JP2010504724A - 力率改善と（スイッチオン）電流制限とを行う給電装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電流特性を電圧特性（１２）に適合するように構成された制御ユニット（１０）を有する、とりわけ航空機用の給電装置に関する。実施例に、力率改善部（３６，３４，３８，４０）を備えた整流器（３０）が、スイッチオン可能な（スイッチオン）限流部（１４）を備える昇圧器の形態で構成されていることが記載されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の給電装置に関する。

すでに、電流特性を電圧特性に適合するように構成された制御ユニットを有する、とりわけ航空機で使用するための給電装置が公知である。

本発明の利点
本発明は、電流特性を電圧特性に適合するように構成された制御ユニットを有する、とりわけ航空機用の給電装置に関する。ここでは、「適合」とはとりわけ、電圧特性を電流特性に少なくとも近似させることを指す。

給電ユニットは、少なくとも１つのスイッチオン可能なユニットを有する少なくとも１つのアクティブユニットを備える構成を提案する。「アクティブユニット」とは、ここではとりわけ、少なくとも部分的に自動的にスイッチング過程を実施するように構成されたユニットを指す。さらに、「スイッチオン可能なユニット」とはとりわけ、動作領域で電流特性に影響するためのユニットを指す。このことにより、制御ユニットによる制御にもかかわらず発生する電流特性と電圧特性との不所望の偏差に、有利には少なくとも部分的に抗することができる。さらに、とりわけ３５０〜８００Ｈｚの間の幅広い周波数領域でフィルタリングを行い、歪み率を改善し、スイッチオン電流の有利な限流を実現することができる。

前記ユニットを電圧特性のゼロ交差の領域でスイッチオンするように前記アクティブユニットが構成されている場合、とりわけ、電圧特性のゼロ点の領域ないしはゼロ交差で偏差誤差を少なくとも低減することができる。ここで「電圧特性のゼロ公差の領域」とは、とりわけ、最大印加電圧の３０％未満の領域を指し、有利には２０％未満の領域を指し、特に有利には１５％未満の領域を指す。

前記ユニットは、当業者が有利と考える異なるユニットによって構成することができ、とりわけ、少なくとも１つの動作領域において少なくとも実質的に線形の特性を有するユニットによって構成することができ、有利には電圧のゼロ交差において少なくとも実質的に線形の特性を有するユニットによって構成することができる。ここで「実質的」とはとりわけ、理論的に完全な線形特性からの特性の偏差が１０％未満であることを指す。

さらにユニットは、特に有利には抵抗ユニットによって構成される。ここで「抵抗ユニット」とはとりわけ、少なくとも１つの動作領域においてゼロ交差においてオーム抵抗を再現するように構成された、たとえば電界効果トランジスタ等であるユニット、および／または有利には少なくとも１つのオーム抵抗を有するユニットを指す。これによって、抵抗ユニットを構造的に特に簡単に実現することができる。抵抗ユニットによって有利には、幅広い周波数領域でフィルタリングを行うことができ、ひずみ率が改善され、スイッチオン電流の有利な限流を実現することができ、特に、制御ユニットの入力抵抗を省略するかまたは該入力抵抗の抵抗値を少なくとも低減することができる。

前記ユニットが所期の温度特性を実現するために、少なくとも１つの領域において、温度値に依存する特性値を有する場合、有利には、可変の温度値への所望の自動適応を実現し、負荷にわたって有利な線形化を実現することができる。「所期の温度特性」とは、ここではとりわけ、ユニットが所期のように、特性が温度値によって変化するように選択されることを指す。

特に有利には、前記ユニットはＮＴＣ抵抗（ＮＴＣ：Negative Temperature Coefficient）を有することにより、有利には電気的抵抗のように、温度の上昇とともに特性値が降下するようにされる。このことによって、より高い確実性を実現することができる。ＮＴＣ特性を実現するために前記ユニットは、当業者が適していると考える異なる部品を有することができるが、有利には該ユニットは、少なくとも１つのＮＴＣ抵抗を有する。このことによって、適切な特性を簡単かつ低コストで実現することができる。

本発明の別の実施形態では、アクティブユニットは少なくとも１つの制御ユニットを有し、該制御ユニットは、少なくとも所定の位相角でスイッチング過程を開始するように構成されている。このことによって、所定の位相角で発生する妨害作用に対して所期のように抗することができる。この制御ユニットは、当業者が有利と考える異なるユニットによって構成することができ、とりわけ位相比較器、および／または、所定の位相角になる所定の時点でスイッチングするユニット等によって構成することができる。スイッチング閾値は、位相位置および／または振幅に関連づけることができる。

有利にはアクティブユニットは、少なくとも１つの比較器を有する。これによって、とりわけ所定の位相角で、所望のスイッチング過程を構造的に簡単に、所期のように実現することができる。

本発明による給電装置の概略図である。 電圧特性を示す図である。

実施例の説明
図１に、制御ユニット１０を有する航空機用の給電装置が概略的に示されている。この制御ユニット１０は、電流特性を電圧特性１２に適合するように構成されている（図１および２）。前記制御ユニット１０は端子２４，２６によって、詳細に図示されていないＡＣ電流源（ＡＣ：alternating current）に接続されており、この接続の後にＮＴＣ抵抗２８を有し、これによってスイッチオン電流が限流される。ＮＴＣ抵抗２８には制御ユニット１０のブリッジ整流器３０が接続されている。さらに制御ユニット１０は、制御ユニット１０のスイッチ３４に対するバッファコンデンサ３２を有し、該スイッチ３４は、該制御ユニット１０のＰＦＣチップ３６（ＰＦＣ：力率改善（Power Factor Correction））によってスイッチングされる。まず制御ユニット１０は、ＰＦＣチップ３６に結合された電子回路ユニット３８と、該電子回路ユニット３８に後続接続されたダイオード４０と、該ダイオード４０に後続接続されたコンデンサ４２とを有し、該電子回路ユニット３８は、エネルギーを蓄積するための補助コイルとチョークとを有し、該ダイオード４０は整流するために使用される。さらに制御ユニット１０は、ダイオード４０に後置接続されコンデンサ４２に並列接続された抵抗４４，４６を有し、該抵抗４４，４６は電圧フィードバックのために使用され、該抵抗４４，４６間に結合された経路４８がＰＦＣチップ３６に接続されている。制御ユニット１０の役割は、電圧の正弦波形に可能な限り精確に追従する電流を生成することである。このことは、電流の正弦波形にも、電流と電圧との間の位相位置にも当てはまる。このことは、前記制御ユニット１０はほぼオーム負荷を再現するように構成されていることを意味する。

制御ユニット１０の他に給電装置は、オーム性のＮＣＴ抵抗によって形成されるスイッチオン可能なユニット１６を備えたアクティブユニット１４を有する。アクティブユニット１４は、ＡおよびＢによって示された接続点でスイッチ３４に直列に後続接続されているか、ないしはスイッチ３４の電流路に組み込まれている。アクティブユニット１４は、比較器から成る制御ユニット２２を有し、該制御ユニット２２は、ブリッジ整流器３０より下流に存在する電圧を基準電圧Ｕｒｅｆと比較することにより、所定の位相角の場合に前記ユニット１６を電圧特性１２のゼロ交差２０の領域１８でスイッチ５０によってスイッチオンするように構成されている。前記基準電圧Ｕｒｅｆは最大電圧ないしは約１５Ｖの５％〜１５％の間であり、有利には約１０％である。ブリッジ整流器３０より下流の端子５２から制御ユニット２２までの経路５４に、抵抗５６が前置接続されており、抵抗５８が後置接続されており、第２の抵抗５８は接地接続されている。

基準電圧Ｕｒｅｆを上回ると、スイッチ５０は閉成される。基準電圧Ｕｒｅｆを下回ると制御ユニット２２によってスイッチ５０は開放され、ＰＦＣチップ３６によって制御されるスイッチ３４の電流がユニット１６を介して流れる。このことはＰＦＣチップ３６のクロック周波数に影響し、特性曲線がソフトになり、クロック周波数は低減される。さらにこのスイッチオンは、非同期発電機の正弦波形の電流にも影響し、実際にオーム抵抗が得られるようになる。正弦波形の入力電圧が再び基準電圧Ｕｒｅｆを上回ると、前記ユニット１６はスイッチ５０によって再び短絡されて機能しなくなる。

ＡＣ電流源のスイッチオン時ないしはシステムの始動時には、スイッチ５０は開放される。その後に電流は、ＮＴＣ抵抗から成るユニット１６を流れ、既知の値に制限される。システムが始動された場合にある程度の時間が経過した後、スイッチ５０は閉成され、ＮＴＣ抵抗から成るユニット１６は短絡される。この時点でコンデンサ４２が充電され、この充電されたコンデンサ４２は、アクティブユニット１４とＮＴＣ抵抗２８とが無ければスイッチオン電流を高くしてしまうが、ＮＴＣ抵抗から成るユニット１６が非作動化されても何も起きない。アクティブユニット１４によって、ＮＴＣ抵抗２８を有利には小さく寸法決めするか、または完全に省略することもでき、このことによって損失を少なくとも低減し、損失に起因する加熱も少なくとも低減することができる。

ユニット１６をＮＴＣ抵抗として形成することにより、スイッチ５０の欠落時の誤機能および過熱を回避することができる。

１０ 制御ユニット
１２ 電圧特性
１４ アクティブユニット
１６ ユニット
１８ 領域
２０ ゼロ交差
２２ 制御ユニット
２４ 端子
２６ 端子
２８ ＮＴＣ抵抗
３０ ブリッジ整流器
３２ バッファコンデンサ
３４ スイッチ
３６ ＰＦＣチップ
３８ 電子回路ユニット
４０ ダイオード
４２ コンデンサ
４４ 抵抗
４６ 抵抗
４８ 経路
５０ スイッチ
５２ 端子
５４ 経路
５６ 抵抗
５８ 抵抗
Ｕｒｅｆ 基準電圧
Ａ 接続点
Ｂ 接続点

Claims (10)

1. とりわけ航空機用の給電装置であって、
   電流特性を電圧特性（１２）に適合するように構成された制御ユニット（１０）を有する給電装置において、
   少なくとも１つのスイッチオン可能なユニット（１６）を有する少なくとも１つのアクティブユニット（１４）を備えていることを特徴とする、給電装置。
2. 前記アクティブユニット（１４）は、前記ユニット（１６）を前記電圧特性（１２）のゼロ交差（２０）の領域（１８）でスイッチオンする、請求項１記載の給電装置。
3. 前記スイッチング可能なユニット（１６）は抵抗ユニットから成る、請求項１または２記載の給電装置。
4. 前記ユニット（１６）は少なくとも１つのオーム抵抗を有する、請求項３記載の給電装置。
5. 前記ユニット（１６）は少なくとも１つの領域において、温度値に依存する少なくとも１つの特性値を有し、所期の温度特性を実現するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の給電装置。
6. 前記ユニット（１６）はＮＴＣ抵抗を有する、請求項５記載の給電装置。
7. 前記アクティブユニット（１４）は、少なくとも所定の位相角でスイッチング過程を開始するように構成された少なくとも１つの制御ユニット（２２）を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載の給電装置。
8. 前記アクティブユニット（１４）は少なくとも１つの比較器を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の給電装置。
9. 制御ユニット（１０）によって電流特性を電圧特性（１２）に適合する方法であって、
   とりわけ航空機において使用される方法において、
   ゼロ交差（２０）の領域（１８）においてユニット（１６）をスイッチオンすることを特徴とする方法。
10. 抵抗ユニットをスイッチオンする、請求項９記載の方法。

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