用于控制机电致动器的池式架构制造技术

在用于从控制单元(24)控制飞行器涡轮发动机的移动负载(22)的运动的机电致动链中，这些移动负载中的一个或多个被机电致动器(30)致动，为了控制该运动，提供了具有确定性控制的单个以太网控制器(32)，该确定性控制使用以太网总线(36)控制选择性地作用在机电致动器上的一组转换器(36)。上的一组转换器(36)。上的一组转换器(36)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制机电致动器的池式架构


[0001]本专利技术涉及飞行器涡轮发动机的电气化的一般领域。

技术介绍

[0002]在该领域中，经由机电类型的致动链可以控制涡轮发动机的移动部件或负载，如可变几何形状，其特别地包括可变放泄阀(VBV)的门或泵，该机电类型的致动链代替具有机械同步的当前液压控制系统，如已知的，该机械同步由环和一组曲柄和杆(也称为钟锤杠杆)组成。这种致动链的原理是对每个移动负载或对于减少数量的移动负载使用机电致动器。这种类型的架构被称为分布式类型。
[0003]在图2中示出的这种分布式架构由机电致动链20组成，该机电致动链确保从涡轮发动机的控制单元24，例如电子发动机控制器(EEC)，经由机电致动器30，根据期望控制的类型，以开环或闭环方式控制移动负载22的位置。通过使用功率电子器件(控制器26和转换器28)使得该架构成为可能。然而，这种机电致动链要求为每个致动器30提供转换器28和控制器26。
[0004]移动负载(如VBV门)的驱动假定所涉及的致动器数量的倍增，只要致动器被分配给每个VBV门或减少数量的VBV门(例如，两个至四个门)。因此，这导致功率电子器件的倍增，考虑到致动系统的关键性，这导致缺乏抗其环境的可靠性或鲁棒性，该环境要求这种分布式架构内的控制器的系统冗余。
[0005]然而在航空学领域中，由于质量/体积平衡的显著增加，控制器的这种系统冗余使得功率电子器件的集成是不可能的。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的主要目的是通过提出一种用于控制移动负载的新颖架构来克服所述缺点，从而允许对机电致动链的总质量/体积平衡进行优化，同时保证飞机器涡轮发动机的可接受的可用性。
[0007]这个目的是通过一种机电致动链来实现的，该机电致动链用于从控制单元控制飞行器涡轮发动机的移动负载的运动，所述移动负载中的一个或多个由机电致动器致动，其特征在于，为了控制所述运动，它还包括具有确定性控制的单个以太网控制器，该以太网控制器使用以太网总线控制选择性地作用在所述机电致动器上的一组转换器，
[0008]因此，通过显著地减少机电致动链中的控制器的数量，并且通过引入超高速通信协议，避免了现有技术控制器的冗余。
[0009]优选地，所述机电致动器是永磁同步电机、异步电机、步进电机或可变磁阻电机，不论是否耦联到线性或旋转的机械传动装置上。
[0010]有利地，所述转换器是斩波器或逆变器。
[0011]优选地，所述以太网控制器被配置为管理与机电致动器一样多的电流、速度和位置回路。
[0012]有利地，在电流和速度回路处，电流和位置回路处的信息传送的速度分别地是驱动移动负载的运动的对应的位置回路、速度回路处的速度的至少一百倍快。
[0013]优选地，在电流回路处的信息传送的速度对应于小于15微秒，典型地10微秒的传送时间。
[0014]有利地，在驱动移动负载的运动的位置或速度回路处的信息传送的速度对应于15毫秒范围内的传送时间。
[0015]在一个设想的实施方式中，所述移动负载可以是可变放泄阀，其运动由位置回路驱动，或者可以是泵，其运动由速度回路驱动，或者可以是任何其他类似部件，其运动由位置或速度回路驱动。
[0016]本专利技术还涉及一种飞行器涡轮发动机，其包括机电致动链，以控制诸如上述的移动负载的运动。
附图说明
[0017]从下面参照附图给出的描述中，本专利技术的其他特征和优点将变得显而易见，附图以非限制性方式示出了实施方式的实施例，并且其中：
[0018]图1是根据本专利技术的机电移动负载致动链中的功率电子器件的新颖架构的流程图，以及
[0019]图2是机电移动负载致动链中的功率电子器件的常规架构的流程图。
具体实施方式
[0020]本专利技术提出了一种用于控制飞行器涡轮发动机的机电致动器的池式控制架构。为此目的，用于从控制单元24控制飞行器移动负载22的运动的机电致动链20，这些移动负载22中的一个或多个(例如，可变放泄阀(VBV)的门或其他可变几何形状，如泵)由机电致动器30致动，包括单个以太网控制器32，在本专利技术中，该单个以太网控制器使用以太网总线34控制选择性地作用在机电致动器30上的一组转换器36(其数量不大于致动器的数量)。为了允许控制移动负载22，控制器30将反馈(通常为位置，这里Pm，或速度)传送至控制单元24，控制单元24返回位置(Pc)或速度指令。该指令使用确定性类型的快速通信协议，以允许并行地管理每个机电致动器30的控制回路。确定性的意思是，对于每项信息，提供以太网控制器传输其需要的准确时间。
[0021]控制回路通常是电流i、速度V和位置P回路。当移动负载的运动是位置控制的时(示出的VBV门的情况)，主回路是位置回路，然后速度和电流回路被认为是次回路。另一方面，当移动负载的运动是速度控制的时(例如，泵的情况)，主回路是速度回路，位置和电流回路然后被认为是次回路。
[0022]确定性以太网控制器可以是专用部件(例如，集成速度和电流回路用于矢量调制类型的控制)，或者是设置有以太网通信协议的微处理器。
[0023]以太网协议允许的在这两个电流和速度回路(在位置指令的情况下)或者电流和位置回路(在速度指令的情况下)处的信息传送的速度足够地快(传送时间＜15μs，并且典型地＜10μs)以便在(位置或速度)控制回路处被认为是瞬时的，该控制回路具有至少一百倍快，并且有利地约1000倍快的传送速度(即，在15ms范围内的传送时间)。
[0024]例如，转换器36是单相斩波器或者三相逆变器(对于在致动器处的冗余甚至六相)，其从直流电流(通常源自DC270V总线)传递交流电流，并且当数量与致动器相同时，其有利地机械集成在这些致动器中。当移动负载是VBV门时，致动器被集成在每个VBV门中(在所谓的“助推器(booster)”区域中)，并且因此存在与VBV门一样多的致动器。这个致动器优选地是永磁同步电机(然而，还可以设想可变磁阻电机、步进电机或者异步电机)，该永磁同步电机可以耦联到直接地与待驱动的负载操作的线性的(例如，滚珠或滚柱丝杠类型的)或旋转的机械传动装置上。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机电致动链，所述机电致动链用于从控制单元(24)控制飞行器涡轮发动机的移动负载(22)的运动，由机电致动器(30)致动所述移动负载中的一个或多个，其特征在于，为了控制所述运动，所述机电致动链还包括具有确定性控制的单个以太网控制器(32)，所述单个以太网控制器使用以太网总线(34)控制选择性地作用在所述机电致动器上的一组转换器(36)。2.根据权利要求1所述的机电致动链，其特征在于，所述机电致动器是永磁同步电机、异步电机、可变磁阻电机或步进电机，不论是否耦联到线性或旋转的机械传输装置上。3.根据权利要求1或权利要求2所述的机电致动链，其特征在于，所述转换器是斩波器或者逆变器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机电致动链，其特征在于，所述确定性以太网控制器被配置成用于管理与机电致动器一样多的电流、速度和位置回路。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：