JP4714273B2 - 電力系のための過電圧制御システムおよび過電圧制御方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は概して電気的な電力系に関し、より詳細にはDC電力バスシステムにおける過電圧の制御に適した電力系アーキテクチャに関する。
交流電流(AC)電気機械は双方向電力変換器装置を介して直流電流(DC)系に接続することができる。AC電気機械がモータとして動作している場合には、変換器はDC電力源から受け取ったDC電力をAC電力に変換することによりAC電気機械に電力を提供する。このAC電力はAC電気機械に供給される。さらには、変換器はAC電気機械の種々の動作態様、例えば速度および/またはトルクを制御することができる。
電気機械に接続される電力系における過電圧を阻止するためのシステムおよび方法を説明する。簡潔に説明すると、1つの態様においてある実施形態は、高電圧直流電流バスにおける動作電圧を検出し、電力系の少なくとも1つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、検出された動作電圧が閾値電圧を上回り、且つコンポーネントが動作状態でない場合には、電力系の電力変換器に信号を伝送し、電気機械の複数の端子を一緒に短絡させる方法に要約することができる。
図面において同一の参照番号は同様の構成素子または同様に作用する構成素子を表す。構成素子の大きさおよび相対的な位置は図面において縮尺通りには示されていない。例えば、種々の構成素子の形状および角度は縮尺通りではなく、これらの構成素子のうちの幾つかは任意の大きさに拡大されて示されており、図面が見易くなるよう配置されている。さらには、図示されている構成素子の特定の形状は、特定の構成素子の実際の形状に関する何らかの情報を提供することを意図したものではなく、単に図面における認識を容易にするために選択された形状に過ぎない。
図1は、電気機械102および電力系104のブロック図である。電力系104は交流電流(AC)バス106を介して交流(AC)電力を電気機械102に供給することができる。ある実施例においては、電気機械102が永久磁石(PM)電気機械である。
Claims (43)
- 電気機械に電力を供給する電力系において、
前記電気機械がジェネレータモードにおいて動作している場合には該電気機械から受け取った交流電流(AC)電力を直流電流(DC)電力に変換する変換器と、
前記変換器からのDC電力を受け取るようコンフィギュレートされている高電圧直流電流(HVDC)バスと、
前記電力系を動作させる少なくとも1つのコンポーネントと、
前記コンポーネントの動作状態に対応する状態信号を受信するバックアップ電源を含み、該バックアップ電源は前記HVDCバスの検出された動作電圧に対応する電圧信号を受信し、検出された前記動作電圧が閾値電圧よりも大きく、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合に信号を前記電力変換器に伝送することを特徴とする、電力系。 - 前記電力変換器は前記信号に応答して、前記電気機械の複数の端子を一緒に短絡させる、請求項1記載の電力系。
- 前記電力変換器は複数のトランジスタ装置を含み、前記バックアップ電源から前記電力変換器に伝送される前記信号により、前記電気機械の前記複数の端子が一緒に短絡されるように前記複数のトランジスタ装置の動作状態がセットされる、請求項1記載の電力系。
- 前記トランジスタ装置のゲートが制御され、前記電気機械の前記複数の端子が一緒に短絡される場合には、前記電力変換器への信号の伝送の際に、複数のトランジスタ装置への複数のゲート信号が伝送される、請求項3記載の電力系。
- 前記コンポーネントは、前記電力変換器を制御するシステムコントローラを含む、請求項1記載の電力系。
- 前記コンポーネントは、少なくとも1つのシステムコントローラに電力を供給するハウスキーピング電源を含み、前記システムコントローラは前記電力変換器の動作を制御する、請求項1記載の電力系。
- 前記バックアップ電源により生成された電力は前記ハウスキーピング電源により生成された電力とは電気的に分離される、請求項6記載の電力系。
- 前記電力変換器を制御するシステムコントローラと、
前記バックアップ電源にテストを行わせる、前記システムコントローラによって形成されたテスト信号を前記バックアップ電源に伝送する第1のコネクションと、
受信した前記テスト信号に応答して、前記バックアップ電源によって形成されたフィードバック信号を前記システムコントローラに伝送する第2のコネクションとをさらに含む、請求項1記載の電力系。 - 前記システムコントローラはさらに、前記フィードバック信号に応答して保護ルーチンを実行する、請求項8記載の電力系。
- 前記保護ルーチンを実行する際に電力系の始動が阻止される、請求項9記載の電力系。
- 前記保護ルーチンを実行する際に前記電気機械の動作を通知する、請求項9記載の電力系。
- 受信した前記テスト信号に応答して、前記バックアップ電源を前記電力変換器から分離する出力インタフェースをさらに含む、請求項8記載の電力系。
- 前記テスト信号は電力系が存在する装置の起動に応答して形成される、請求項8記載の電力系。
- 前記テスト信号は電力系の動作中に発生するイベントに応答して形成される、請求項8記載の電力系。
- 受信した前記状態信号および受信した前記電圧信号を分析し、検出された前記動作電圧が閾値電圧よりも大きく、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合を検出し、前記電力変換器への信号形成する少なくとも1つのロジックが記憶されているメモリと、
前記ロジックを検索し実行するプロセッサとをさらに含む、請求項1記載の電力系。 - 電気機械に電力を供給する電力系において、
前記電気機械がジェネレータモードにおいて動作している場合には該電気機械から受け取った交流電流(AC)電力を直流電流(DC)電力に変換する変換器と、
前記変換器からのDC電力を受け取るようコンフィギュレートされている高電圧直流電流(HVDC)バスと、
前記電力系を動作させる少なくとも1つのコンポーネントと、
前記コンポーネントの動作状態に対応する状態信号を受信するバックアップ電源を含み、該バックアップ電源は前記コンポーネントが動作状態でない場合に信号を前記電力変換器に伝送することを特徴とする、電力系。 - 永久磁石電気機器に接続されている電力系における過電圧を阻止する方法において、
バックアップ電源が高電圧直流電流(HVDC)バスにおける動作電圧を検出し、
前記バックアップ電源が前記電力系の少なくとも1つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記電気機械の複数の端子を一緒に短絡させるよう、前記バックアップ電源は前記電力系の電力変換器に信号を伝送する、電力系における過電圧を阻止する方法。 - バックアップ電源は、さらに、検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較する、請求項17記載の方法。
- テスト信号を前記バックアップ電源に伝送し、
前記バックアップ電源の動作をテストし、
伝送された前記テスト信号に応答するフィードバック信号を受信するシステムコントローラを備え、
該フィードバック信号は前記テストのテスト結果に対応し、少なくとも前記バックアップ電源のテスト中には、前記電気機械の複数の端子の一緒の短絡を行わない、請求項17記載の方法。 - 前記システムコントローラは前記テスト信号を前記バックアップ電源に伝送し、
前記フィードバック信号を前記バックアップ電源から受信する、請求項19記載の方法。 - 前記システムコントローラは、
前記電力系が存在する装置を起動させ、
該装置の起動に応答して前記テスト信号を伝送する、請求項19記載の方法。 - 前記システムコントローラは、前記電力系の動作中に発生するイベントに応答して前記テスト信号を伝送する、請求項19記載の方法。
- 前記バックアップ電源は、前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項17記載の方法。
- 前記バックアップ電源は、前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、システムコントローラが動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項17記載の方法。
- 前記バックアップ電源は、
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、
システムコントローラが動作状態であるかを求め、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項17記載の方法。 - 前記バックアップ電源は、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回る場合、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項25記載の方法。
- 前記電力変換器への信号の伝送の際に、複数のトランジスタ装置に複数のゲート信号を伝送し、これにより前記トランジスタ装置のゲートを制御し、前記電気機械の前記複数の端子を一緒に短絡させる、請求項17記載の方法。
- 電気機器に接続されている電力系における過電圧を阻止するシステムにおいて、
前記システムはバックアップ電源を備え、該バックアップ電源は、
高電圧直流電流(HVDC)バスにおける動作電圧を検出する手段と、
前記電力系の少なくとも1つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求める手段と、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記信号が伝送されるとき前記電力変換器が前記電気機械の複数の端子が一緒に短絡されるよう、前記電力系の電力変換器に信号を伝送する手段とを備える、ことを特徴とする、電力系における過電圧を阻止するシステム。 - 前記バックアップ電源は、さらに、検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較する手段を含む、請求項28記載のシステム。
- 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段は、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める手段をさらに含み、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項28記載のシステム。 - 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段は、
システムコントローラが動作状態であるかを求める手段をさらに含み、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項28記載のシステム。 - 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める手段と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める手段とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項28記載のシステム。 - 検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回る場合、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項32記載のシステム。
- テスト信号をバックアップ電源に伝送する手段と、
前記バックアップ電源の動作をテストする手段と、
伝送された前記テスト信号に応答するフィードバック信号を受信する手段とを備えるシステムコントローラを含み、
該フィードバック信号は前記テストのテスト結果に対応し、少なくとも前記バックアップ電源のテスト中には、前記電気機械の複数の端子の一緒の短絡は行われない、請求項28記載のシステム。 - 前記システムコントローラは、
前記テスト信号を前記バックアップ電源に伝送する手段と、
前記フィードバック信号を前記バックアップ電源から受信する手段とをさらに含む、請求項34記載のシステム。 - 前記システムコントローラは、
前記電力系が存在する装置を起動させる手段と、
該装置の起動に応答して前記テスト信号を伝送する手段とをさらに含む、請求項34記載のシステム。 - 前記システムコントローラは、前記電力系の動作中に発生するイベントに応答して前記テスト信号を伝送する手段をさらに含む、請求項34記載のシステム。
- バックアップ電源により高電圧直流電流バスにおける動作電圧を検出し、
前記バックアップ電源により電力系の少なくとも1つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記バックアップ電源により前記電力系の電力変換器に信号を伝送し、電気機械の複数の端子を一緒に短絡させることにより、該電気機器に接続されている前記電力系における過電圧を阻止する、プロセッサに対する命令が記憶されていることを特徴とする、プロセッサ読み出し可能媒体。 - さらに、前記バックアップ電源により検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較させる命令を含む、請求項38記載の媒体。
- 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令は、ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する命令をさらに含む、請求項38記載の媒体。
- 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令は、システムコントローラが動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する命令をさらに含む、請求項38記載の媒体。
- 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める命令と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める命令とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項38記載の媒体。 - 前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める命令と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める命令とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項38記載の媒体。
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