申请/专利权人：通用电气公司

申请日：2016-11-18

公开（公告）日：2021-04-27

公开（公告）号：CN107069691B

主分类号：H02J1/00(20060101)

分类号：H02J1/00(20060101);H02J3/36(20060101)

优先权：["20151118 IN 6216/CHE/2015"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.27#授权;2017.09.12#实质审查的生效;2017.08.18#公开

摘要：本公开的发明名称是“用于故障穿越的系统和方法”。一种处于与源105和多个负载106的操作关联中的配电系统100包含：转换器102；配电单元104，包含多个固态功率控制器，且配置成将电力从转换器102提供到所述多个负载106；以及故障保护单元108，在操作上耦合到转换器102、配电单元104或两者。故障保护单元108包含：传感器114，配置成感测配电单元104和转换器102的至少一个的输出端子处的电流；以及控制器110，配置成将所感测电流与电流的对应阈值进行比较，基于所述比较来识别多个负载106、配电单元104和转换器102的至少一个中故障的存在，且激活期望保护方案以在故障存在期间提供故障穿越。

主权项：1.一种用于提供故障穿越的配电系统，其中，所述系统处于与源和多个负载的操作关联中，所述系统包括：转换器；配电单元，包括多个固态功率控制器，并且配置成将电力从所述转换器提供到所述多个负载；一个或多个能量供应单元，有选择地耦合到所述配电单元的输入端子和输出端子的至少一个；故障保护单元，在操作上耦合到所述转换器、所述配电单元或两者，其中所述故障保护单元包括：传感器，配置成感测所述配电单元和所述转换器的至少一个的输出端子处的电流；控制器，配置成：将所感测的电流与电流的对应阈值进行比较；基于所述比较来识别所述多个负载、所述配电单元和所述转换器的至少一个中故障的存在；以及激活期望保护方案以在所述故障的存在期间提供所述故障穿越，其中所述故障穿越包括从所述一个或多个能量供应单元向所述配电单元的输入端子和输出端子的所述至少一个供应电力，以便不使所述转换器的组件超过额定值。

全文数据：用于故障穿越的系统和方法技术领域[0001]本说明书的实施例一般涉及配电系统，以及更具体来说涉及配置成穿越ridethrough任何关联故障的直流DC配电系统。背景技术_[0002]通常，飞行器中使用的配电系统是交流AC配电系统。但是，最近正商讨飞行器中的直流DC配电系统的使用。DC配电系统的使用帮助避免变压器的使用，由此减小配电系统的底座footprint。[0003]飞行器、船舶、工业应用和军事应用中使用的DC配电系统通常包含用于为多个28伏特V负载馈电的转换器。这个转换器配置成将输入电压从+_27〇VDC下转换到28VDC。此外，转换器经由配电单元向28V负载的每个提供电力，其中配电单元包含开关的集合体。[0004]在操作期间，这些28V负载可遭遇不同类型的故障。有故障负载引起对经由配电单元来自转换器的较高电流值的需求。另外，当28V负载耦合到DC配电系统时，在初始期期间，存在对来自转换器的电流的突然高需求。对电流的突然高需求进而引起对DC配电系统的损坏。[0005]一般来说，在DC配电系统中，与配电单元的总额定值相比，转换器向配电单元提供基本上相似或者略高的输出电流。因此，从配电单元所吸取的任何过电流也从转换器吸取。在一个示例中，供飞行器中使用的DC配电系统设计成对长达1〇〇毫秒耐受高达过电流的十倍。因此，转换器需要设计成对至少1〇〇毫秒提供较高电流值。转换器设计的任何修改引起转换器的尺寸、重量和或成本的增加。另外，转换器的总额定值可相当大地增加。发明内容[0006]按照本说明书的方面，提供一种用于提供故障穿越的配电系统。该系统处于与源和多个负载的操作关联中。该系统包含:转换器;配电单元，包含多个固态功率控制器，并且配置成将电力从转换器提供到所述多个负载；以及故障保护单元，在操作上耦合到转换器、配电单元或两者。故障保护单元包含传感器，其配置成感测配电单元和转换器的至少一个的输出端子处的电流。此外，故障保护单元包含控制器，其配置成将所感测电流与电流的对应阈值进行比较，基于该比较来识别所述多个负载、配电单元和转换器的至少一个中故障的存在，并且激活期望保护方案以在故障的存在期间提供故障穿越。[0007]按照本说明书的另一方面，提供一种用于提供配电系统中的故障穿越的方法，其中系统处于与源和多个负载的操作关联中。该方法包含使用传感器来感测配电系统的配电单元和转换器的至少一个的输出端子处的电流。此外，该方法包含使用配电系统中的故障保护单元的控制器，经由故障保护单元的控制器将配电单元和转换器的所述至少一个的输出端子处所感测的电流与电流的对应阈值进行比较。此外，该方法包含使用所述控制器基于该比较来识别多个负载、配电单元和转换器的至少一个中故障的存在。该方法还包含使用所述控制器激活期望保护方案，以在故障的存在期间提供故障穿越。[0008]由此，本公开提供以下技术方案：技术方案1.一种用于提供故障穿越的配电系统，其中，所述系统处于与源和多个负载的操作关联中，所述系统包括：转换器；配电单元，包括多个固态功率控制器，并且配置成将电力从所述转换器提供到所述多个负载；故障保护单元，在操作上耦合到所述转换器、所述配电单元或两者，其中所述故障保护单元包括：传感器，配置成感测所述配电单元和所述转换器的至少一个的输出端子处的电流；控制器，配置成：将所感测的电流与电流的对应阈值进行比较；基于所述比较来识别所述多个负载、所述配电单元和所述转换器的至少一个中故障的存在；以及激活期望保护方案以在所述故障的存在期间提供所述故障穿越。[0009]技术方案2.如技术方案1所述的系统，还包括一个或多个能量供应单元，所述能量供应单元有选择地耦合到所述配电单元的输入端子和所述输出端子的至少一个。[0010]技术方案3.如技术方案2所述的系统，其中，所述一个或多个能量供应单元、所述配电单元、所述转换器和所述故障保护单元被封装为单个单元。[0011]技术方案4.如技术方案1所述的系统，其中，所述转换器包括多个半导体开关。[0012]技术方案5.如技术方案1所述的系统，其中，所述转换器和所述配电单元包括基于碳化硅的开关。[0013]技术方案6.如技术方案1所述的系统，其中，所述转换器包括交流到直流转换器或直流到直流转换器。[0014]技术方案7.如技术方案1所述的系统，其中，所述转换器包括多级别转换器。[0015]技术方案8.如技术方案1所述的系统，还包括通信信道，所述通信信道配置成在通信上耦合所述转换器、所述配电单元和所述故障保护单元。[0016]技术方案9.如技术方案1所述的系统，其中，所述配电单元还包括多个机电功率控制器。[0017]技术方案10•—种用于提供配电系统中的故障穿越的方法，其中，所述系统处于与源和多个负载的操作关联中，所述方法包括：使用传感器来感测所述配电系统的配电单元和转换器的至少一个的输出端子处的电流；使用所述配电系统中的故障保护单元的控制器，经由控制器将所述配电单元和所述转换器的至少一个的所述输出端子处感测的电流与电流的对应阈值进行比较；使用所述控制器基于所述比较来识别所述多个负载、所述配电单元和所述转换器的至少一个中故障的存在;以及使用所述控制器来激活期望保护方案，以在所述故障的存在期间提供故障穿越。[0018]技术方案11•如技术方案10所述的方法，其中，激活所述期望保护方案包括减小与所述转换器对应的参考电压。[0019]技术方案12.如技术方案10所述的方法，其中，激活所述期望保护方案包括将一个或多个能量供应单元有选择地耦合到所述配电单元的输入端子和输出端子的至少一个。[0020]技术方案13•如技术方案10所述的方法，其中，激活所述期望保护方案包括对所述转换器中的多个开关和所述配电单元中的多个固态功率控制器的至少一个进行软开关。[0021]技术方案14•如技术方案13所述的方法，其中，所述多个固态功率控制器的软开关包括使用脉宽调制技术来操作所述转换器中的所述多个开关和所述多个固态功率控制器的至少一个。[0022]技术方案15.如技术方案10所述的方法，其中，激活所述期望保护方案包括确定与所述转换器中的多个开关和所述配电单元中的多个固态功率控制器的至少一个相对应的温度。[0023]技术方案16•如技术方案15所述的方法，其中，确定与所述转换器中的所述多个开关和所述多个固态功率控制器的至少一个相对应的温度包括使用与所述转换器中的所述多个开关和所述多个固态功率控制器的至少一个相对应的预定义热模型来为与所述转换器对应的所述多个开关和所述多个固态功率控制器提供故障穿越。[0024]技术方案17.如技术方案15所述的方法，还包括：将与所述转换器中的所述多个开关和所述多个固态功率控制器的至少一个相对应的所确定温度与温度的阈值进行比较;以及基于所述比较来确定所述转换器中的所述多个开关和所述多个固态功率控制器的至少一个的开关模式。[0025]技术方案18.如技术方案10所述的方法，其中，激活所述期望保护方案包括防止与所述转换器和所述配电单元的至少一个相对应的磁性组件的饱和。附图说明[0026]在参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中，相似的字符表示图各处的相似部分，其中：图1是按照本说明书的方面、配置成提供故障穿越的配电系统的图解表示；图2是按照本说明书的方面、图1的配电系统的另一个实施例的图解表示;以及图3是表示按照本说明书的方面、用于配电系统中的故障穿越的示范方法的流程图。具体实施方式[0027]除非另加说明，否则本文所使用的科技术语具有与本公开所属领域的技术人员普遍理解的相同的含意。本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分各个元件。另外，术语“一a和an”并不表示数量的限制，而是表示存在引用项的至少一个。术语“或者”表示包含在内，并且表示所列项的一个、部分或全部。本文中使用“包含”、“包括”或“具有”及其变型意在涵盖以下列示项及其等同体以及附加项。术语“连接”和“稱合”并不是限制到物理或机械连接或者耦合，而是能够包含无论是直接还是间接的电连接或耦合。此外，术语“电路”和“控制器”可包含单个组件或者多个组件，其是有源和或无源的并且被连接或者以其它方式被耦合在一起以提供所述功能。[0028]如本文所使用的术语“操作上耦合”包含有线耦合、无线耦合、电耦合、磁耦合、无线电通信、基于软件的通信或者其组合。[0029]如本文所使用的术语“处理器”和“计算机”及相关术语、例如“处理装置”、“计算装置”和“控制器”并不局限于只是本领域称作计算机的那些集成电路，而是广义地表示微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器PLC、专用集成电路以及其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。在本文所述的实施例中，存储器可包含但不限于计算机可读媒体例如随机存取存储器RAM和计算机可读非易失性媒体例如闪速存储器）。备选地，也可使用软盘、致密光盘只读存储器CD-ROM、磁光盘MOD和或数字多功能光盘DVD。另外，在本文所述的实施例中，附加输入通道非限制性地可以是与操作员接口关联的计算机外设，例如鼠标和键盘。备选地，也可使用其它计算机外设，其可包含例如但不限于扫描仪。此外，在示范实施例中，附加输出通道可包含但不限于操作员接口监视器。[0030]此外，如本文所使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包含存储器中存储的、供个人计算机、工作站、客户端和服务器执行的任何计算机程序。[0031]如本文所使用的术语“非暂态计算机可读媒体”意在表示按照任何方法或技术所实现以用于信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或者任何装置中的其它数据的短期和长期存储的任何有形的基于计算机的装置。因此，本文所述的方法可编码为在有形非暂态计算机可读媒体非限制性地包含存储装置和存储器装置）中实施的可执行指令。这类指令在由处理器运行时使该处理器执行本文所述方法的至少一部分。此外，如本文所使用的术语“非暂态计算机可读媒体”包含所有有形计算机可读媒体，非限制性地包含非暂态计算机存储装置非限制性地包含易失性和非易失性媒体、可移除和不可移除媒体，例如固件、物理的虚拟存储装置、CD-ROM、DVD和任何其它数字源例如网络或因特网）以及有待开发的数字部件，其中唯一例外是暂态传播信号。t〇〇32]如下文将详细描述，提供配电系统以及操作配电系统的方法的各个实施例。具体来说，配电系统能够穿越故障。另外，如本文所述的配电系统是直流DC配电系统。按照本说明书的方面，配电系统配置成向飞行器、船舶、列车、车辆、潜艇、各种商业工业应用等中的多个负载提供电力。例如飞行器中的负载包含28V负载，非限制性地例如着陆灯、闪光灯、飞行器无线电装置radios、应答器、内部对讲机和其它基于飞行器的电子系统。[0033]现在来看附图，通过图1中的示例，示出用于将电力从源1〇5分配给多个负载1〇6的系统的图解表示100。具体来说，按照本说明书的方面，系统1〇〇包含配电系统1〇1，其配置成提供故障穿越。如本文所使用的术语‘故障穿越’可用来表示电力系统经过故障期持续操作的能力。在一个示例中，故障穿越可以是低电压穿越。[0034]配电系统101包含转换器102和配电单元104。配电系统101在操作上耦合到源105和多个负载106。具体来说，转换器102在操作上耦合到源105。此外，转换器102经由配电单元104在操作上耦合到多个负载106。在一个实施例中，转换器1〇2可包含直流DC到DC转换器、交流AC到DC转换器等。转换器102可包含多级别转换器或模块化多级别转换器MMC。[0035]由源105所提供的电力由转换器102来转换，并且被提供到配电单元104。此外，配电单元104向多个负载106提供电力。如本文所使用的术语‘功率’表示电压和电流的乘积。在一个示例中，配电单元104包含多个固态功率控制器SSPCASPC帮助将转换器102耦合到多个负载106。具体来说，一个SSPC帮助将转换器102耦合到多个负载106的一个负载。[0036]此外，配电系统101包含故障保护单元108。故障保护单元108在操作上耦合到转换器102、配电单元104或两者。在一个实施例中，故障保护单元108可与转换器102相集成。故障保护单元108包含用于感测电气参数例如电流和电压）的传感器114。在一个实施例中，传感器114可以是电流传感器或电压传感器。在当前所考虑配置中，传感器114位于故障保护单元1〇8中。但是，在其它实施例中，传感器114可位于故障保护单元1〇8外部。在传感器114位于故障保护单元108外部的示例中，传感器114通过有线或无线部件与故障保护单元108进行通信。另外，在无线备选方案中，传感器114和故障保护单元1〇8可具有发射器、接收器或收发器能力。[0037]另外，故障保护单元108包含控制器110。控制器110包含至少一个处理器112。在图1的示例中，控制器110示为包含处理器112。但是，在其它实施例中，处理器112可与控制器110分开。控制器110可以是数字或模拟控制器。故障保护单元108配置成识别转换器102、配电单元104和负载106的一个或多个中的故障的存在。另外，故障保护单元108配置成在识别转换器102、配电单元104和负载106的一个或多个中的故障的存在时为配电系统1〇1提供故障穿越。[0038]在一个实施例中，故障保护单元108可配置成通过激活用于避免所识别故障的期望保护方案来提供故障穿越。在一个示例中，期望保护方案可在控制器110中存储编程。在一个非限制性示例中，故障可包含转换器102、配电单元104和负载106的一个或多个中的任何过电流故障。将参照图3更详细描述故障保护单元108的操作。[0039]现在参照图2，图1的系统100的一个实施例的图解表示200。系统200包含配电系统201，其在操作上耦合到源222和多个负载206。具体来说，源222耦合到配电系统201的端子223。配电系统201配置成在系统200的一个或多个组件中的故障的不测事件中提供故障穿越。[0040]在一个实施例中，配电系统201包含转换器202和配电单元204。转换器202配置成将从源222所提供的电力转换成期望值。此外，来自转换器202的电力被提供到配电单元204。配电单元204配置成将电力分配给多个负载206。[0041]在当前所考虑配置中，转换器202包含多个半导体开关224、225和磁性组件226、228。磁性组件226是表示为1^的电感器。另外，磁性组件228是表示为Tr3的变压器。可注意，电感Lml表示变压器Tr3的磁化电感。半导体开关224、225可包含基于硅的开关、基于碳化硅的开关、基于砷化镓的开关、基于氮化镓的开关或者其组合。跨电容器Ccutl得到转换器202的输出。转换器202的输出电压232可称作参考电压Vref。[0042]另外，配电单元204包含多个固态功率控制器（SSPC230。在图2的示例中，配电单元204示为具有表示为SSPQ、SSPC2和SSPC3的三个SSPC。如本文所使用的术语“固态功率控制器”可用来表示半导体装置，其控制供应到负载的电压和或电流。在图2的示例中，SSPC230可包含一个或多个金属氧化物场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极晶体管（IGBT。但是，在其它实施例中，SSPC230可以是任何基于硅的开关、基于碳化硅的开关、基于砷化镓的开关、基于氮化镓的开关或者其组合。在另一个实施例中，配电单元204可包含多个机电功率控制器。机电功率控制器可以是机械接触器、机电开关或者其组合。在还有的另一实施例中，配电单元204可包含机电功率控制器和SSPC的组合。另外，配电单元204具有输入端子214和输出端子220。参考标号214备选地可用来表示转换器202的输出端子。此外，在一个实施例中，SSPC230的每个可具有用于分别测量电流和电压的内置电流和电压传感器。[0043]此外，配电系统201包含故障保护单元208。故障保护单元208包含控制器234。在一个示例中，控制器2M包含至少一个处理器236。故障保护单元208还可包含用于感测电气参数例如电流）的至少一个传感器238。故障保护单元208可配置成基于在配电单元204和或转换器202的输出端子所感测的电流与电流的对应阈值的比较来识别多个负载206、配电单元204和转换器2〇2的一个或多个中的故障。在一个示例中，在配电单元204和或转换器202的输出端子所感测、具有比电流的对应阈值要高的值的电流可指示转换器202、配电单元204和或多个负载2〇6中的故障的存在。可注意，虽然图2的实施例将故障保护单元208示为包含传感器238，但是在一些实施例中，传感器238可以是故障保护单元208外部的。另外，虽然图2的实施例将处理器236示为控制器234的整体部分，但是在一些实施例中，处理器236可以是控制器234外部的。此外，虽然图2的实施例将控制器234表示为故障保护单元208的整体部分，但是在一些实施例中，控制器234可以是故障保护单元208外部的。[0044]如上所述，配电系统201配置成在系统200的组件中的任何故障发生期间提供故障穿越。具体来说，故障保护单元208配置成激活用于避免所识别故障的期望保护方案，因此提供故障穿越。在一个实施例中，期望保护方案可在查找表中被存储编程。将参照图3更详细描述期望保护方案的激活。[0045]多个负载206的一个或多个中的故障的发生可引起对来自转换器202的过量电力的需求。但是，转换器202单独地可能不能够满足对过量电力的这个需求。如果转换器要提供负载206对过量电力的需求，则转换器202的组件需要被显著超过额定值。转换器202的组件超过额定值可使转换器的成本和或尺寸相当大地增加。因此，期望不使转换器202的组件显著超过额定值。[0046]与超过额定值关联的问题可经由使用示范能量供应单元来避免。具体来说，在一个示例中，为了耐受负载206对功电力的过度需求，配电系统201可包含一个或多个能量供应单元2〇9、2ie。能量供应单元209可有选择地耦合到配电单元204的输入端子214。此外，能量供应单元216可有选择地耦合到配电单元204的输出端子。具体来说，能量供应单元216可有选择地耦合到配电单元204的SSPC230的输出端子220。虽然在图2的示例中，一个能量供应单元示为耦合到一个SSPC的输出端子，但是类似能量供应单元可耦合到配电单元204的其它SSPC23〇的输出端子。能量供应单元209、216与转换器2〇2结合可配置成向多个负载206提供期望电力。[0047]在某些实施例中，在多个负载206的一个或多个中的故障发生时，能量供应单元209其中之一可有选择地耦合到配电单元204的输入端子214。在负载206中的故障发生时，除了转换器202所提供的电力之外，能量供应单元209可向负载206提供过量电力。在另一个示例中，在多个负载206中的故障发生的情况下，转换器202可被停用（deactivate预定义时间，以防止对转换器202的组件的损坏。在一个实施例中，在预定义时间期期间，送往负载2〇6的电力可从一个或多个能量供应单元209、216来提供。在一个非限制性示例中，预定义时间期可表示多个负载206的固有保持holdup时间（例如1〇〇ms。因此，能量供应单元209、216还帮助避免负载206中的故障。[0048]继续参照图2,在一个实施例中，能量供应单元2〇9包含能量存储装置210,其在操作上耦合到转换装置212。能量存储装置210可配置成存储和供应电压，而转换装置212可配置成将能量存储装置210所供应的电压适当地转换成负载2〇6的电压的期望值。在其它实施例中，能量存储装置210可经由串联开关而不是转换装置212来连接到转换器202的输出端子214。[0049]在一个示例中，能量存储装置210包含电池。在另一个示例中，能量存储装置210包含配置成存储能量的电容器组。在还有的另一示例中，能量存储装置210可以是超级电容器。在图2的示例中，能量存储装置210可包含540V电容器组。540V电容器组的使用帮助减小配电系统201的底座。在另一个示例中，能量存储装置210可包含28V电容器组或者具有比28V要少的额定值的电容器组。[0050]如先前所述，负载2〇6具有28V额定值，并且因此要求28V的输入。相应地，如果能量存储装置210是540V电容器组，则转换装置212用来将电压从540V降低到28V。在一个实施例中，转换装置212是降压stepdown转换器。[0051]类似地，能量供应单元216包含能量存储装置217,其在操作上耦合到转换装置21S。在一个示例中，能量存储装置217是540V电容器组，以及转换装置218是降压转换器。转换装置21S配置成将能量存储装置217的电压例如540V降低到供应给负载的电压例如28V。[0052]在另一个实施例中，能量存储装置210、217可包含具有比28V要小的额定值的超级电容器。在这种情形中，转换装置212、218是升压转换器。在还有的另一实施例中，能量存储装置21〇、217可包含具有28V的额定值的超级电容器。在这种情形中，转换装置212、218可以是具有1:1的转换比的转换器。如本文所使用的术语“转换比”表示转换器的输出与输入电压之间的比率。[0053]此外，在某些实施例中，能量供应单元2〇9、216、配电单元204、转换器202和故障保护单元208可封装为单个单元。在另一个示例中，故障保护单元208可与配电单元204或转换器202相集成。[0054]图3是表示按照本说明书的方面、用于提供配电系统中的故障穿越的示范方法的流程图300。将参照图2的元件来描述图3。[0055]该方法开始于框3〇2,其中配电单元204和转换器2〇2的至少一个的输出端子处的电流使用故障保护单元2〇8来感测。具体来说，故障保护单元208中的传感器238可用来感测配电单元204和或转换器202的输出端子处的电流。[0056]此外，在框304,在配电单元204和转换器202的至少一个的输出端子所感测的电流经由故障保护单元2〇8与电流的对应阈值进行比较。电流的阈值可基于先前实验和或模拟来确定。另外，在一些实施例中，阈值可存储在一个或多个查找表中。[0057]随后，如框306所示，多个负载206、配电单元204和转换器202的一个或多个中的故障的存在可使用故障保护单元2〇8来确定。具体来说，故障保护单元2〇8可配置成基于在框304的比较来确定故障的存在。[0058]在某些实施例中，故障保护单元208可配置成在配电单元204和转换器202的至少一个的输出端子所测量的电流的幅值高于电流的对应阈值时识别负载2〇6、配电单元204和转换器2〇2的一个或多个中的故障的存在。作为举例，可将配电单元204的输出端子22〇处的电流与对应于配电单元204的电流的阈值进行比较。类似地，可将转换器2〇2的输出端子214处的电流与对应于转换器202的电流的阈值进行比较。可注意，对应于配电单元2〇4的电流的阈值可与对应于转换器202的电流的阈值是不同的。[0059]—旦由故障保护单元2〇8检测到故障的存在，故障保护单元208可配置成对于故障的持续期提供故障穿越。相应地，在一个实施例中，故障保护单元208可激活期望保护方案，如框308所示。期望保护方案可用来在故障存在期间提供故障穿越。按照本说明书的方^i不同保护方案可基于所识别故障来激活。’[0060]作为举例，如果所识别故障对应于多个负载206其中之一中的故障，贝[J期望保护方案包含减小转换器202的参考电压Vref232。相应地，故障保护单元208中的控制器234增加转换器202的操作频率。转换器202的操作频率的这个增加引起磁性组件Lrl226的阻抗的增加。因此，跨电谷器Coutl的参考电压Vref232下降到较低值。在一个实施例中，参考电压Vref232可减小到大约28V，其是负载206的额定电压。参考电压vref232的较低值进而引起减小转换器202的输出端子214处和配电单元204的输出端子220处的电流。[0061]如上所述，比电流的对应阈值要高的在配电单元204和转换器202的至少一个的输出端子所测量的电流的幅值指示配电系统201中的故障的存在。降低参考电压Vref232的值弓丨起转换器202的输出端子214处和配电单元204的输出端子220处的电流值的减小。转换器2〇2和配电单元204的输出端子214J20处的电流值的此减小可提供比电流的对应阈值要低的电流值。因此，可在故障存在期间提供故障穿越。[0062]在另一个实施例中，当识别多个负载206中的故障的存在时，期望保护方案需要从耦合到转换器2〇2的输出端子214的能量供应单元2〇9来供应负载2〇6对过量电力的任何需求。相应地，除了转换器202所提供的功率之外，能量供应单元2〇9还可向负载2〇6提供过量电力。在图2的实施例中，能量供应单元209耦合到转换器202的输出端子214,并且包含能量存储装置210和转换装置212。在一个实施例中，能量存储装置21〇是54〇¥电容器组，以及转换装置212是降压转换器。转换装置M2可配置成在被供应给多个负载206之前将能量存储装置210所提供的540V降低到期望值。在一个示例中，电压的期望值可以是28v，因为负载206具有28伏特的额定值。、[0063]保护方案的另一个实施例要求对预定义时间期关闭转换器202,以便避免来自多个负载206对电力的过度需求。在预定义时间期期间，送往负载2〇6的电力可从能量供应单兀2〇9、216来提供。在一个非限制性不例中，预定义时间期可表示多个负载2〇6的固有保持时间（例如100ms。一旦经过预定义时间期，可再激活转换器2〇2。[00M]此外，在另一个实施例中，当多个负载206的一个负载中存在故障时，则停用耦合到有故障负载的SSPC。如上文所述，一个SSPC耦合到多个负载206的一个负载。控制器234可配置成提供充分时间以使耦合到有故障负载的SSPC被停用。耦合到有故障负载的SSPC的选择性停用进而帮助避免因多个负载206的一个负载中的故障引起的转换器2〇2的停用。[0065]在某些形中，多个负载206的一个负载中的故障引起对来自耦合到有故障负载的sspc的电力的高需求。在这个示例中，对电力的过度需求可经由耦合到对应sspc的输出端子的能量供应单元来提供，而不是从转换器2〇2来提供对电力的过度需求。在一个示例中，如果耦合到sscP3的负载有故障，则对电力的过度需求可经由耦合到SSPC3的输出端子22〇的能量供应单元216来提供。[TO66]高安培负载例如15安培负载或25安培负载的激活可引起对来自转换器2〇2的较高电流值的需求。在这种情形中，期望保护方案可包含对配电单元2〇4应用软开关技术。软开关技术可需要使用脉宽调制技术来操作配电单元204。如上所述，配电单元204包含SSPC230,其进而包含半导体开关。在配电单元204经由使用脉宽调制技术来操作的示例中，与SSPC230对应的开关模式可基于脉宽调制技术来确定。此外，SSPC230可基于所确定开关模式有选择地被开关，使得施加到多个负载206的电压从初始电压值逐渐增加。在一个示例中，初始电压值可以是零伏特。[0067]SSPC230中的开关的选择性开关可需要基于所确定的开关模式的SSPC230中的开关的激活和停用。随着SSPC23〇中的开关的选择性激活和或停用，施加到多个负载2〇6的电压按照渐进方式增加，由此避免从转换器202到多个负载206的电流供应的突然浪涌。在另一个实施例中，期望保护方案可包含通过基于所确定脉宽调制技术开关转换器202中的开关224、225对转换器202进行软开关。[0068]在还有的另一实施例中，保护方案包含将实时预定义热模型用于确定与转换器202中的开关224、225和对应于SSPC230的开关对应的温度。在一个示例中，热模型可包含电阻器-电容器RC热模型。RC热模型包含具有所确定电阻和电容值的电阻器和电容器的并联-串联组合。开关224、225和SSPC230中的开关的接面junction中的温度可基于估计损耗来确定，其中估计损耗基于与开关对应的电流和电压来确定。[0069]将SSPC230中的开关和开关224、225的所确定温度与温度阈值进行比较。有选择地开关SSPC中的开关和开关224、225的模式可基于比较来确定。这样确定的开关模式表示开关的激活和或停用。如果所确定温度低于温度的阈值，则与SSPC230对应的开关和开关224、225可继续处于当前状态，而没有引起对开关224、225和对应于SSPC230的开关的任何损坏。在一个不例中，对开关的损坏可包含开关的接面崩恪junctionburnout。[0070]但是，如果所确定温度高于温度的阈值，则开关的高温度可指示开关中的故障。相应地，期望保护方案可需要停用与SSPC230对应的有故障开关以及与较高温度关联的开关224、225,以避免对开关的任何损坏。开关的停用对于故障的持续期提供故障穿越。在一个示例中，基于碳化硅的开关可用于配电单元204和转换器202中。基于碳化硅的开关具有较高操作接面温度，由此允许开关耐受热过载的短迸发。[0071]如上所述，如果在配电单元204和转换器202的至少一个的输出端子所测量的电流的幅值高于电流的对应阈值，则可识别多个负载206、配电单元204和转换器202的一个或多个中的故障的存在。但是，可期望隔离故障的位置。具体来说，可期望查明故障是在多个负载206的一个或多个中还是在转换器202中发生。为此，在某些实施例中，配电系统201可包含通信信道，其在操作上耦合在转换器202、配电单元204、故障保护单元208或者其组合之间。[0072]在图2的示例中，通信信道240在通信上耦合转换器202和配电单元204。虽然图2的示例示出通信信道240耦合转换器202和配电单元204,但是在一些其它实施例中，可存在用于耦合转换器202、配电单元204、故障保护单元208或者其组合的通信信道。通信信道240可包含串行总线、以太网电缆等。另外，通信信道240帮助传递负载206的哪一个有故障以及有故障负载是否对转换器2〇2、配电单元204、故障保护单元208或者其组合是关键负载。在配电系统201用于飞行器应用的示例中，术语‘关键负载’可用来表示对飞行器操作是至关重要的负载。在这个示例中，如果有故障负载不是关键负载，则转换器2〇2可配置成指导配电单元204切断对那个特定负载的电力供应。L〇〇73」在另一个示例中，通信信道MO帮助传递对转换器202的输出端子处和配电单元204的输出端子处的电流的需求。如果存在对转换器2〇2的输入端子214处的电流的高需求以及对配电单元204的输出端子处的电流需求的标称需求，则这可指示转换器202中的故障。在这种情形中，期望保护方案可需要使用故障保护单元208对于故障的持续期停用转换器202,以防止对转换器202的进一步损坏。[0074]另外，在另一个实施例中，期望保护方案包含使用故障保护单元208来避免转换器202的任何磁性组件的饱和。术语“饱和”可用来表示与磁性组件的核心对应的通量密度超过与那个磁性组件的核心对应的饱和通量密度时的条件。在饱和状态中，磁性组件LrjPTr3可作为短路进行操作。在这种情形中，转换器202可以不能够限制从源222提供到转换器202的电流。在这个示例中，可通过限制流经磁性组件Ln226和Tr3228的电流，来防止磁性组件Ln226和Tr3228的饱和。[0075]此外，上述示例、实证和过程步骤例如可由系统来执行的那些步骤可通过基于处理器的系统（例如通用或专用计算机）上的适当代码来实现。还应当注意，本技术的不同实现可按照不同顺序或者实质上同时、即并行地执行本文所述步骤的部分或全部。此外，功能可通过各种编程语言来实现，包含但不限于C++或Java。这种代码可存储或者适合于存储在可由基于处理器的系统来访问以运行所存储代码的一个或多个有形机器可读媒体上，例如数据储存库芯片、本地或远程硬盘、光盘即，CD或DVD，存储器或其它媒体上。注意，有形媒体可包括其上印制了指令的纸张或另一种适当媒体。例如，指令能够经由纸张或其它媒体的光学扫描以电子方式被捕获，然后被编译、解释或者在需要时以适当方式另外被处理，并且然后被存储在数据储存库或存储器中。[0076]以上所述的系统和方法的各个实施例提供允许故障穿越的配电单元系统。此外，实现如上所述的配电系统允许使用标称大小转换器。此外，转换器的额定值和成本也相当低。另外，DC配电系统的使用促进配电系统的底座的充分减小。另外，配电系统可在航空、潜艇、其它海洋应用等中找到应用。[0077]虽然已经参照示范实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可进行各种变更，并且等同体可代替其中的元件。另外，在不背离其本质范围的情况下，可进行许多修改以使得具体情况或材料适应于本发明的教导。

权利要求：1.一种用于提供故障穿越的配电系统，其中，所述系统处于与源和多个负载的操作关联中，所述系统包括：转换器；、配电单元，包括多个固态功率控制器，并且配置成将电力从所述转换器提供到所述多个负载；故障保护单元，在操作上耦合到所述转换器、所述配电单元或两者，其中所述故障保护单元包括：传感器，配置成感测所述配电单元和所述转换器的至少一个的输出端子处的电流；控制器，配置成：将所感测的电流与电流的对应阈值进行比较；基于所述比较来识别所述多个负载、所述配电单元和所述转换器的至少一个中故障的存在；以及激活期望保护方案以在所述故障的存在期间提供所述故障穿越。_2.如权利要求1所述的系统，还包括一个或多个能量供应单元，所述能量供应单元有选择地耦合到所述配电单元的输入端子和所述输出端子的至少一个。_3.如权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个能量供应单元、所述配电单元、所述转换器和所述故障保护单元被封装为单个单元。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述转换器包括多个半导体开关。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述转换器和所述配电单元包括基于碳化硅的开关。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述转换器包括交流到直流转换器或直流到直流转换器。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述转换器包括多级别转换器。8.如权利要求1所述的系统，还包括通信信道，所述通信信道配置成在通信上耦合所述转换器、所述配电单元和所述故障保护单元。9.如权利要求1所述的系统，其中，所述配电单元还包括多个机电功率控制器。10.—种用于提供配电系统中的故障穿越的方法，其中，所述系统处于与源和多个负载的操作关联中，所述方法包括：使用传感器来感测所述配电系统的配电单元和转换器的至少一个的输出端子处的电流；使用所述配电系统中的故障保护单元的控制器，经由控制器将所述配电单元和所述转换器的至少一个的所述输出端子处感测的电流与电流的对应阈值进行比较；使用所述控制器基于所述比较来识别所述多个负载、所述配电单元和所述转换器的至少一个中故障的存在;以及使用所述控制器来激活期望保护方案，以在所述故障的存在期间提供故障穿越。

百度查询： 通用电气公司 用于故障穿越的系统和方法

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