双功能固态转换器的制造方法
【专利摘要】一种基于三相交流输入电流可操作的双功能固态电源转换器同时提供：飞机电力电缆上的交流或直流输出电流，所述飞机电力电缆从存放位置延伸以提供地面电力给停靠的飞机；以及电池充电电力电缆上的低压直流电流，所述电池充电电力电缆从存放位置延伸以给附近的维护车辆中的电池充电。所述电源转换器包括：将交流输入电流转换成内部直流总线上的直流电流的交流转直流转换器；将直流总线电流转换成更高电压和频率的交流电流的直流转交流转换器；或者将直流总线电流转换成较低压直流电的直流转直流转换器，用于通过连接电缆供应地面电力至停靠的飞机；以及将直流总线电流转换成电池充电电缆上的较低压电池充电电流的直流转直流转换器。在机场环境中，电源转换器可以有利地安装在乘客登机桥上并且移动禁止电路可以被提供来当飞机的地面电力电缆亦或电池充电电缆不在存放位置时防止登机桥移动。电源转换器也可以安装在轮式车上用于通过拖车定位，或者安装在远程固定位置。
【专利说明】双功能固态转换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]无
【背景技术】
[0003]1.
【技术领域】
[0004]本发明总体上涉及机场环境的电源管理，并且更具体地讲，涉及多功能固态转换器，所述多功能固态转换器同时供应交流或直流的地面电力给停靠的飞机并且供应直流电池充电电流给一辆或多辆电动的地面保障车辆，例如电动的飞机拖车或电动货物装载机。
[0005]I1.现有技术
[0006]地面保障设备，例如飞机拖车或货物装载机，主要通过燃烧汽油或柴油的内燃机提供动力。随着有关电动车辆的技术的进步，电动地面保障设备运行起来更有成本效率并且在机场更流行，特别是在排放物和噪声是关键的环境考虑因素的情况下。
[0007]虽然越来越多地使用电动地面保障设备已经减少了机场对石油基燃料的需求，但是给这些设备的电池充电的需要对机场电力分配系统提出了容量要求。此外，这些电力分配系统通常在相当远的距离上运行，并且必须安装额外的电力分配中心以保障在多个远距离位置处的电池充电。这对于在机场引入更多的电动地面保障设备增加了不希望的开支。
[0008]缓和在机场对额外的电力分配系统的需求的一种方法是通过已经安装并在低占空比(duty circle)基础上使用的设备来完成地面保障设备电池充电，例如，用于给停靠的飞机供应地面电力的电源转换器。这些电源转换器通常安装于在机场使用的用于在停靠的飞机与登机口之间提供通道供未登机的乘客登机的飞机乘客登机桥上，乘客登机桥通常在飞机到达登机口之后被提供电力以进入伸出姿态并且在飞机刚要离开之前返回到缩回姿态。
[0009]根据本公开，可以有利地安装在乘客登机桥上的双功能固态转换器被设置成给停靠的飞机供应地面电力以及向附近的电动地面保障设备供应电池充电电力。
[0010]从安装在飞机登机桥上的电源转换器给地面保障设备充电可能出现的一个问题是登机桥的移动可能损坏正在充电的停靠的地面保障车辆以及给这些车辆供应电池充电电流的电缆。进一步根据本公开，双功能转换器设有电气互锁电路，所述电气互锁电路防止登机桥在转换器的电池充电功能处于使用状态时移动。
[0011]因此，本公开的总体目的是提供一种双功能固态电源转换器，所述双功能固态电源转换器除了给停靠的飞机提供地面电力之外，还提供电力用于给飞机的地面保障车辆的电池高效充电。
[0012]本公开更具体的目的是提供一种双功能固态电源转换器，其用于给飞机供应地面电力并且供应电力用于电池充电，所述双功能固态电源转换器安装在乘客登机桥上并且包括用于阻止登机桥在电池充电功能处于使用状态时移动的电路。
[0013]通过考虑以下详细描述将更清楚地理解本公开的这些和其他目的、特征和优点。
【发明内容】
[0014]根据本公开的一个实施例，提供了一种双用途电源转换器，基于应用的交流电源可操作，并且提供用于供应飞机地面电力的主交流或直流输出电流以及用于电池充电的辅直流输出电流。所述转换器包括:整流电路，用于将所述应用的交流电流转换成直流电流；逆变电路，用于将所述直流电流转换成所述主交流输出电流；以及直流电流转换电路，用于将所述直流电流转换成所述辅直流输出电流。
[0015]还提供了一种双用途电源转换器，其基于应用的交流电源可操作，并且提供用于供应飞机地面电力的主交流或直流输出电流以及用于电池充电的辅直流输出电流，所述双用途电压转换器用于在适于为停靠在相关的舷梯上的飞机服务的登机道中使用。所述电源转换器包括:第一电缆组，用于将所述主交流或直流输出电流通到所述飞机；第二电缆组，用于将所述辅直流输出电流通至停靠在舷梯上的地面维护车辆，由此所述第二电缆组具有使所述电缆能延伸到所述舷梯以连接至所述地面维护车辆的展开状态以及从所述登机道自由下垂并脱离(free and clear of)所述舷梯的缩回状态。所述登机道包括用于相对于飞机将登机道定位在舷梯上的电动定位系统以及用于防止登机道在第二电缆组未处于缩回状态时移动的移动禁止电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]当结合附图阅读时，通过参照一个或多个优选实施例的以下详细描述将更全面地理解本公开，附图中相同的附图标记在全部视图中指代相同的零件，并且其中:
[0017]图1是上面安装有多功能固态电源转换器的乘客登机桥的立体图，示出了电源转换器被连接上以供应地面电力给临近停靠的飞机。
[0018]图2是图1的乘客登机桥的立体图，示出了多功能固态电源转换器通过相连的卷轴及电缆组件连接至电动的飞机拖车以给拖车的电池充电。
[0019]图3A是图2的卷轴及电缆组件的主视图，示出了电池充电电缆和相连的连接器处于展开且工作的状态。
[0020]图3B是图2的卷轴及电缆组件的主视图，示出了电力电缆和连接器处于存放且不工作的状态。
[0021]图4A是沿着图3A的4A-4A线截取的图2的卷轴及电缆组件的剖视图。
[0022]图4B是沿着图3B的4B-4B线截取的图2的卷轴及电缆组件的剖视图。
[0023]图5A是沿着图3A的5A-5A线截取的图2的卷轴及电缆组件的剖视图。
[0024]图5B是沿着图3B的5B-5B线截取的图2的卷轴及电缆组件的剖视图。
[0025]图6是图2的卷轴及电缆组件内容纳的控制电路和指示器电路的简化示意图。
[0026]图7是包含本公开的双用途固态电源转换器的替代实施例的乘客登机桥的立体图，其中电池充电输出电缆在不使用时从安装在电源转换器的外壳上的挂钩悬吊下来。
[0027]图8是图7的替代实施例的立体图，示出了连接至相邻的电动的飞机拖车的电池充电电缆。
[0028]图9是包含在图7和图8所示的双用途电源转换器中的控制和指示器电路的简化示意图。
[0029]图10是与图1和图2的双用途电源转换器相连的用于禁止乘客登机桥在电源转换器正用于给地面保障设备充电时移动的电路的简化功能框图电路。
[0030]图11是图1和图2的双用途电源转换器的简化功能框图。
[0031]图12是图1和图2的双用途电源转换器的简化部分示意及功能框图。
[0032]图13是安装在乘客登机桥的接机口下方的根据本公开构建的双功能电源转换器的放大透视图。
[0033]图14是安装在通过拖车定位的轮式挂车上的根据本公开构建的双功能电源转换器的放大透视图。
[0034]图15是给停靠的飞机提供直流地面电力的根据本公开构建的双功能电源转换器的简化示意图。
【具体实施方式】
[0035]优选实施例的以下描述在本质上仅仅是示例性的并且绝不旨在限制本发明、其应用或用途。
[0036]参见附图，图1图示了用于登上飞机12的常规设计和构造的乘客登机桥10。乘客登机桥10提供了从航站楼登机口(未示出)延伸到飞机舱门16的封闭的可移动通道，从而允许乘客在不受天气影响的情况下登机和下机。乘客登机桥的飞机接合端通常是可活动的，从而上下活动，左右旋转，并且朝着飞机以及远离飞机延伸。登机桥的运动通过多个电动机来完成，这些电动机通过沿着登机桥延伸到航站楼的电力电缆(未示出)接收电力。
[0037]图2示出了图1的乘客登机桥10，所述登机桥处于缩回姿态并且包含安装在登机桥的接机口(cab) 14下方的本发明的双功能固态电源转换器18。安装在登机桥的轮式车上的卷轴及电缆组件20使得电源转换器能够通过电缆24和电缆端连接器26连接至停靠的电动的飞机拖车22。
[0038]电源转换器18通过沿着乘客登机桥延伸的电缆(未示出)接收来自航站楼的电力。电源转换器通过电力电缆27供应地面电力给飞机12，并且通过电力电缆24供应电池充电电力给拖车22。登机桥在拖车22正在充电时移动会导致拖车22或电力电缆24的物理损坏，为了防止登机桥在拖车22正在充电时移动，卷轴及电缆组件20内的传感器检测电力电缆24何时未存放在卷轴上并且因此处于使用状态。
[0039]首先参见图3A，卷轴及电缆组件20的壳体30的正面立体图被图示，其中电缆24从存储卷轴32展开。在这种状态下，电源开关34处于ON位置，电源可得指示器36被点亮并且电缆存放指示器38未被点亮。此外，在这种状态下电源连接器26未被插入设置在用于存放连接器的壳体30的前面板上的槽40中。相反地，图3B的正面立体图示出了组件20，其中电源连接器26处于槽40中的存放位置并通过夹子44固定，电力电缆24卷绕在存储卷轴32上。在这种状态下，指示器36未被点亮，并且指示器38被点亮，允许乘客登机桥移动。
[0040]图4A、图4B、图5A和图5B进一步示出了卷轴及电缆组件20的运动禁止功能。参见图4A，当从卷轴32展开电力电缆24时，多个弹簧偏置的压力开关46a-46d未被驱动并且处于电气开路状态。此外，如图5A所示，当连接器26不在槽40中时，弹簧偏置压力开关48未被驱动并且处于电气开路状态。如果任一个开关46和48处于开路位置，那么电力电缆存放指示器38未被点亮并且乘客登机桥的移动被禁止。相反地，如图4B所示，当电力电缆24卷绕在卷轴32上时，弹簧偏置压力开关46a-46d被驱动到电气闭路状态。此外，如图5B所示，当连接器26处于槽40中并且通过闩锁44锁定在位时，弹簧偏置压力开关48被驱动到电气闭路状态。当所有的电缆位置感测开关(46a、46b、46c、46d和48)处于其电气闭路状态时，电缆存放指示器38发光并且允许登机桥10移动。
[0041]参见图6，压力启动的开关46a、46b、46c和46d及48电器串联并且通过电缆50连接至乘客登机桥10的接机口 14以在这五个开关的任一个未处于电气闭路状态时防止与登机桥相关的定位电动机被启动。电缆存放指示器38通过电缆30从登机桥的控制电路得到电力以指示舷梯的工作人员允许通道移动。
[0042]设置在壳体30的前面板42上的电源控制开关34通过电缆52连接至双功能固态电源转换器18的控制电路，使得舷梯的工作人员可以控制电力电缆24上的电池充电电力的可得性。电源可得指示器36也通过电缆52由电源转换器供电以指示电池充电电力是可获得的。电池充电电力电缆24通过单独的电缆54连接至电源转换器18。
[0043]图7至图9示出了本公开的替代实施例，其中电池充电电缆24直接从电源转换器18悬吊下来。参见图7，当电池充电电缆处于存放位置时，电池充电电力电缆24从电源转换器18的壳体一侧的挂钩组件56悬吊下来。当电池充电电缆24处于使用状态并且连接至电动拖车22时，从挂钩56取出电缆，如图8所示。
[0044]参见图9，挂钩组件56机械地连接至弹簧偏置压力启动开关58使得当电力电缆24从挂钩组件悬挂处于存放状态时开关58被驱动到电气闭合状态。反之，当从挂钩58取出电源电路24以供使用时，开关58变换到电气开路状态并且乘客登机桥10的移动被禁止。电缆60提供开关58与乘客登机桥的控制电路之间的连接，以及到电缆存放指示器38的连接。电缆62提供电池充电控制开关34与电源转换器18之间的连接，以及电源可得指示器36与电源转换器18之间的连接。可以设置另一个电缆64以从电源转换器18供应电池充电电力给电缆24。
[0045]应当理解，在实践中，图9所示的感测、控制及指示电路可以直接包含在电源转换器18的外壳中。可替代地，安装在电源转换器外壳的外表面上的单独外壳66可以设置成如图9所示。
[0046]按照此前的描述，乘客登机桥10通过电动机定位成使得登机桥允许乘客从登机桥的一端走到停靠的飞机12的舱门16。参见图10，桥定位系统被视为包括用于使登机桥的接机口 14左右转向的第一电动机70。第二电动机72被提供来使登机桥朝着停靠的飞机伸出以及远离停靠的飞机缩回。第三电动机74被提供来升高和降低登机桥以适应飞机舱门的高度。电动机70、72和74 一起允许乘客登机桥10适应停靠在与登机桥相连的登机口处的各种各样的飞机。
[0047]控制电路76响应于通过在登机桥10的接机口 14中的操作者控制面板78键入的操作者输入来控制三个桥定位电动机70、72和74。此外，桥定位系统可以包括位置传感器80，所述位置传感器给控制电路76提供额外输入使得桥升高电动机74自动适应飞机高度的小幅变化。
[0048]按照此前的描述，并且根据本公开的一个方面，控制电路76的功能在双功能固态转换器18的电池充电功能处于使用状态时被禁止。具体地讲，当从卷轴32取出电力电缆24以连接至拖车22或者其他电动地面维护设备时，开关按照此前描述的方式被驱动从而给控制电路76提供禁止信号，所述禁止信号阻止控制电路供应电力给电动机70、72和74中的任一个，而不管在控制面板78上的操作者输入。当电池充电功能完成并且电池充电电力电缆24恢复到在卷轴32上的存放状态，或者在图7至图9的实施例的情况中，恢复到挂钩56上以驱动开关58时，禁止信号被去除并且控制电路76再次完全工作(fullyfunct1nal)以允许定位乘客登机桥10。电源可得指示器36可以由控制电路76供电以指示充电功能何时是进行的并且乘客登机桥的移动何时被禁止。
[0049]在实践中，桥定位电动机及相关的控制电路由三相交流电源供电，所述三相交流电源可以是给双功能固态电源转换器18供电的电源相同或不同的电源。
[0050]参见图11，双功能固态电源转换器18包括输入电路82，所述输入电路接收来自机场航站楼的电力分配电路的三相电力。输入电路82将三相交流信号转换成总线84上的直流信号，所述直流信号被供应到飞机电源电路86以及电池充电电路88。飞机电源电路86转换来自总线84的直流电力以满足飞机的地面电力要求，在本实施例中，作为地面电力供应给停靠的飞机的三相115V至200V 400Hz的电流。监测电路90可以被提供来监测供应给飞机的电流和电压并且在超过预定极限的情况下使控制电路92中断给飞机的电力。
[0051]电池充电电路88将总线84上的直流电力转换成适于给地面维护设备中的电池充电的较低压控制的直流电流。通常，这种电压为大约(in the order of)28V的直流电,并且提供的电流会小，通常在大约(in the order of) 20A或更小，取决于电池状态。监测电路94监测电池充电电路88的输出，从而如果超过预定电流或电压极限，中断充电电路的操作。另外，电压和温度监测电路可以被设置成与地面维护设备中正在充电的电池相连(inassociat1n with)以按照需要调节充电电压或充电电流。
[0052]控制电路92包括至电池充电舷梯控制面板的连接以当电池充电器处于使用状态时发出信号通知并且允许舷梯的工作人员控制充电功能。额外的连接被提供以使舷梯的工作人员控制至飞机的地面电力供应。
[0053]参见图12，双功能电源转换器18可以包括将三相交流电源电流转换成内部总线104上的直流电流的常规设计和构造的晶闸管整流桥接电路100和直流滤波器102。所述直流电流应用于将直流电流转换成400Hz三相115/200V信号的常规设计和构造的三相逆变器106。所述400Hz信号通过常规的滤波器电路108进行滤波并且应用于三相输出变压器110的主绕组(primary winding)上。输出变压器110的副绕组(secondary winding)通过接触器112连接至电缆27(图12中未示出)，所述电缆使电源连接至停靠的飞机的电气系统。
[0054]根据本公开，在总线104上建立的直流电流同时应用于常规设计和构造的直流转直流转换器114。该转换器的较低压直流输出，通常为28V直流电，是通过接触器116连接至电池充电电流的电力电缆24(图12中未示出)，用于给电动的飞机拖车或其他电动地面维护设备中的电池充电。由此充电的舷梯车辆可以包括分别给直流转直流转换器电路的输入118和120提供信号的电压传感器和温度传感器。转换器电路利用这些传感信号以将车辆的充电电流和电压维持为适于车辆电池的状态。
[0055]双功能电源转换器18优选地进一步包括控制电路122，所述控制电路工作以响应于在输入124和126处施加到转换器上的信号来控制晶闸管整流器100、直流转交流逆变器106和直流转直流转换器114的操作。控制电路122进一步控制接触器112和116，并且在128处提供外部指示表明飞机电源电流是可获得的并且在130处提供外部指示表明电池充电电流是可获得的。
[0056]参见图13，双功能电源转换器18优选地封闭在外壳132内，该外壳在给转换器的内部电路提供合适的通风和散热的同时提供保护免受天气影响。在转换器和乘客登机桥一起使用的情况中，通过使输入电力通过延伸登机桥长度的电缆被提供给转换器，转换器可以有利地安装在登机道的下方。与转换器相连的电力输出电缆可以按照此前描述的方式从登机桥悬吊下来，或者从电源转换器外壳悬吊下来。控制面板134可以设置在壳体的外部以供舷梯的工作人员控制并监测转换器。
[0057]将要理解的是，电源转换器18可以可替代地安装在轮式车136上或通过拖车拖动到工作位置，如图14所示。或者，电源转换器可以安装在静止位置，例如在机场航站楼内，并且通过合适长度的电力电缆连接至飞机和电动地面保障设备。
[0058]将要进一步理解的是，本发明的双功能电源转换器可以被提供成转换器140以供应停靠的飞机直流电力而不是交流地面电力。在这种情况下，如图15所示，三相逆变器106被替换为直流转直流转换器142，所述直流转直流转换器将直流总线104上可用的直流电流转换成较低压直流电流，通常为28V直流电。该较低压直流电流通过接触器112被供应给电力电缆27以用于停靠的飞机。在这种情况下，不需要输出滤波器108和输出变压器110。被提供来用于电池充电功能的直流转直流转换器114保持不变。在所有其他方面中，双功能固态转换器140与电源转换器18相同，并且可以用在乘客登机桥上、轮式车上或固定设备上。
[0059]仅为了理解清楚而给出上述详细描述，并且不应当从其理解成不必要的限制。因此，虽然已经图示并描述了本公开的一个或多个特定实施例，但是对本领域技术人员显而易见的是在不脱离本发明的范围的情况下可以进行变化和修改，如果本发明的更宽泛方面并且因此所附权利要求书中的目的旨在涵盖落入本发明的真正精神和范围内的所有这些变化和修改。
【权利要求】
1.一种双用途电源转换器，基于应用的交流电源可操作，并且提供主交流输出电流和辅直流输出电流，包括: 整流电路，用于将所述应用的交流电流转换成直流电流； 逆变电路，用于将所述直流电流转换成所述主交流输出电流；以及 直流电流转换电路，用于将所述直流电流转换成所述辅直流输出电流。
2.根据权利要求1所述的双用途电源转换器，其中所述整流电路包括晶闸管桥接电路。
3.根据权利要求2所述的双用途电源转换器，其中所述晶闸管桥接电路包括直流电流滤波器。
4.根据权利要求1所述的双用途电源转换器，其中所述逆变电路包括三相直流转交流逆变电路。
5.根据权利要求4所述的双用途电源转换器，其中所述直流转交流逆变电路包括输出滤波器。
6.根据权利要求5所述的双用途电源转换器，其中所述直流转交流逆变电路进一步包括输出变压器。
7.根据权利要求1所述的双用途电源转换器，其中所述直流转直流转换器包括响应于输出负载电压和负载温度的调节电路。
8.一种双用途电源转换器，基于应用的交流电源可操作，并且提供主交流输出电流和辅直流输出电流，所述双用途电压转换器用于在适于为停靠在相关的舷梯上的飞机服务的登机道中使用，所述双用途电源转换器包括: 第一电缆组，用于将所述主交流输出电流通至所述飞机； 第二电缆组，用于将所述辅直流输出电流通至停靠在舷梯上的地面维护车辆； 所述第二电缆组具有使所述电缆延伸到所述舷梯以连接至所述地面维护车辆的展开状态以及从所述登机道自由下垂并脱离所述舷梯的缩回状态； 所述登机道包括电动定位系统，所述电动定位系统用于相对于所述飞机将所述登机道定位在所述舷梯上；以及 移动禁止电路，所述移动禁止电路包括由所述第二电缆组在所述电缆组处于所述缩回状态时驱动的开关，用于防止所述定位系统在所述第二电缆组未处于所述缩回状态时移动所述登机道。
9.根据权利要求8所述的双用途电源转换器，其中所述移动禁止电路包括设置在所述登机道上并且由所述第二电缆组的位置机械地驱动的开关。
10.根据权利要求9所述的双用途电源转换器，其中所述开关由所述第二电缆组的重量驱动。
【文档编号】H02M5/458GK104379451SQ201380033081
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年4月19日
【发明者】大卫·韦恩·利丁汉姆 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司