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JPH01157295A - 変速定周波数電源システム及びその作動方法 - Google Patents

変速定周波数電源システム及びその作動方法

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Publication number
JPH01157295A
JPH01157295A JP63265956A JP26595688A JPH01157295A JP H01157295 A JPH01157295 A JP H01157295A JP 63265956 A JP63265956 A JP 63265956A JP 26595688 A JP26595688 A JP 26595688A JP H01157295 A JPH01157295 A JP H01157295A
Authority
JP
Japan
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voltage
link
power supply
bus
auxiliary power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63265956A
Other languages
English (en)
Inventor
Stuart C Brown
スチュアート・カール・ブラウン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPH01157295A publication Critical patent/JPH01157295A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H02M5/443—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between AC networks via a high-tension DC link

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変速定周波数電源システムに関し、更に詳細に
は補助出力を有する、かかるシステムに関する。
典型的には航空機に用いられる直流リンク変速定周波数
（ＶＳＣＦ）電源システムの発電機は、変動する速度で
駆動されて一対の直流リンク導体を介し直流電圧をイン
バータへ供給する。発電機の出力電圧を調整するレギュ
レータは、インバータ出力をモニターして発電機の界磁
電流を制御し直流リンク電圧を調整する。直流リンク変
速定周波数電源システムを航空機に用いた例のうちある
ものでは、制御作業用アクチュエーターを駆動するため
に２７０ボルトのような補助電源が、また航空電子機器
に給電するため直流２８ボルトのような補助電源が必要
とされる。これらの補助電源は１１５ボルトの交流イン
バータ出力から給電することが可能である。しかしなが
ら、これらの補助電源はインバータの故障による影響を
受は易いため、システムの冗長性及び融通性が著しく低
下している。更に、交流バスが故障すると、交流電圧が
ゼロになることがある。
補助電源がインバータの故障の影響を受は易いと言うこ
の問題を回避するもう１つの方法は、整流器を介して発
電機から受電する直流リンク導体から直接補助電源へ給
電することである。電圧が低下するという問題は依然と
して起こるが、その問題は上述した問題程重大ではない
。例えば、交流バスの故障時直流リンク電圧はインバー
タの電流、電圧及び熱応力を制限するために通常電圧値
の３５％に意図的に減少させる場合がある。入力端子が
減少するかかる状態の発生時において出力電圧を通常値
に保つためには、補助電源の大きさ及び重量を相当程度
増大する必要があろう。
本発明の目的は、補助電源の大きさ及び重量を増加させ
ることになる調整範囲の増大を伴なわずに、補助電源へ
送られる低下した入力端子を補償する手段を提供するこ
とにある。
本発明は、直流リンク導体と補助電源入力との間に昇圧
コンバータを挿入して交流出力故障時低下する直流リン
ク電圧を補償する０本発明による電源システムは、一対
の直流リンク導体上に直流電圧を発生する発電機と、直
流電圧を定周波数交流電圧に変換するインバータとより
なり、定周波数交流電圧が電源バスの導体へ供給される
。直流リンク導体と補助電源バスの間には昇圧回路が接
続される。コンバータの交流出力に応答して発電機の出
力を制御し直流リンク電圧を調整すると共に、電源シス
テムバスの導体が故障状態にあるとき昇圧回路の出力電
圧を調整する制御回路が設けられている。
本発明はまた、発電機が一対の直流リンク導体を介して
直流電圧をインバータへ供給する直流リンク変速定周波
数電源システムの作動方法であって、通常動作特発電機
出力を調整して直流リンク導体の間に第１の直流電圧を
発生させ、故障時直流リンク導体の間に第２の直流電圧
を発生させるステップを含む方法を包含する。通常動作
時、第１の直流リンク電圧が補助電源バスへ送られる。
故障時第２の直流リンク電圧が所定の大きさに昇圧され
、この昇圧された電圧が補助電源バスへ送られる。
以下、本発明の実施例である直流リンク変速定周波数電
源システムの概略図を参照して本発明を詳説する。
添付図面は、本発明の実施例による変速定周波数電源シ
ステムの概略図である。変速発電機１０の出力はブリッ
ジ型整流器１２を介して一対の直流リンク導体１４及び
１６に接続されている。平滑用キャパシタ１８が直流リ
ンク導体の間に接続されている。インバータ２０は直流
リンク電圧を導体１４及び１６から受けて導体２２．２
４．２６．２８を有する電源システムのバス上へ三相定
周波数交流出力電圧を発生させる。制御回路３０はライ
ン３２．３４．３６．３８を介してインバータの出力電
圧をモニターすると共に、ライン４０．４２を介して直
流リンク電圧をモニターする。システムの通常動作時、
制御回路の電圧レギュレータはライン４４を介して発電
機１０の励磁機の界磁電流を制御することによって直流
リンク電圧を調整し、発電機がその通常設計速度範囲内
にあるときインバータ出力を制御している。１９８５年
１１月１９日付でベーカー（Ｂａｋｅｒ）へ付与された
米国特許第４，５５４，５０１号は上述の構成要素より
なる変速定周波数電源システムを開示している。
本発明の変速定周波数電源システムはまた、入力ライン
４８．５０を介して直流リンク導体に接続された昇圧コ
ンバータ回路４６を有する。昇圧コンバータは一端が直
流リンク導体１４に接続されたインダクタ５２を有する
。トランジスタ５４よりなる制御可能な固体スイッチン
グ素子がインダクタ５２の他端と直流リンク導体１６の
間に接続されている。直列に接続したダイオード５６と
キャパシタ５８よりなる枝路がトランジスタ５４の両端
に接続されている。
インバータの交流出力導体が交流出力電圧を低下させる
か或いはゼロにする故障状態にある場合、制御回路３０
は発電機１０の出力を例えば通常の直流リンク電圧を３
５％である電圧レベルへ調整することにより直流リンク
電圧を意図的に低下させ、インバータの電流、電圧に熱
応力を制限する。これらの故障状態時、制御回路３０は
また、ライン６０上にトランジスタ５４を周期的にオン
及びオフにする信号を発生し、それにより導体６２及び
６４よりなる補助電源バス上の電圧を昇圧する。図示の
特定のコンバータ回路４６はブースト・チョッパーとし
て当業者に知られている。故障時、本発明により必要と
される直流リンク電圧の昇圧を、その回路或いは他の周
知の昇圧回路により実現することができる。
図示の昇圧回路は、この用途ではインダクタ及びキャパ
シターによる固有のフィルタ作用が得られるという利点
を備えている。このフィルタ作用により導体６２及び６
４に接続されるかもしれない補助電源が発生するスイッ
チング・ノイズを隔離すると共に、通常動作時このスイ
ッチング・ノイズを直流リンク導体から隔離するのに役
立つ。
故障時、コンバータ回路４０のスイッチング・トランジ
スタ５４のデユーティサイクルが昇圧の大きさを決定す
る。トランジスタがオンにあるとき、インダクタは直流
リンク導体間に接続される。トランジスタがオフのとき
、インダクタは直流リンク導体と直列に接続した状態で
ある。基本的な原理によればインダクタ両端間の平均電
圧はゼロである。トランジスタがオンのときの電圧と時
間（秒）の積はトランジスタがオフにあるときの時間の
間の電圧と時間の積に等しくなければならない。トラン
ジスタがオンにある時間を増加することにより、インダ
クタには長い時間直流リンク電圧がかかることになり、
トランジスタがオフになるとインダクタに大きい電圧が
生じる。トランジスタがオフのときの昇圧コンバータの
出力電圧は直流リンク電圧とインダクタ電圧の和に等し
い。出力キャパシタ５８はオフ状態とオン状態のときの
電圧を平均したものである。ダイオード５６はトランジ
スタがオンのときキャパシタが放電するのを防止する。
トランジスタ５４の作動周波数はシステムの特定の設計
要件より決定される。
図示の好ましい実施例の利点の１つは、直流リンク電圧
が補助電源に必要な最小値以下に低下したことを検知し
たときに限り昇圧回路のスイッチング・トランジスタを
作動させればよいことである。交流電源バスの故障時こ
の状態は短時間例えば５秒間束じるであろうから、通常
動作時の平均電力消費の一部である損失はダイオードの
順方向電圧降下損及びインダクタの抵抗損だけである。
インダクタの鉄損及びキャパシタの等個直列抵抗損は、
チョッパーが作動状態にないときリップル電圧及び電流
は比較的小さいので無視できる。従って、この種の昇圧
回路は変速定周波数電源システムの効率、大きさ及び重
量への影響を、その意図した機能を妨げることなしに最
小限に抑えることができる。
当業者にとって明らかなように、図示のシステムの制御
回路３０は通常動作時直流リンク導体の間に第１の直流
電圧を発生させると共に、故障時直流リンク導体の間に
第２の直流電圧を発生させるように発電機の出力電圧を
調整する０通常動作時昇圧コンバータ４６のトランジス
タ５４はオフ状態にあり、第１の直流リンク電圧が補助
電源パスの導体６２及び６４へ送られる。故障時、スイ
ッチング・トランジスタ５４は周期的にオンとオフに切
換えられ、このため第２の直流リンク電圧が昇圧されて
、補助電源バスの導体６２及び６４上に昇圧した直流電
圧が発生する。実施例において、この昇圧した第２の直
流電圧の大きさをシステムの通常動作時の第１の直流リ
ンク電圧と実質的に等しくすることができる。
以上、本発明を現時点において好ましい実施例と信じる
例について説明したが、本発明の範囲から逸脱すること
なしに種々の変形例が当業者によって想到されるであろ
うことは明らかである。従って、頭書の特許請求の範囲
はかかる変形例をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の一実施例による直流リンク変速定周
波数電源システムの概略図である。 ｌＯ発電機 １２　　　整流器 １４１６　　　直流リンク導体 ２０　　　インバータ ３０　　　制御回路 ４６　　　昇圧回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一対の直流リンク導体上に直流電圧を発生する発
    電機と、直流電圧を交流出力バス上の定周波数交流出力
    電圧に変換するインバータと、直流リンク導体と補助電
    源バスの間に接続した昇圧回路と、交流出力電圧に応答
    して発電機の出力を制御し直流電圧を調整すると共に、
    交流出力バスに故障状態が生じると補助電源バス上の昇
    圧回路の出力電圧を調整する制御回路とよりなることを
    特徴とする変速定周波数電源システム。
  2. （２）前記制御回路は通常動作時直流電圧を第１のレベ
    ルに調整し、また故障時直流電圧を第２のレベルに調整
    することを特徴とする請求項第（１）項に記載した電源
    システム。
  3. （３）前記昇圧回路は通常動作時非作動状態にあり、故
    障時前記制御回路が昇圧回路を作動することを特徴とす
    る請求項第（１）項に記載した電源システム。
  4. （４）一端が直流リンク導体のうちの第１の導体に接続
    されたインダクタと、インダクタの他端と直流リンク導
    体のうちの第２の導体の間に接続した、制御回路に応答
    する制御可能な固体スイッチと、直列に接続したダイオ
    ードとキャパシタを有し固体スイッチに並列接続した枝
    路とよりなり、前記補助電源バスがキャパシタの両端に
    接続されることを特徴とする請求項第（１）項に記載の
    電源システム。
  5. （５）前記制御回路は、直流リンク電圧が所定の大きさ
    以上のときは固体スイッチをオフ状態に保つことを特徴
    とする請求項第（４）項に記載の電源システム。
  6. （６）発電機が一対の直流リンク導体を介して直流電圧
    をインバータへ供給する変速定周波数電源システムの作
    動方法であって、発電機の出力電圧を調整して通常動作
    時直流リンク導体の間に第１の直流電圧を発生させると
    共に故障時直流リンク導体の間に第２の直流リンク電圧
    を発生させ、通常動作時第１の直流電圧を補助電源バス
    に給電すると共に、故障時第２の直流電圧を昇圧して昇
    圧電流を発生させ、故障時に昇圧電圧を補助電源バスへ
    給電することよりなることを特徴とする直流リンク変速
    定周波数電源システムの作動方法。
  7. （７）昇圧した電圧の大きさは第１の直流電圧レベルに
    実質的に等しいことを特徴とする請求項第（６）項に記
    載の方法。
JP63265956A 1987-10-23 1988-10-21 変速定周波数電源システム及びその作動方法 Pending JPH01157295A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/111,961 US4761726A (en) 1987-10-23 1987-10-23 Variable speed constant frequency power system with boost converter auxiliary output
US111,961 1987-10-23

Publications (1)

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JPH01157295A true JPH01157295A (ja) 1989-06-20

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US (1) US4761726A (ja)
EP (1) EP0313366B1 (ja)
JP (1) JPH01157295A (ja)
KR (1) KR890007469A (ja)
DE (1) DE3880071T2 (ja)

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