JP2010088288A - 電力バス安定化装置のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 電力バス安定化装置は、第１の電気パラメータの電気エネルギーを発生する第１電源と、この電源と電気的に接続し、第１の電気パラメータの電気エネルギーを第２の電気パラメータの電気エネルギーに変換する電力コンバータ（１１０）とを有する。電力コンバータは、さらに、前記第２組の電気パラメータの電力をバス（１３０）に出力するような第２の電源に接続可能な電力バス（１３０）に接続されている。この電力バスは、このバスに接続された任意の装置の稼働により比較的短い時間の電力過渡を被りやすい。この安定化装置は、更に電源及び電力コンバータに結合されたコントローラ（１０４）を有し、このコントローラは、電力バス上で第２組の電気パラメータが所定範囲外となると、上記電源と電力コンバータの少なくとも一方の出力を制御して電力バスに電気エネルギーを移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に電力システムに関し、より具体的には、電力バス上の電力過渡を抑制する方法と装置に関する。

電力システムのなかには、起動されたときに、その電力バス上の電気パラメータに瞬間的なスパイクを誘発する装置を有するものがある。所謂More Electric Aircraft (MEA)では、電力作動アクチュエータの通常稼働の場合でも発生する電力過渡が、メイン電力バス電圧に指定された適用設計基準電圧限界を越えさせることがあるる。メインバス電圧でのそのような変動は、例えば航空電子工学機器などの、そのバスから電力を受ける他の電子機器に不調を引き起こすかも知れない。

米国特許７３２７１１３号 米国特許６８５０４２６号 米国特許５９８２１５６号 米国特許５９１４５４２号 米国特許５９８２１５６号 米国特許公開第２００８−００９４０１９号 米国特許公開第２００６−０１０３３４１号 米国特許公開第２００５−００４９７５４号 米国特許公開第２００３−０００７３９６号 米国特許公開第２００２−００８０６３３号 米国特許公開第２００２−００７０５５７号

航空機電力バス上での上記電圧偏位を解決するための公知の方法は、多くのバッテリーバンク又はコンデンサバンクを必要とするものであった。これらの既存の既存の解決方法は、４００パウンド（１８１．４４キログラム）を越えることとなって、実際的には、重量制限オーバや性能限界となり、さらには保守問題や望ましくない故障を引き起こす。

本発明の一つの実施形態において、電力バス安定化装置は、第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを発生する第１の電源とこの電源に電気的に接続された電力コンバータとを含む。電力コンバータは、前記第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを、第２組の電気パラメータを有する電気エネルギーに変換する。この電力コンバータは、第２の電源に接続可能な電力バスに接続される。この第２電源は、前記第２組の電気パラメータに従って稼働するが、前記電力バスは、このバスに接続された機器の稼働により比較的短期間の電力過渡を被る。本発明の電力バス安定化装置は、また、電源及び電力コンバータに通信可能なように結合されたプロセッサを有するコントローラを含む。このコントローラは、複数のセンサーからの電力バスの動作に関連する情報を受信して、この電力バス上の第２組の電気パラメータが所定の範囲外の値を示すとき、前記電源と電力コンバータの少なくとも一方の出力を制御して、電力バスへの電気エネルギーを変換するように構成される。

他の実施形態において、電力バスを制御する方法は、通常運転中、電気エネルギーを第１電気エネルギー源から電力バスに供給することを含む。電力バス上の電圧を含む第１組の電気パラメータは、通常運転中、第１電気エネルギー源により所定の通常運転範囲内に維持される。本方法は、また電力バス上に過渡事象を決定することを含み、その過渡事象とは、電力バス上の第１組の電気パラメータの少なくとも一つにおけるスパイクにより定義される。本方法は更に、電力バス上の第１組の電気パラメータが、過渡事象の最中に第２電気エネルギー源によって所定の通常運転範囲内に戻されるように、過渡が電力バス上のエネルギーの量を減らした場合、第２電気エネルギー源から電力バスへエネルギーを移動することを含む。その方法は、更に、過渡事象の最中に、電力バス上の第１組の電気パラメータが、電気シンクによって所定の通常運転範囲内の値に戻されるように、過渡が電力バス上のエネルギーの量を増やした場合、電力バスから電気シンクへエネルギーを移動することを含む。

更に他の実施形態において、電力バス上で電力過渡を抑制するために電力バスと接続可能な電力バス安定化装置は、電力バスの通常運転中に第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを発生するために構成されるタービン発電機を有している。そのタービン発電機は、電力バスの過渡運転中に、電力バスに電気エネルギーを供給するためのタービン発電機の回転ローター内に保存される運動エネルギーを変換するために構成される。電力バス安定化装置はまた、タービン発電機に通信可能に結合されるプロセッサを含むコントローラを含む。そのコントローラは、タービン発電機が約ゼロ正味エネルギーを通常運転中に電力バスに提供するように、タービン発電機の電気出力を制御するために構成される。

本発明の代表的な実施形態に従った電力バスレベルユニット（EBLU）の概略図である。 図１に示される電力バスレベルユニット（EBLU）に対する付属エネルギー吸収モードの概略ブロック図である

１００： 電力バス安定化装置
１０２： タービン発電機
１０３： 磁気浮上シャフトシステム
１０４： システム／磁気ベアリングコントローラ（Ｓ／ＭＢＣ）
１０５： 磁気ベアリング
１０６： 圧力調整遮断バルブ（ＰＲＳＯＶ）
１０８： 再生熱交換器ＲＥＧＥＮＨｘ
１１０： 電力コンバータ
１１２： ライン接点
１１６： 空気タービン
１１８： 永久磁石発電機（ＰＭＧ）
１１９： シャフト
１２０： 圧縮空気
１２１： ガスタービンエンジン圧縮機
１２２： 第１流路
１２３： タービン注入口
１２４： 第２流路
１２６： タービン排気口
１３０： メイン電力バス
１３１： プロセッサ
１３２： 航空機データバス
１３４： データバスインターフェイス
１３６： バルブ駆動装置
１３８： シャフト速度センサー
１４０： 速度検知回路
１４２： 電力コンバータ制御回路
１４４： ライン接点制御回路
１４６： 統合電源
１４８： 過渡電力バス
１５０： 第１ダイオード
１５２： 第２ダイオード
１５４： 速度制御ループ
２０２： エネルギー吸収抵抗 （又は散逸装置）
２０４： 冷却ループ
２０３： 抵抗タンク。
２０８： 吸引
２１０： ポンプ
２１２： コンジット
２１４： 排出
２１６： 注入口
２１８： コールドプレート
２２０： 第１流路注入口
２２２： 第１流路
２２３： 熱交換器
２２４： 第１流路排気口
２２６： 抵抗タンク注入口
２２８： バイパスバルブ
２３０： バイパスバルブ制御モジュール
２３２： ポンプ制御モジュール
２３４： モータ
２３６： 電圧感知モジュール
２３８： ＥＢＬＵ電流感知モジュール
２４０： メインＡＣ発電機電流感知モジュール
２４２： 散逸抵抗制御モジュール
２４４： スイッチング装置

図１及び図２は、本明細書に説明される方法及び装置の代表的な実施形態である。

後述の詳細な説明は、本発明の実施形態を一例で示したものであり、制限するものではない。本発明は、工業用途、商業用途及び家庭用途の適用分野において、過渡状態が想定される間でも、安定的な電力バス電圧を提供するという一般的適用も意図されている。

本明細書に使用されているように、単数及び“一つの”という単語で示される要素又は工程は、排除されることが明示的に示されない限り、複数の要素又は工程を排除するものではないことが理解されるべきである。更に、本発明の“一つの実施形態”という言及は、記載された特徴を同じく具備する追加実施形態の存在を排除すると理解されるべきでない。

図１は、本発明の代表的な実施形態に従った電力バス安定化装置（ＥＢＬＵ: Electrical bus leveling unit）１００の概略図である。この代表的な実施形態において、ＥＢＬＵ１００は、磁気浮揚タービン発電機（Ｔ−Ｇ）１０２と、システム・磁気ベアリング・コントローラ（Ｓ／ＭＢＣ: system/magnetic bearing controller）１０４と、圧力調整遮断バルブ（ＰＲＳＯＶ: pressure regulating shut off valve）１０６と、再生熱交換器(REGEN HX: regenerative heat exchanger１０８)と、電力コンバータ１１０（例えば双方向電力コンバータ、又はＡＣ／ＤＣ・コンバータなどだが、これらに限定されない）と、ライン接点１１２と、を含む。磁気浮揚タービン発電機１０２は、シャフト１１９を介して永久磁石発電機（ＰＭＧ: permanent magnet generator）１１８と接続する圧縮空気タービン１１６を含む。磁気浮揚タービン発電機１０２は、Ｓ／ＭＢＣ１０４により制御される磁気ベアリング１０５を含む磁気浮揚シャフトシステム１０３を含む。他のベアリングシステムと比較すると、摩擦損失は比較的低い。磁気ベアリングを使用することにより、磁気浮揚タービン発電機１０２の回転慣性から電気エネルギーを抽出する効率及び応答時間が改善される。タービン１１６は、圧縮空気源１２０と連通していて、例えば、ガスタービンエンジン圧縮機から空気を抜き取る。代表的な実施形態において、圧縮空気の流れは、圧力調整遮断バルブ１０６を介して圧縮空気源及び再生熱交換器の第１流路からタービン１１６の注入口１２３へ方向付けられる。圧力調整遮断バルブ１０６は、タービン１１６の回転速度を調整するために圧縮空気の流れを調節するために構成される。再生熱交換器１０８は、熱を、圧力調整遮断バルブ１０６からの第１流路１２２中の比較的高温圧縮空気の熱を、タービン１１６の中で膨張されてタービン排気口１２６から排出された第２流路１２４中の比較的低温の膨張空気流に、再生的に移動させる。膨張空気流は大気又は他のプロセスに導かれる。

代表的な実施形態において、永久磁石発電機１１８は、双方向電力コンバータ１１０及びライン接点１１２を介して、航空機用直流２７０ボルト（ＶＤＣ）メイン電力バス１３０に電気的に結合されている。永久磁石発電機１１８は、メイン電力バス１３０の通常運転中には、例えば、１１５ボルト（この電圧に限定されるものではないが）交流電力のような、第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを発生する。また、同じくメイン電力バス１３０の通常運転中において、メイン電力バス１３０の第２組の電気パラメータについては、永久磁石発電機１１８から離れた電力源が所定の範囲内に維持する。他の実施形態において、永久磁石発電機１１８は、永久磁石発電機１１８の電力性能に適合するいかなるバスにも結合され得る。後述するように、タービン発電機１０２は、電力バスの過渡動作中に、タービン発電機１０２の回転ローターに保存される運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力バスに供給する。

代表的な実施形態において、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、本明細書に説明される機能を実行するようにプログラミングされたプロセッサ１３１を含む。Ｓ／ＭＢＣ１０４は、データバスインターフェイス１３４を介して、航空機データバス１３２に通信可能に接続される。他の実施形態において、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、ＥＢＬＵ１００及びＳ／ＭＢＣ１０４が本明細書に説明されるように機能することを許容する他のデータバスに通信可能なように接続される。Ｓ／ＭＢＣ１０４は、バルブ駆動装置１３６を通じて圧力調整遮断バルブ１０６と、速度検知回路１４０を通じてシャフト速度センサー１３８と、電力変換器制御回路１４２を通じて電力変換器１１０と、ライン接点制御回路１４４を通じてライン接点１１２とに接続されてこれらと通信可能である。統合電源１４６は、永久磁石発電機１１８の磁気ベアリングと電力コンバータ１１０とに通信可能に結合され、また、ライン接点１１２と第１ダイオード１５０を介して過渡電力バス１４８に、また、第２ダイオード１５２と過渡電力バス１４８とを介してメイン電力バス１３０に、結合される。

作動中、ＥＢＬＵ安定化装置１００は、スタンバイ（充電）モードと発電機モードのいずれかで動作する。スタンバイモードでは、ＥＢＬＵ１００は、少量の高温高圧の抽気を圧力調整遮断バルブ１０６のインプットに加えることで「チャージ」される。圧力調整遮断バルブ１０６は、下流空気圧を減らし所定の圧力に固定する。それで、高温の抽気は再生熱交換器１０８を通過するが、この再生熱交換器１０８はタービン排気口１２６を出る膨張排気により予め冷却されている。予め冷却された抽気はタービン注入口に加えられ、エネルギーはタービン１１６を通じて膨張されることにより除去される。抽気からエネルギーが除去されて、タービン１１６を抜け出す空気は、より冷却され、また、タービン注入口１２３よりも低圧となる。この冷却された空気は、再生熱交換器１０８の第２流路１２４を通過して、ここで、圧力調整遮断バルブ１０６からタービン注入口１２３に入ろうとする抽気を事前に冷却することとなる、その後に、大気に排出される。抽気から除去されたエネルギーはＴ−Ｇシャフト１１９の回転エネルギーに変換される。代表的な実施形態において、磁気浮揚タービン発電機１０２の電気出力は約１１５ボルトＲＭＳの高周波電力である。ＥＢＬＵ１００のエネルギーバランスを維持するために、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、シャフト１１９の速度を感知し、１１５ボルトＲＭＳの高周波電力の一部を２７０ボルトＤＣに変換するように指示する。このエネルギーのほとんどが統合電源１４６により使用され調整されて、この調整電力がＥＢＬＵ１００の要素に提供されることとなり、余剰電力はメイン電力バス１３０に送られる。他の実施形態として、Ｓ／ＭＢＣ１０４がタービン発電機１０２の電気出力を制御して、タービン発電機が、通常運転中に、ネットで大凡ゼロエネルギーを前記電力バスに供給できるようにしてもよい。

最初の負荷過渡期間において、Ｓ／ＭＢＣ１０４が、メイン電力バス１３０の第２組の電気パラメータが所定範囲外にあることを感知したときは、ＥＢＬＵ安定化装置１００は、スタンバイ（充電）モードから発電機モードに切り替わる。メイン電力バス１３０のこの第２組の電気パラメータが所定範囲外にあることの一例として、これら例に限定されないが、例えばメイン電力バス１３０を流れる電流が所定の最高電流閾値を越えて増加したとか、且つ／または、バス電圧が所定閾値を下回って減少したとき、を含む。本明細書に使用されているように、一組の電気パラメータとは、電力バス上の電力の、種類、量、及び／又は品質などの測定可能なパラメータを含む。代表的なパラメータとしては、周波数、電流値、電圧値、電流の流れる方向、及び／又は、これら電気パラメータのいずれかの時間的変化、を含むが、これに限定されない。発電機モードでは、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、速度制御ループ１５４を停止して、磁気浮揚タービン発電機１０２の回転に保存されている運動エネルギーが、電力コンバータによって調整された電力に変換され、この電力がメイン電力バス１３０上に導かれる。このエネルギー変換の結果、磁気浮揚タービン発電機１０２の回転速度は減ずる。Ｓ／ＭＢＣ１０４が、メイン電力バス１３０の電流値が最高電流閾値を下回ったことを感知する（これは、負荷過渡状態が終了しようとしていることを示）と、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、スタンバイモードに切替わって、抽気は、磁気浮揚タービン発電機１０２の速度を設定設計速度に戻す。

２回目の負荷過渡状態の間、又は、上記の最初の負荷過渡状態からの復旧期間、メイン電力バス１３０からの余剰エネルギーを吸収する必要がある場合がある。電力コンバータ１１０は双方向なため、メイン電力バス１３０上の余剰エネルギーはメイン電力バス１３０上のＤＣ電力から永久磁石発電機１１８に戻されるＡＣ電力に変換される。永久磁石発電機１１８に戻されるＡＣ電力の少なくともある部分は、永久磁石発電機１１８の巻き線の中でＩ^２Ｒ損失として消失させるであろう。永久磁石発電機１１８に戻されるＡＣ電力のある部分は、永久磁石発電機１１８を動かして、その余剰エネルギーは、永久磁石発電機１１８のローターを加速することにより消費されるようにしても良い。

図２は、ＥＢＬＵ１００（図１に示される）に対するオプションとしてのエネルギー吸収モードの概略ブロック図である。代表的な実施形態において、このエネルギー吸収モードは、メイン電力バス１３０の電圧が所定の最高電圧制限値を越える状態に対処するためにＥＢＬＵ１００に追加される。Ｓ／ＭＢＣ１０４がメイン電力バス１３０の電圧がこの最高閾値より高いと感知すると、ＥＢＬＵ１００は、エネルギー吸収モードに切り替わる。エネルギー吸収モードでは、Ｓ／ＭＢＣ１０４は、例えば（これに限定されないが）、エネルギー吸収用の抵抗又はキャパシタなどの、エネルギーシンク装置または散逸装置２０２をメイン電力バス１３０に接続しており、このエネルギー吸収抵抗２０２などを介したメイン電力バス１３０から流れてくる電流は、メイン電力バス１３０上の余剰エネルギーを、熱に変換することにより、消散させる、なお、この熱は冷却ループ２０４にてその後消散される。他の実施形態として、この散逸装置は、過渡状態からの復旧の間、即ち例えば抵抗を通ってエネルギーを消散させる間、メイン電力バス１３０からエネルギーを吸収し、そのエネルギーをメイン電力バス１３０に戻すコンデンサ又は他の保存装置含むようにしてもよい。代表的な実施形態において、冷却ループ２０４は、エネルギー吸収抵抗２０２が配置される抵抗タンク２０３を含む。抵抗タンク２０３は、コンジット２１２を通じて回転ポンプ２１０の吸引２０８に連通している。ポンプ２１０の排出口２１４は、、永久磁石発電機１１８を囲う熱交換器又は冷却ジャケット２１８（例えば、これに限定されないが、冷却板(cold plate)のようなもの）のインレット２１６に連通している。代表的な実施形態において、コールドプレート２１８は、磁気浮揚タービン発電機１０２及び電力コンバータ１１に冷却を供給する。代表的な実施形態において、メイン電力バス１３０上の余剰エネルギーは、エネルギー吸収抵抗２０２を介して消散されるので、電力コンバータ１１０は、主に永久磁石発電機１１８のＡＣ出力をＤＣ電力に変換してメイン電力バス１３０に供給する片方向型のみの電力コンバータを使うことが出きる。コールドプレート２１８のアウトレットは、熱交換器を介して第１流路２２２へのインレット２２０に連通している。第１流路２２２のアウトレット２２４は、冷却ループ２０４の回路を完成する抵抗タンク２０３のインレット２２６に連通している。熱交換器バイパスバルブ２２８はインレット２２０とアウトレット２２４との間に連通して、冷却ループ２０４を流れる冷却材温度の制御を可能にしている。代表的な実施形態において、冷却ループ２０４は、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）冷却液を使用する。

バイパスバルブ２２８は、Ｓ／ＭＢＣ１０４のバイパスバルブ制御モジュール２３０に電気的に接続される。バイパスバルブ制御モジュール２３０は、熱交換器バイパスバルブ２２８のバルブ位置を調節する出力信号を生成して熱交換器バイパスバルブ２２８に出力して、第１流路２２２を通る冷却液の流量を制御する、この冷却水はタービン排気流により結果的に冷却される。ポンプ２１０は、Ｓ／ＭＢＣ１０４のポンプ制御モジュール２３２と電気的に接続される。ポンプ２１０は、モータ２３４に回転可能に接続される。一つの実施形態において、モータ２３４は、ポンプ制御モジュール２３２によって起動される固定速度のモータである。他の実施形態において、モータ２３４は、複数速度可能なモータであって、各々のモータ速度はポンプ制御モジュール２３２によって選択可能に制御される。その他の実施形態において、モータ２３４は、多様な速度モータであり、ポンプ制御モジュール２３２はモータ２３４の速度を調節するために構成される多様な速度駆動回路含む。従って、ポンプ２１０は、冷却ループ２０４を通じて冷却液の流れの温度を調整することができる。Ｓ／ＭＢＣ１０４はまた、メイン電力バス１３０と電気的に接続される電圧感知モジュールを含む。電圧感知モジュール２３６は、メイン電力バス１３０上の電圧に関連する制御信号を発生する。Ｓ／ＭＢＣ１０４は、また、メイン電力バス１３０に通信可能なように結合される電圧感知モジュール２３６を含む。電圧感知モジュール２３６は、メイン電力バス１３０上の電圧に関連する制御信号を発生する。Ｓ／ＭＢＣ１０４はまた、過渡電力バス１４８に通信可能なように結合されるＥＢＬＵ電流感知モジュール２３８を含む。ＥＢＬＵ電流感知モジュール２３８は、過渡電力バス１４８を流れる電流に関連する制御信号を発生する。Ｓ／ＭＢＣ１０４は、また、メイン電力バス１３０に結合されたメインＡＣ発電機電流感知モジュール２４０を含む。メインＡＣ発電機電流感知モジュール２４０は、メイン電力バス１３０を流れる電流に関連する制御信号を発生する。抵抗制御モジュール２４２で消費される余剰エネルギーは、エネルギー散逸抵抗２０２とメイン電力バス１３０とを結合するために構成されるソリッドステートリレー（しかしこれに限定されない）などのスイッチング素子２４４に通信可能なように結合される。

本明細書に使用されるプロセッサという表現は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び他の回路又は本明細書で説明される機能を実行可能なプロセッサを言及する。

本明細書に使用されるように、“ソフトウエア”及び“ファームウエア”は互いに交換可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＯＲＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭメモリ、を含むプロセッサにより実行可能なメモリに保存されるいかなるコンピュータプログラムを含む。上述のメモリの種類は代表的なものであり、従ってコンピュータプログラムの保存に使用されるメモリの種類を限定するものではない。

上述の明細書を基に当然のことながら、本開示の上述された実施形態は、コンピュータソフトウエア、ファームウエア、ハードウエア、又は他の組み合わせ又はそれらの集合体を含むコンピュータプログラミング又はエンジニア技術を使用して実行されてもよい。その技術効果は、負荷過渡中、磁気浮揚タービン発電機１０２及びシャフト１１９の回転の中に保存される運動エネルギーが電力に変換され、メイン電力バス１３０に導かれることである。エネルギー変換の結果として、磁気浮揚タービン発電機１０２及びシャフト１１９の回転速度は減速される。負荷過渡の終了後、抽気の供給は磁気浮揚タービン発電機１０２及びシャフト１１９を元の設定設計速度に戻す。バス電圧が過剰になった場合、最高ＥＢＬＵ１００は、エネルギー吸収抵抗２０２を、熱に変換されＰＡＯ液状冷却ループ２０４に消散されるメイン電力バス１３０上の余剰エネルギーをもたらすメイン電力バス１３０に接続する。コンピュータで読み取り可能コード方法を有する上述の結果として得られるプログラムは、具体化されるか又は一つかそれ以上のコンピュータで読み取り可能なメディアに提供されてもよい。従って本開示の説明される実施形態に従ってコンピュータプログラム製品、すなわち製品を作成する。コンピュータで読み取り可能なメディアは、例えばしかしこれに限定されないが、固定（ハード）ドライブ、ディスク、光学ディスク、磁気テープ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）のような半導体メモリ、及び／又はインターネット又は他のコミュニケーションネットワーク又はリンクなどの送受信メディアでもよい。コンピュータコードを含む製品は、一つのメディアから直接コードを実行すること、一つのメディアから他のメディアにコードをコピーすること、又はネットワークに対してコードを伝達すること、により製造及び／又は使用される。

電力バス安定化装置の操作の方法及び装置の上述される実施形態は、費用効果があり、且つ過渡状態で電力バス電圧を安定させる信頼できる方法を提供する。より具体的には、本明細書で説明される方法及び装置は、安定したバス稼動の間に、エネルギー保存を容易にし、そして、安定継続バス電圧をもたらす過渡状態中の期間にエネルギーの吸収または排出を容易にする。更に、上述される方法及び装置は、定常状態エネルギー保存操作のためのメイン電力バスからの電力を必要とすることなく、メイン電力バスの電気負荷を減らすことを容易にする。従って、本明細書に説明される方法及び装置は、費用効果が高く信頼された方法で電力システムを操作することを容易にする。

タービン発電機シャフトの回転に保存される運動エネルギーを電力に変換する代表的な方法と装置、及びメイン電力バスの上に配置されるか又は負荷過渡中の電力バスからの沈下エネルギーが上記に詳細に説明される。描写される装置は本明細書に説明される特定の実施形態を制限するものではなく、むしろ各要素は本明細書に説明される他の要素から個々に及び別々に使用されてもよい。各システム要素は、他のシステム要素との組み合わせることも可能である。

開示は様々な特定の実施形態に関して説明されてきたが、本開示は、特許請求の範囲の精神及び領域内で変更されて事項されてもよいことが認識されるであろう。

Claims (10)

1. 第１の電気パラメータを有する電気エネルギーを発生する第１電源と、
   前記第１の電源に電気的に接続された電力コンバータ（１１０）と、
   前記第１の電源と前記電力コンバータとに通信可能に結合され、プロセッサ（１３１）含むコントローラ（１０４）と、
   を具備する電力バスレベリング装置（１００）であって、
   前記電力コンバータは、第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを、第２組の電気パラメータを有する電気エネルギーに変換するように構成され、且つ、前記第２組の電気パラメータに従って動作する第２の電源に接続可能な電力バス（１３０）に接続されており、
   この電力バスは、前記電力バスに接続される装置の稼働によって引き起こされる比較的短期間の電力過渡を被りやすいものであり、
   前記コントローラが、
   複数のセンサーから前記電力バスの稼働に関連した情報を受信し、
   前記電力バス上の前記第２組の電気パラメータが所定の範囲の外にあるときに、前記電源と電力コンバータの少なくとも一方の出力を制御して前記電力バスに送られてくる電気エネルギーを移動する、
   ように構成されたことを特徴とする電力バス安定化装置（１００）。
2. スイッチング装置（２４４）を有し、前記電力バス（１３０）に電気的に接続可能なエネルギーシンクを更に備え、前記コントローラ（１０４）は、前記スイッチング装置を使用して前記エネルギーシンクの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力バス安定化装置（１００）。
3. 前記エネルギーシンクは散逸装置（２０２）含むことを特徴とする請求項２に記載の電力バス安定化装置（１００）。
4. 前記散逸装置（２０２）からの熱を移動するために、冷却液（２０４）回路を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の電力バス安定化装置（１００）。
5. 前記エネルギーシンクが貯蔵装置を含むことを特徴とする請求項２に記載の電力バス安定化装置（１００）。
6. 前記電源がタービン発電機（１０２）を含み、前記電力バス（１３０）上の第２組の電気パラメータが所定範囲外のとき、前記タービン発電機は、前記タービン発電機の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することを特徴とする請求項項１に記載の電力バス安定化装置（１００）。
7. 前記電源が、圧縮空気（１２０）を供給する空気供給源と連通するタービン（１１６）を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力バス安定化装置（１００）。
8. エネルギーシンクと冷却液の回路（２０４）とを更に含み、
   前記エネルギーシンクは前記電力バス（１３０）と電気的に接続可能であり、
   前記冷却液の回路は、前記エネルギーシンクから前記タービン（１１６）の排気（１２６）へ前記冷却液の回路を介して熱を移動するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電力バスレベルユニット（１００）。
9. 電力バス上の電力過渡を抑圧するための電力バス（１３０）に接続可能である電力バス安定化装置（１００）であって、
   前記電力バスの通常運転の間は、第１組の電気パラメータを有する電気エネルギーを発生するタービン発電機（１０２）であって、前記電力バスの過渡動作の間は、前記タービン発電機の回転ローターに保存される運動エネルギーを変換して前記電力バスに電気エネルギーとして供給するタービン発電機（１０２）と、
   前記タービン発電機と通信可能なように結合されたプロセッサ（１３１）を含むコントローラ（１０４）であって、前記タービン発電機が通常運転中に約ゼロ総量エネルギーを電力バスに供給するように、前記タービン発電機の電気出力を制御するべく構成されたコントローラ（１０４）とを備えたことを特徴とする電力バス安定化装置（１００）。
10. スイッチング装置（２４４）を介して前記電力バス（１３０）に電気的に接続可能なエネルギー散逸装置（２０２）を更に含み、
    前記コントローラ（１０４）は、前記スイッチング装置を使用して前記散逸装置の動作を制御するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の電力バス安定化装置（１００）。