[发明专利]用于控制航空器中固态开关元件的组件

说明书

本公开涉及一种用于控制航空器中固态开关元件的组件，该组件具有：至少一个供电路径(1a、1b)，该供电路径包括：至少一个电源线(6a、6b)，用于从至少一个电源通过电源开关(7a、7b)向航空器机载的至少一个设备项供电；以及至少一个控制机构(9a、9b)，所述控制机构根据控制装置(10a、10b)产生的控制信号控制至少一个电源开关(7a、7b)，控制组件包括向控制机构(9a、9b)供电的单个电源(3)。

技术领域

本公开的技术领域是固态功率控制器技术领域，尤其是这种控制器的控制。

背景技术

固态功率控制器(SSPC)是能够管理通过传输电力的线路向航空器负载的配电以及这些线路的保护的部件。固态功率控制器由控制部分和功率部分组成，固态功率控制器包括基于半导体元件的开关部件。术语“航空器负载”被理解为表示设备的消耗电力的机载项。它们通常安装在电路板上。

这些电路板，通常被称为配电板或SSPC板，包括至少一个由固态功率控制器或SSPC控制器控制的供电路径。电路板通常由每个SSPC板的多个供电路径组成。每个供电路径包括电源开关，电源开关闭合或断开电源和负载之间的连接，并且电源开关由一个或多个开关组成。这些开关可以是JFET(junction gate field-effect transistor，结栅型场效应晶体管)，MOSFET(metal–oxide–semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，IGBT(insulated-gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)或双极型晶体管。这些开关可以以诸如Si，SiC或GaN的各种材料制造。该电源开关与控制机构即SSPC控制器的控制部分结合，从而完全安全地控制这些开关。

由于SSPC控制器根据标称值监控通过该路径的电流和电压的幅度，因此认为切换的路径被保护。在超过这些值中一个或多个的情况下，SSPC控制器能够通过控制电源开关的切换来中断通过该路径的电力供应。

配电板通常构成航空器机载配电设备的一部分。由于涉及的供电路径传输的平均功率的原因，因此这些保护板构成二次配电设备的一部分。

必须能够以受控的方式调整切换的路径的闭合时间，以便通过容性负载来限制闭合阶段中的浪涌电流。这意味着控制电源开关使得从源极上来看的阻抗基本上是电阻性的并且逐渐变化，以使输出电压逐渐增加。下文将输出电压的这种行为称为“软启动”控制。

但是，供电路径的断开时间必须足够快，以避免在短路的情况下损坏供电路径。

图1示出了现有技术的每个供电路径具有一个电源和一个控制装置的架构，电源和由控制装置产生的信号是电隔离的。可看出包括在SSPC板2中的两个供电路径1a、1b。供电路径1a包括供电线6a，供电线6a与电源开关7a和测量电阻器8a串联连接；供电路径1b包括供电线6b，供电线6b与电源开关7b和测量电阻器8b串联连接。电源开关7a由控制机构9a控制，电源开关7b由控制机构9b控制。

供电路径1a包括控制装置10a，供电路径1b包括控制装置10b，控制装置10a经由隔离装置3a、4a、5a连接到控制机构9a和测量电阻器8a，控制装置10b经由隔离装置3b、4b、5b连接到控制机构9b和测量电阻器8b。绝缘装置可以是具备电流隔离的光耦合器、磁耦合器或任何其它信息传输系统。应该注意，连接到测量电阻器8a、8b和相应的测量电阻器的隔离装置5a、5b可由霍尔效应传感器代替，该霍尔效应传感器允许测量流经供电线6a、6b的电流，并允许控制装置10a、10b与相应的供电线6a、6b相互电流隔离。

用于隔离电源3a、3b的装置例如是允许电流隔离的变压器。

每个控制装置10a、10b包括逻辑元件，只要没有测量到过高电流故障，该逻辑元件允许向控制机构9a、9b发送指令。在这种情况下，用于控制机构9a、9b的指令由断开指令覆盖和代替，该断开指令的目的是保护航空器负载和连接到供电线的线路。