所述至少一个共有的电力输出连接被配置为将初级电力分配到初级MEC。
[0027]条款7:根据条款5所述的初级电力切换网络，其中所述至少一个共有的电力输出连接被配置为将初级电力分配到次级MEC。
[0028]条款8:根据条款5所述的初级电力切换网络，其中所述至少一个共有的电力输出连接被配置为将电力分配到高压AC负荷。
[0029]条款9:根据条款I所述的初级电力切换网络，其还包括被配置为从若干MEC中的一个MEC的所述PPSND中接收电力并且将次级电力分配到MEC的装备负荷的至少一个电力分配模块。
[0030]条款10:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中至少一个PPSND被耦接到多层集成桁架系统，所述多层集成桁架系统包括至少一个电力传输层，其中所述电力传输层从所述MEC的高电力部分通过PPSND接收电力，并且所述电力传输层包含用于向MEC的低电力部分提供所述电力的路径。
[0031]条款11:根据条款I所述的初级电力切换网络，其还包括被配置为将初级电力分配到所述若干MEC的至少一个初级电源，并且其中所述至少一个初级电源向一个或多个MEC内的PPSND提供多相初级电力。
[0032]条款12:根据条款I所述的初级电力切换网络，其中每个PPSND还包括所述若干接触器，在每个PPSND上若干接触器中的至少部分用相对于彼此以共有的配置被布置，以便将电力从所述共有的电力输入源切换到所述共有的电力输出端。
[0033]条款13:根据条款I所述的初级电力切换网络，其还包括被配置为将初级电力分配到所述若干MEC的至少一个初级电源，并且其中所述至少一个初级电源向一个或多个所述MEC内的所述PPSND提供三相初级电力，每个MEC内的每个PPSND接收不同相的所述三相初级电力。
[0034]条款14:一种用于与交通工具一起使用的固态初级电力切换网络，所述电力切换网络包括:
[0035]被空间地分配遍及所述交通工具的第一和第二模块化装备中心(MEC)；
[0036]将多相初级电力分配到所述第一和第二 MEC的第一和第二初级电源；
[0037]遍及所述交通工具的若干装备负荷，每个装备负荷由最近的第一和第二 MEC服务；以及
[0038]每个第一和第二MEC内的若干初级电力切换网络设备(PPSND)，所述若干PPSND共享相对于彼此共有的配置，以便所述每个PPSND包括至少一个共有的电力输入源和若干共有的电力输出端，
[0039]其中所述第一MEC内的所述每个PPSND从所述第一初级电源中接收不同相的所述多相初级电力，并且所述第二 MEC内的每个电力切换网络设备从所述第二初级电源中接收不同相的多相初级电力。
[0040]条款15:根据条款14所述的固态初级电力切换网络，其中所述第一和第二 MEC是初级MEC，并且所述第一和第二初级电源是发电机。
[0041]条款16:—种用于与交通工具一起使用的初级电力切换网络，所述电力切换网络包括:
[0042]用于与所述交通工具一起使用的模块化装备中心(MEC)；
[0043]被配置为将三相初级电力分配到所述MEC的至少一个初级电源；
[0044]在所述交通工具内由所述MEC服务的若干装备负荷；以及
[0045]所述MEC内的至少三个初级电力切换网络设备(PPSND)，PPSND具有相对于彼此共有的配置，以便所述每个PPSND包括至少一个共有的电力输入源和若干共有的电力输出端，
[0046]其中所述MEC内的所述每个PPSND接收从初级电源中生成的不同相的三相初级电力。
[0047]条款17:—种初级电力切换网络系统，包括:
[0048]被配置为将初级电力分配到若干模块化装备中心(MEC)的若干初级电力切换总线；以及
[0049]所述初级电力切换网络系统上的至少一个独立式固态开关，所述至少一个独立式固态开关具有被配置为提供一个或多个局部的防护、电压感测以及电流感测的自包含的控制功能，并且其中所述至少一个独立式固态开关的打开和关闭中断和路由初级电力跨越所述一个或多个初级电力切换总线到达所述若干MEC中的一个或多个。
[0050]条款18:根据条款17所述的初级电力切换网络系统，其中所述独立式固态开关包括脉冲宽度调制以限制电流流动通过独立式固态开关。
[0051]条款19:一种用于在交通工具的初级电源之间切换的快速切断电力传输系统，所述系统包括:
[0052]被配置为向高压初级电力总线提供高压AC电力输入的具有不同输出频率的若干初级电源；
[0053]被配置为接收DC输入的静态反相器；以及
[0054]所述静态反相器和备份总线之间的被耦接到高压初级电力总线的第一固态电力断路器(SSPB)，
[0055]其中所述静态反相器被进一步配置为同步到供电给高压初级电力总线的一个初级电源的所述输出频率和相位，并且所述第一 SSPB被配置为从所述静态反相器中向所述备份总线提供受控的频率输出和电压，以便在电力传输到可用于供电给所述高压初级电力总线的另一初级电源期间所述高压初级电力总线依然继续被供电。
[0056]条款20:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中所述静态反相器被进一步配置为改变它的输出频率和相位以便匹配可用于高压初级电力的所述其他初级电源的所述输出频率，所述第一 SSPB被进一步配置为打开以便在出现输出频率相匹配时使静态反相器离线，并且所述其他的初级电源被配置为开始供电给所述高压初级电力总线。
[0057]条款21:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中所述一个初级电源是在所述交通工具的发动机上的高压AC电力发电机，并且所述另一个初级电源是所述交通工具的高压AC辅助电力单元。
[0058]条款22:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中所述一个初级电源是在所述交通工具的发动机上的高压AC电力发电机，并且所述另一个初级电源是所述交通工具的高压AC外部电力单元。
[0059]条款23:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其还包括从无时间限制电源中接收电力的电力变换器，其中所述静态反相器从所述电力变换器中接收DC输入。
[0060]条款24:根据条款23所述的快速切断电力传输系统，其中所述静态反相器从时间限制的电源中接收另一 DC输入。
[0061]条款25:根据条款24所述的快速切断电力传输系统，其中所述时间限制的电源是高压DC蓄电池。
[0062]条款26:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中RAM空气涡轮(RAT)在损失初级电源期间供电给所述静态反相器。
[0063]条款27:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中初级MEC的高电力部分包含所述高压初级电力总线，并且所述初级MEC的低电力部分包含所述备份总线。
[0064]条款28:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中所述高压初级电力总线被继续地供电的同时切换初级电源，以便装备负荷的运作不被扰乱。
[0065]条款29:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中备用MEC包括所述静态反相器。
[0066]条款30:根据条款19所述的快速切断电力传输系统,其中所述第一 SSPB被进一步配置为关闭以从时间限制的电源中向所述备份总线提供电力，以便当失去所述初级电源的时候供电给关键负荷。
[0067]条款31:根据条款30所述的快速切断电力传输系统，其还包括在所述备份总线和所述高压初级电力总线之间的被配置为打开以从非关键负荷中隔离备份总线的第二 SSPB。
[0068]条款32:根据条款19所述的快速切断电力传输系统，其中所述静态反相器协调所述第一 SSPB的改变并且计算和网络接口(CNI)模块打开和关闭所述第一 SSPB，其中所述CNI模块包括硬件和软件。
[0069]条款33:—种用于在交通工具的初级电源之间切换的方法，该方法包括以下步骤:
[0070]提供具有不同输出频率的第一和第二初级电源；
[0071]从所述第一初级电源向高压初级电力总线提供高压AC