Pourquoi l'analyse de la puissance électrique des avions ?

L'analyse de la puissance électrique des avions est devenue plus critique que jamais :

• Déjà grande complexité dans les avions classiques, avec les générateurs entraînés par le moteur, le groupe auxiliaire de puissance (APU), les convertisseurs de puissance, les cuisines électriques, le réseau de courant continu, les systèmes de commande de vol primaires et secondaires (ailerons, gouvernail de profondeur, gouvernail de direction, volets et spoilers), jusqu'aux systèmes de confort des passagers.

• Nombreux systèmes de protection et de sécurité électriquesLes systèmes d'alimentation électrique de secours, les disjoncteurs et les systèmes de dégivrage.

• Transition vers les actionneurs électriques réduire le poids, améliorer l'efficacité et la maintenabilité, pour diverses opérations (par exemple, les commandes de vol, le train d'atterrissage, les extrémités d'ailes repliées, etc.)

• Taxi électrique réduire les coûts, les émissions de CO2 et le bruit au niveau du sol.

• Hybride-électrique et propulsion turbo-électrique en hausse.

• Hydrogène liquide (LH2) réservoirs et Piles à combustible (PC) comme source d'énergie.

• Pure Avions électriques (EA) - Mobilité aérienne avancée (AAM), décollage et atterrissage verticaux (eVTOL), mobilité aérienne urbaine (UAM) ou taxis aériens (AT), avec une propulsion entièrement électrique, un grand nombre de moteurs électriques et des batteries de traction très performantes.

• Systèmes d'alimentation électrique avec >800 V DC et 400 V / 400 Hz Micro-réseau à courant alternatif, réduction du poids.

• L'essor des systèmes aériens sans pilote électriques (SAU) et drones (eVTOL).

Les leaders mondiaux font confiance à Dewesoft pour l'analyse avancée et précise de la puissance électrique dynamique et statique dans l'industrie aéronautique. Nos solutions sont utilisées pour tester les composants individuels, la propulsion électrique complexe, les installations électriques complètes (tout en cuivre), y compris la qualité de l'alimentation du micro-réseau de l'avion. Ces tests garantissent la fiabilité, la performance, l'efficacité, la sécurité, la résilience et la conformité aux normes, ce qui est essentiel pour une certification de type réussie.

Distribution et qualité de l'alimentation électrique des aéronefs

L'installation électrique classique d'un aéronef et le réseau de micro-réseaux reposent sur la production d'énergie, la conversion d'énergie (CA/CC, CC/CC, CC/CA), la distribution d'énergie et les dispositifs (actionneurs, électronique, avionique), et la propulsion électrique entre en jeu.

Le réseau électrique s'appuie généralement sur

• Tension nominale DC de 28 V (standard), 270 V ou jusqu'à 800 V (EV).

• Tension nominale AC de 115 V, 230 V ou 400 V (ligne-neutre) avec 400 ou 800 Hz nominal ou même AC à fréquence variable (VFAC) : 360-800 Hz.

Tous les états doivent être validés

• Fonctionnement normal, fonctionnement anormal, urgence, démarrage, transfert, panne de courant.

• Les défis à relever sont les conditions anormales, transitoires et de défaut. Il s'agit d'examiner les courants d'appel, les creux et les chutes de tension, les interruptions, les transitoires de commutation, les fréquences et les tensions anormales.

• Analyse harmonique, THD, ordres d'harmoniques (jusqu'à 100 ordres, 5 MHz), gamme de spectre.

Respect des normes analyse AC

• Tension alternative en valeur efficace, entre phase et neutre, pour chaque demi-cycle.

• Tension alternative en régime permanent.

• Déséquilibre de tension, amplitude de modulation de tension, différence de phase de tension.

Respect des normes analyse des DC

• Tension et courant continus en régime permanent.

• Facteur de distorsion de la tension continue et amplitude de l'ondulation.

• Facteur de distorsion du courant continu et amplitude de modulation.

Essais de propulsion électrique d'aéronefs

Dewesoft est le bon choix pour les essais de propulsion électrique complète, et plus particulièrement les essais de moteurs électriques et de batteries. Nos solutions d'acquisition de données tout-en-un de haute précision fournissent des mesures précises d'efficacité, de puissance et de performance dynamique, associées à des entrées multi-physiques isolées. Ces solutions sont parfaitement adaptées aux laboratoires de R&D et aux essais en vol, permettant aux ingénieurs d'obtenir des informations plus approfondies, plus rapidement et avec une confiance absolue.

Systèmes de propulsion électrique

Les systèmes de propulsion entièrement électrifiés présentent de nombreuses configurations, mais se composent essentiellement des éléments suivants :

• Système de stockage d'énergie (ici batterie, pile à combustible + batterie)

• PDU (unité de distribution d'énergie)

• PCU (unités de contrôle de la propulsion / inverseur / électronique de puissance / contrôle du moteur)

• Moteurs électriques avec hélices (par exemple à rotor ouvert)

Les utilisateurs ont besoin d'une solution évolutive de mesure et d'essai pour l'analyse de l'énergie électrique. Moteurs à courant alternatif de forte puissance à 3 ou 6 phasesLe système peut être piloté par une large gamme de signaux de fréquence à modulation de largeur d'impulsion (PWM) jusqu'à 100 kHz, y compris des paramètres de contrôle vectoriel.

Moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) sont le choix dominant pour les avions électriques en raison de leur rendement élevé (~95-98%) et de leur densité de puissance. La plupart des PMSM d'aéronefs utilisent des conceptions triphasées (standard pour les applications de haute puissance), en raison de leur simplicité et de leur maturité. Elle est bien comprise et compatible avec les onduleurs standard.

Certains systèmes avancés ou tolérants aux pannes utilisent 6 phases pour la redondance et la tolérance aux pannes. NASA X-57 Maxwell avec 60 kW par PMSM dans un système de propulsion distribué.

Fiche technique typique d'un PMSM :

• Puissance de sortie : 200 kW ... 2 MW, 650 kW (en continu)

• Tension : 300 V ... 800 V DC

• Efficacité : 95-98%

• Densité de puissance : 5-10 kW/kg (~8 kW/kg dans le Magni650)

• Refroidissement : Refroidissement par liquide (refroidissement par air pour les petits drones)

• Pôles : 8-16 pôles (nombre élevé de pôles pour une conception compacte)

• Configuration des phases : 3 phases (6 phases pour la redondance)

• Densité du couple : 15-25 Nm/kg, ~20 Nm/kg

• Vitesse de rotation maximale : 2 000-3 500 tr/min (souvent par engrenage) | 2 500 tr/min

Matériel DAQ Dewesoft pour les essais de puissance électrique des avions

Principaux avantages du matériel DAQ et des analyseurs de puissance Dewesoft

• Mise à l'échelle de centaines de canaux pour tester des installations électriques à l'échelle réelle.

• Mesure très précise de la tension et du courant avec une faible distorsion du signal et une grande précision de phase, associée à une conception électriquement sûre et isolée (ISO 61010), une faible dérive en température → résultats traçables, dénomination de l'incertitude de mesure (PTB, NIST).

• Entrées directes de tension de mV à 2000 V.

• Chaîne de mesure complète comprenant ses propres capteurs de courant (CT) de haute précision, couvrant les courants électriques de DC à haute fréquence + alimentation du capteur, alternativement (CT de tiers, pinces, Rogowski, shunt).

• Analyse de puissance de haute qualité basée sur la fréquence (0,03%) qui peut s'étendre d'un seul moteur à tous les éléments du micro-réseau (P, Q, S, PF, cos phi, distorsion, distorsion harmonique, puissance réactive des harmoniques pour chaque phase et le total.

• Vitesse élevée de 15 MS/s/voie et bande passante de 5 MHz, couvrant le calcul précis de la puissance, l'analyse des harmoniques à grande échelle (64e ordre) et l'acquisition des transitoires (glitches, commutations extrêmes, transitoires de défaut ou courts-circuits).

• Prise en charge des entrées multi-physiques avec puissance DC, vitesse de rotation, couple, température (stator, rotor), vibration, bruit/acoustique, flux, force, déformation, déplacement, pression - supportant TEDS.

• Super compteur pour la détection du couple et de la vitesse de rotation à grande vitesse.

• Diverses options de synchronisation du temps : Ethernet PTPv2 (IEEE1588:2008), GNSS, IRIG, liaisons Ethernet optiques.

• Ouvert et facile à intégrer dans le système de votre choix : EtherCAT, Ethernet / openDAQ, CAN FD, OPC UA, MQTT, etc.

• Instrument robuste et portable pour l'instrumentation des essais en vol (FTI).

Dewesoft SIRIUS et Analyseurs de puissance SIRIUS XHS sont des solutions DAQ fiables qui couvrent l'approche moderne des tests multi-physiques, offrant puissance électrique, efficacité, intégrité thermique, vibration, acoustique, durabilité structurelle, fonctionnalité logicielle, sécurité, qui réduisent le temps et le coût des tests.

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