JP6444079B2 - 航空機用ユニバーサル電力コンバータ - Google Patents

航空機用ユニバーサル電力コンバータ Download PDF

Info

Publication number
JP6444079B2
JP6444079B2 JP2014143490A JP2014143490A JP6444079B2 JP 6444079 B2 JP6444079 B2 JP 6444079B2 JP 2014143490 A JP2014143490 A JP 2014143490A JP 2014143490 A JP2014143490 A JP 2014143490A JP 6444079 B2 JP6444079 B2 JP 6444079B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interleaved
power
voltage
output
high voltage
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.)
Active
Application number
JP2014143490A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015053848A (ja
Inventor
カミアル カリミ，
カミアル カリミ，
ションイー リウ，
ションイー リウ，
トアンヤン ワン，
トアンヤン ワン，
レオン， フランシスコ デ
レオン， フランシスコ デ
チンチュエン タン，
チンチュエン タン，
ダージョン クー，
ダージョン クー，
ダリウス ツァールコウスキー，
ダリウス ツァールコウスキー，
ケリム チョラク，
ケリム チョラク，
マリウシュ ボヤルスキ，
マリウシュ ボヤルスキ，
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.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
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 Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of JP2015053848A publication Critical patent/JP2015053848A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6444079B2 publication Critical patent/JP6444079B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H02M3/33546—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type with automatic control of the output voltage or current
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/42—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns
    • H03H7/425—Balance-balance networks
    • H03H7/427—Common-mode filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • B64D2041/005—Fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D2221/00—Electric power distribution systems onboard aircraft
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

航空機のための分散給電システムにおいて、燃料電池又は他の非安定化電源からの低電圧非安定化ＤＣ出力電力を使用することは、新たな技術である。従来の航空機電力システムは、通常１１５ＶＡＣ又は２３０ＶＡＣの電圧のエンジン駆動発電機などの集中発電システムを使用している。航空機の緊急用バックアップ電源は低電圧バッテリを使用する。しかしながら、このようなバックアップ電力システムは、バッテリがローカルな電力バスを支持するためにのみ採用されているため、電力コンバータを使用しない。
燃料電池は、局所的な及び／又はピーク電力を伝送するために航空機の補助電源として使用される。燃料電池は緊急用電源としても使用され得る。しかしながら燃料電池は、負荷によっては低負荷動作から全負荷動作へ５０％にも渡り変動する非安定化ＤＣ電圧を供給する。したがって、燃料電池は様々なレベル及び構成のＤＣ及びＡＣ電圧を供給できず、それ自体では従来の航空機におけるエンジン駆動発電機に対する有益な代替物ではない。
航空機での使用に適する給電システムが開示される。電力システムは、燃料電池などの非安定化ＤＣ電源からの電力を、複数のＡＣ及びＤＣ電圧出力へと変換するよう構成される。給電システムは、インタリーブ型バックコンバータ、インタリーブ型フルブリッジコンバータ、インタリーブ型インバータ、及び制御システムを含む。インタリーブ型バックコンバータは、ＤＣ電源の電力を使用して安定低圧ＤＣ出力を生成するよう構成される。インタリーブ型フルブリッジコンバータは、ＤＣ電源の電力を使用して高圧ＤＣ出力を生成するよう構成される。インタリーブ型インバータは、非安定化ＤＣ電源の電力を使用して高圧ＡＣ出力を生成するよう構成される。制御システムは、安定低圧ＤＣ出力を生成するためにインタリーブ型バックコンバータを、高圧ＤＣ出力を生成するためにインタリーブ型フルブリッジコンバータを、及び、高圧ＡＣ出力を生成するためにインタリーブ型インバータを、制御するよう構成される。一構成では、インタリーブ型インバータは、インタリーブされた４ブリッジコンバータの高圧ＤＣ出力を入力として使用し、高圧ＡＣ出力を生成する。
さらに、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１
非安定化ＤＣ電源からの電力を、複数のＡＣ及びＤＣ電圧出力へと変換するよう構成される給電システムであって、給電システムは、
安定低圧ＤＣ出力を生成するために非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型バックコンバータと、
高圧ＤＣ出力を生成するために非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型フルブリッジコンバータと、
高圧ＡＣ出力を生成するために非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型インバータと、
安定低圧ＤＣ出力を生成するためにインタリーブ型バックコンバータを、高圧ＤＣ出力を生成するためにインタリーブ型フルブリッジコンバータを、及び、高圧ＡＣ出力を生成するためにインタリーブ型インバータを、制御するよう構成される、制御システムと
を備える給電システム。
条項２
インタリーブ型フルブリッジコンバータからの高圧ＤＣはインタリーブ型インバータの入力に供給される、条項１に記載の給電システム。
条項３
制御システムは、
インタリーブ型バックコンバータを制御するよう構成される第１の制御装置と、
インタリーブ型フルブリッジコンバータを制御するよう構成される第２の制御装置と、
インタリーブ型インバータを制御するよう構成される第３の制御装置と、
第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御するよう構成される監視制御装置と
を備える、条項１に記載の給電システム。
条項４
監視制御装置は、複数の制御信号に応答して第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御するよう構成される、条項３に記載の給電システム。
条項５
制御システムは高圧ＤＣ出力をオン及びオフするためにインタリーブ型インバータを動作するようさらに構成される、条項１に記載の給電システム。
条項６
非安定化ＤＣ電源が燃料電池を含む、条項１に記載の給電システム。
条項７
燃料電池は非安定化ＤＣ電力をＥＭＩフィルタに供給するよう構成される、条項６に記載の給電システム。
条項８
ＥＭＩフィルタは、インタリーブ型バックコンバータとインタリーブ型フルブリッジコンバータとの両方に共通である、条項７に記載の給電システム。
条項９
インタリーブ型バックコンバータは、
対応するＸ個の複数の電圧位相を出力コンデンサに提供する、複数の並列接続されたバックコンバータを含み、
制御システムは、複数の電圧位相が互いに対して３６０／Ｘ度インタリーブされるよう複数のバックコンバータを駆動する、
条項１に記載の給電システム。
条項１０
インタリーブ型フルブリッジコンバータは、
各ＰＷＭ制御信号を受信するよう構成される複数のフルブリッジセルであって、各フルブリッジセルは各整流回路による整流のための各相電圧を生成する、複数のフルブリッジセルと、
第１のフィルタ回路であって、フルブリッジセルの第１のペアが前記第１のフィルタ回路と並列接続される、第１のフィルタ回路と、
第２のフィルタ回路であって、フルブリッジセルの第２のペアが前記第２のフィルタ回路と並列接続される、第２のフィルタ回路とを含み、第１及び第２のフィルタは互いに直列接続され並びに共通ノードを有する、条項１に記載の給電システム。
条項１１
インタリーブ型インバータは三相４脚インタリーブ型インバータを含む、条項１に記載の給電システム。
条項１２
低圧ＤＣ出力は、給電システムの低圧ＤＣ電力バスにおいて３２ＶＤＣの電圧を供給し、高圧ＤＣ出力は、給電システムの高圧ＤＣ電力バスにおいて＋／−２７０ＶＤＣ及び／又は５４０ＶＤＣ〜８００ＶＤＣの電圧を供給し、高圧ＡＣ出力は、給電システムの高圧ＡＣ電力バスにおいて２３０又は１１５ＶＡＣの電圧を供給する、
条項１に記載の給電システム。
条項１３
複数のシステム制御信号と、
低圧ＤＣ電力を航空機へ分配するよう構成される低圧ＤＣ電力バスと、
高圧ＤＣ電力を航空機へ分配するよう構成される高圧ＤＣ電力バスと、
高圧ＡＣ電力を航空機へ分配するよう構成される高圧ＡＣ電力バスと、
非安定化ＤＣ電源と、
低圧ＤＣ電力バスへの給電用に安定低圧ＤＣ電力を生成するために、非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型バックコンバータと、
高圧ＤＣ電力バスへの給電用に高圧ＤＣ電力を生成するために、非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型フルブリッジコンバータと、
高圧ＡＣ電力バスへの給電用に高圧ＡＣ電力を生成するために、非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成されるインタリーブ型インバータと、
複数の制御信号に基づいて、インタリーブ型バックコンバータ、インタリーブ型フルブリッジコンバータ、及びインタリーブ型インバータを制御するよう構成される制御システムと
を含む、航空機給電システム。
条項１４
インタリーブ型フルブリッジコンバータは、高圧ＤＣ出力をインタリーブ型インバータのための電源として供給するようさらに構成される、
条項１３に記載の航空機給電システム。
条項１５
制御システムは、
インタリーブ型バックコンバータを制御するよう構成される第１の制御装置と、
インタリーブ型フルブリッジコンバータを制御するよう構成される第２の制御装置と、
インタリーブ型インバータを制御するよう構成される第３の制御装置と、
複数のシステム制御信号に応答して第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御する監視制御装置と
をさらに含む、条項１３に記載の航空機給電システム。
条項１６
非安定化ＤＣ電源が燃料電池を含む、条項１３に記載の航空機給電システム。
条項１７
燃料電池は非安定化ＤＣ電力をＥＭＩフィルタに供給するよう構成される、条項１６に記載の航空機給電システム。
条項１８
ＥＭＩフィルタは、インタリーブ型バックコンバータとインタリーブ型フルブリッジコンバータとの両方に共通である、条項１７に記載の航空機給電システム。
条項１９
インタリーブ型バックコンバータ、インタリーブ型フルブリッジコンバータ、及びインタリーブ型インバータは、航空機の機尾部分、航空機の前方部分、又は航空機の中間部分に定位する一体のユニットとして構成される、条項１３に記載の航空機給電システム。
条項２０
給電のための制御システムであって、
インタリーブ型バックコンバータを制御するよう構成される第１の制御装置と、
インタリーブ型フルブリッジコンバータを制御するよう構成される第２の制御装置と、
インタリーブ型インバータを制御するよう構成される第３の制御装置と、
複数の制御信号に応答して、第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御するよう構成される監視制御装置と
を含む、制御システム。
条項２１
監視制御装置は、第１の動作モードで高圧ＡＣの生成を継続解除するようインタリーブ型フルブリッジコンバータに指示し、第２の動作モードで高圧ＡＣを生成するようインタリーブ型フルブリッジコンバータに指示するよう構成される、
条項２０に記載の制御システム。
条項２２
複数の安定化された航空機供給電圧を生成する方法であって、
ＤＣ電源から非安定化低圧ＤＣ出力を供給することと、
ＤＣ電源から供給される電力を使用して安定低圧ＤＣを生成することであって、安定低圧ＤＣはインタリーブ型バックコンバータを使用して生成される、生成することと、
ＤＣ電源から供給される電力を使用して安定高圧ＡＣを生成することであって、安定高圧ＡＣはインタリーブ型インバータを使用して生成される、生成することと、
ＤＣ電源から供給される電力を使用して安定高圧ＤＣを生成することであって、安定高圧ＤＣはインタリーブ型フルブリッジコンバータを使用して生成される、生成することと
を含む方法。
条項２３
安定高圧ＡＣは安定高圧ＤＣを使用して生成される、条項２２に記載の方法。
条項２４
インタリーブ型フルブリッジコンバータの出力は、安定高圧ＤＣを入力電力としてインタリーブ型インバータに供給するよう構成される、条項２３に記載の方法。
条項２５
安定高圧ＡＣは三相出力である、条項２２に記載の方法。
条項２６
安定高圧ＡＣは単相出力である、条項２２に記載の方法。
条項２７
安定高圧ＤＣが＋／−２７０ＶＤＣ、及び／又は５４０ＶＤＣから８００ＶＤＣの電圧を有する、条項２２に記載の方法。
条項２８
条項１のシステムを含む航空機。
航空機に適した電力システムのブロック図である。 ユニバーサル電力コンバータの一例のブロック図である。 図２に示すＥＭＩフィルタの一構築例を示すフローチャートである。 図２に示すユニバーサル電力コンバータにおいて使用される制御システムのブロック図である。 図２のユニバーサル電力コンバータにおいて使用されるバックコンバータ回路トポロジの一実施形態を示す。 図２のユニバーサル電力コンバータにおいて使用されるインタリーブ型フルブリッジコンバータトポロジの一実施形態を示す。 図２のユニバーサル電力コンバータにおいて使用されるインタリーブ型インバータ回路トポロジの一実施形態を示す。 ユニバーサル電力コンバータが航空機のどこに配置され得るかを例示する。
図１は、航空機に適した電力システム１０のブロック図である。しかしながら、電力システム１０は航空機に限定するものではなく、非安定化ＤＣ電源を使用して複数の安定化ＡＣ及びＤＣ電力出力を生成する様々な環境で使用され得る。
図１の電力システム１０では、ユニバーサル電力コンバータ１５が燃料電池２０のような非安定化電源から非安定化ＤＣ電力を受け取るよう構成される。このような燃料電池は、３５〜６０ＶＤＣの範囲の非安定化ＤＣ電圧を供給することが多い。ユニバーサル電力コンバータ１５は、複数の個々の供給ユニットから形成され、単一の給電変換ユニットとして統合され得る。
ユニバーサル電力コンバータ１５は、燃料電池２０などのＤＣ電源から供給される非安定化低電圧ＤＣ出力を、ＡＣ及びＤＣ電圧出力を含む複数の安定化された航空機電圧へと変換するよう構成される。本明細書では、高圧ＡＣは供給出力２５において供給され、対応する供給ユニットの構成に応じて単相又は三相出力であり得る。航空機用の構成において、供給出力２５における高圧ＡＣは単相２３０ＶＡＣ、三相２３０ＶＡＣ、単相１１５ＶＡＣ、又は三相１１５ＶＡＣであり得る。いずれの例でも航空機の高圧ＡＣは約４００Ｈｚの周波数を有する。供給出力２５における高圧ＡＣは、高圧ＡＣ電力バス２７で航空機の他の部分へと分配される。
ユニバーサル電力コンバータ１５により２つの安定ＤＣ電圧が供給される。低圧安定ＤＣは供給出力３０において供給され、航空機の電力システムで使用する場合約３２ＶＤＣである。供給出力３０における低圧ＤＣは、低圧ＤＣ電力バス３３上で航空機の他の部分へと分配される。高圧ＤＣが供給出力２０にて供給される。航空機では高圧ＤＣは複数のＤＣ電圧レベルを有し得る。例えば、高圧ＤＣはコモンレベル（ｃｏｍｍｏｎ ｌｅｖｅｌ）に対して＋／−ＶＤＣのレベルであり得る。様々な航空機は約＋／−２７０ＶＤＣの電圧レベルを使用する。又は、高圧ＤＣはコモンに関わらずエンドツーエンドで約５４０〜８００ＶＤＣの範囲の電圧レベルであり得る。供給出力４０における高圧ＤＣは、高圧ＤＣ電力バス４３上で航空機の他の部分に分配される。
図２に、ユニバーサル電力コンバータ１５の一例をブロック図で示す。図２の個々の供給ユニットは全て、供給ユニットの分離を促すインタリーブ型トポロジを有する。インタリーブ型構造により、機能を低下させ寿命を縮減させるような、燃料電池からの高周波電流パルスの引き寄せが低減される。インタリーブ型構造によりさらに、ユニバーサル電力コンバータ１５が航空機の厳格な排出要件を満たすよう、各供給ユニットに使用されるＥＭＩフィルタのサイズ縮小が可能となる。またさらに、インタリーブ型構造が個々の供給ユニットに使用された場合、ユニバーサル電力コンバータ１５は比較的軽量である。
図２では燃料電池２０の出力がＥＭＩフィルタ４５の入力に供給される。ＥＭＩフィルタ４５の出力は、インタリーブ型バックコンバータ５０とインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５との両方に共通である。要求されないが、インタリーブ型バックコンバータ５０とインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５とに対して単一のＥＭＩフィルタ４５を使用することにより、ユニバーサル電力コンバータ１５に使用するコンポーネントの数を削減できる。これにより複雑さを抑え軽量化も図れる。航空機においてはユニバーサル電力コンバータ１５の軽量化が望ましい。
図３にＥＭＩフィルタ４５の一構築例を示す。ＥＭＩフィルタ４５は燃料電池２０からの不要なノイズを除去する。コンデンサＣＸ並びにＥＭＩフィルタチョークＬ１及びＬ２漏れインダクタンスがディファレンシャルモードノイズを制限する一方、接地コンデンサＣＹがコモンモードノイズを除去する。
図２を再び参照すると、インタリーブ型バックコンバータ５０は、対応するＥＭＩフィルタ６０を介して安定低圧ＤＣを供給出力３０へと供給する。繰り返すが、航空機において安定低圧ＤＣは約３２ＶＤＣである。
インタリーブ型フルブリッジコンバータ５５は、供給出力４０に供給する高圧ＤＣを生成するために、ＥＭＩフィルタ４５の出力におけるＤＣ電力を使用する。高圧ＤＣはコモンセンター基準（ｃｏｍｍｏｎ ｃｅｎｔｅｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）に応じて＋／−ＶＤＣであり得るか、又はコモンに関らずエンドツーエンドでより高いＤＣ電圧であり得る。ユニバーサル電力コンバータ１５が航空機で使用される場合、高圧ＤＣはコモンに対して約＋／−２７０ＶＤＣである。又は高圧ＤＣはエンドツーエンドで約５４０〜８００ＶＤＣの範囲であり得る。インタリーブ型フルブリッジコンバータ５５の出力は、供給出力４０に高圧ＤＣを供給するＥＭＩフィルタ６５の入力へと引き渡される。
高圧インタリーブ型インバータ７０は、インタリーブされるインバータの構成によって、入力における高圧ＤＣを出力において単相又は三相高圧ＡＣへと変換するよう構成される。この例では、高圧ＡＣは第１の電圧レベル又は第２の電圧レベルのいずれかであるよう制御される。図２で第１の電圧レベルは約１１５ＶＡＣであり、第２の電圧レベルは約２３０ＶＡＣと高めである。ここで、航空機に使用される場合、第２の電圧レベルは第１の電圧レベルの約２倍である。図示のように、インタリーブ型インバータ７０の出力は、さらなるＥＭＩフィルタ７５の入力へと供給され、これによりユニバーサル電力コンバータ１５の供給出力２５に高圧ＡＣが供給される。
ユニバーサル電力コンバータ１５はまた、制御システム８０を含む。制御システム８０は、１）安定低圧ＤＣを生成するためにインタリーブ型バックコンバータ５０を、２）高圧ＤＣを生成するためにインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５を、３）高圧ＡＣを生成するためにインタリーブ型インバータ７０を、制御するよう構成される。これらの全ユニットはインタリーブ型供給ユニットであるため、制御システム８０は、ユニットにより供給される電圧出力レベル及びＡＣ位相を、電力バスの負荷の必要性に適合するよう容易に構成することができる。このことは、各供給ユニットに対するＰＷＭ制御信号を調整するよう制御システム８０に指示し、供給ユニットを効率的にオンオフして、出力における電圧レベルを変化させることにより達成され得る。
図４は、制御システム８０のブロック図である。システムアーキテクチャは機能的に４つのユニットに分けられる。すなわち監視制御装置８５、バックコンバータ制御装置９５（第１の制御装置）、フルブリッジコンバータ制御装置１２０（第２の制御装置）、及びインバータ制御装置１０５（第３の制御装置）である。制御システム８０の実装は単一のマイクロコントローラチップ、コンピュータ、又は複数のチップ上でなされ得る。
この例では、監視制御装置８５が複数のシステム制御信号に応答して第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御する。具体的には、監視制御装置８５は他の航空機システムから制御信号９０を受信する。制御信号９０は例えば、航空機の電力バス２７、３３、及び４３における負荷の、検出された必要性に対応する。さらに、制御信号９０は、例えば航空機コックピットにおけるスイッチの手動操作に対応する。
監視制御装置８５は、各供給ユニットにそれぞれ関連付けられている個々の制御装置と通信する。監視制御装置８５により供給される制御信号は、各供給ユニットのオンオフ、及び供給ユニットの電圧出力レベル設定のために、個々の制御装置により使用される。
監視制御装置８５と他の供給ユニット制御装置との通信経路が、図４に示される。図示のように、バックコンバータ制御装置９５は監視制御装置８５から通信経路１００により制御信号を受信し、制御信号はバックコンバータ制御装置９５により、インタリーブ型バックコンバータ５０を制御するＰＷＭ制御信号を生成するために使用される。インタリーブ型インバータ制御装置１０５は監視制御装置８５から通信経路１１０により制御信号を受信し、制御信号はインタリーブ型インバータ制御装置１０５により、インタリーブ型インバータ７０の動作を制御するＰＷＭ制御信号を生成するために使用される。フルブリッジコンバータ制御装置１２０は監視制御装置８５から通信経路１２５により制御信号を受信し、制御信号はフルブリッジコンバータ制御装置１２０により、インタリーブ型フルブリッジコンバータ５５の動作を制御するＰＷＭ制御信号を生成するために使用される。
図２を参照すると、ユニバーサル電力コンバータ１５は供給出力電圧を得るのに使用する供給ユニットの数を減少させるために実装される。この目的のためインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５の出力は、インタリーブ型インバータ７０の入力及び供給出力４０の両方に供給される。しかしながら、供給出力２５における高圧ＡＣ及び供給出力４０における高圧ＤＣは、互いに排他的な手法で供給される。
第１の動作モードでは、ユニバーサル電力コンバータ１５が、低圧ＤＣ（例えば３２ＶＤＣ）を供給出力３０にて、高圧ＤＣ（例えば＋／−２７０ＶＤＣ又は５４０〜８００ＶＤＣ）を供給出力４０にて供給するよう、航空機の電力システムが構成される。しかしながら、第１の動作モードでは高圧ＡＣ電力バス２７における負荷はユニバーサル電力コンバータ１５から効率的に接続解除され、これによりインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５からの全ＤＣ電力が、高圧ＤＣ電力バス４３への供給出力４０において利用可能となる。インタリーブ型インバータ７０は制御システム８０の指示により、第１の動作モードにおける全てのしかし最もマイナーな電力生成活動を効率的に継続解除し得る。
第２の動作モードでは、ユニバーサル電力コンバータ１５が、低圧ＤＣ（例えば３２ＶＤＣ）を供給出力３０にて、高圧ＡＣ（例えば単相又は三相２３０ＶＡＣ又は１１５ＶＡＣ）を供給出力２５にて供給するよう、航空機の電力システムが構成される。しかしながら、第２の動作モードでは高圧ＤＣ電力バス４３における負荷はユニバーサル電力コンバータ１５から効率的に接続解除され、これによりインタリーブ型フルブリッジコンバータ５５からの全ＤＣ電力がインタリーブ型インバータ７０にとって、高圧ＡＣ電力バス２７に供給するための高圧ＡＣへの変換に利用可能となる。この構成では、出力電力をインタリーブ型インバータ７０へと供給する中間高圧ＤＣコンバータは必要なく、ユニバーサル電力コンバータ１５の複雑さと重量を抑えることができる。
図５は並列接続されたバックコンバータを有するバックコンバータ回路トポロジの一実施形態を示す。複数の並列接続されたバックコンバータは、対応するＸ個の複数の電圧位相を出力コンデンサに提供する。制御システムは、複数の電圧相が互いに対して３６０／Ｘ度インタリーブされるよう、複数のバックコンバータを駆動する。
この例では６つのバックコンバータが並列接続され共通の入力コンデンサ１４０及び共通の出力コンデンサ１４５を共用している。各バックコンバータは、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ群１５０に示す各ＭＯＳＦＥＴ）、ダイオード（ダイオード群１５５に示す各ダイオード）、及び専用のインダクタ（インダクタ群１６０に示す各専用インダクタ）を有する。インダクタ１６０は、回路の出力において共通ノード１７０に接続される。各インダクタから出力される電流はそれぞれの電流センサによって監視され、これにより、バックコンバータ制御装置９５の制御バス１６７へと相電流測定値が提供される。バックコンバータの出力電圧に対応する電圧もまた、制御バス１６７上でバックコンバータ制御装置９５の入力へと提供される。
相電流、出力電圧、及び通信経路１００の制御信号はバックコンバータ制御装置９５により使用され、ＰＷＭ制御信号１６５が生成される。ここで各制御信号はそれぞれのバックコンバータに関連付けられる。６つの位相は６０度インタリーブされ、入力及び出力電流リップルを減衰させる。この配列によりＭＯＳＦＥＴデバイスの電流ストレス及び熱ストレスをも減少させる。航空機のシステムでは、６つの位相全てに対し電流シェアリング制御を伴い、低圧ＤＣ出力は３２ＶＤＣで安定化される。
図６は、複数のフローブリッジセルを有するインタリーブ型フルブリッジコンバータトポロジの一実施形態を示し、各フルブリッジセルが各整流回路による整流のための各相電圧を生成する。この例ではコンバータは、４つのフルブリッジセル並びに２組のフィルタ２５０及び２５５を含む、三相４脚のインタリーブ型インバータコンバータトポロジである。４つのフルブリッジセルのうち１つが破線で囲われ参照２４５で指定されている。各フルブリッジセルは４つのＭＯＳＦＥＴ、１つの高周波変圧器、及び２つの整流ダイオードを含む。フルブリッジコンバータ制御装置１２０は４つのフルブリッジセルを駆動するために、インタリーブＰＷＭ制御信号を生成する。監視制御装置８５により提供される制御信号、各フィルタ２５０及び２５５の出力に位置する電流センサにより提供される電流フィードバック信号、並びに、各フィルタ２５０及び２５５の出力に渡る電圧に対応する電圧フィードバック信号に応答して、ＰＷＭ制御信号がフルブリッジコンバータ制御装置１２０により生成される。
フルブリッジコンバータの４つのセルは全て、入力側をＥＭＩフィルタ４５へ向けて並列接続される。燃料電池２０からの入力電流リップルの引き寄せを最小化するために、位相は４５度インタリーブされる。位相間での均等な電流シェアリングを促進するよう、位相の出力は直列接続される。
図６では、＋２７０ＶＤＣ出力を生成するためにフルブリッジセルのうちの２つが９０度インタリーブされているが、他の２つのフルブリッジセルもまた、−２７０ＶＤＣ出力を生成するために互いに対して９０度インタリーブされている。出力電圧を倍加させ、出力電圧リップルを最小化し、電流を均等にシェアするために、出力は直列接続される。動作時、共通ノード２６０に対して＋／−２７０ＶＤＣが生成される。監視制御装置８５の指示により、フルブリッジコンバータ制御装置１２０はまた、端ノード２６５及び２７０の間に約５４０〜８００ＶＤＣの範囲の電圧レベルを有する高圧ＤＣを生成するために、フルブリッジセルの動作を制御する。
図７は、インタリーブ型インバータ回路トポロジの一実施形態である。この例でインタリーブ型インバータ７０は、インタリーブ型フルブリッジコンバータ５５から入力電力を受け取る。フルブリッジコンバータ５５から供給される入力電力は、約５４０〜８００ＶＤＣの範囲の電圧レベルを有する。ここでインタリーブ型インバータ７０はフルブリッジコンバータ５５からの高圧ＤＣを約４００Ｈｚにおいて約２３０ＶＡＣ相‐中間電圧（ｐｈａｓｅ−ｔｏ−ｎｅｕｔｒａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）の電圧レベルを有する三相高圧ＡＣへと変換する。
インタリーブ型インバータトポロジは２つのスイッチバンク２８０及び２８５、４つのインターセル変圧器Ｔ１〜Ｔ４，３つのフィルタコンデンサバンクを含む。各スイッチバンクは４つのハーフブリッジレグを含む。スイッチバンクを駆動するＰＷＭ制御信号は１８０度インタリーブされる。２つのスイッチバンク２８０及び２８５の同相は、対応するインターセル変圧器Ｔ１〜Ｔ４を介して並列接続される。
インバータ制御装置１０５は、監視制御装置８５から通信バス１１０で受信した制御信号に基づいてＰＷＭ制御信号を生成する。インバータ制御装置はまた、１）線３０５で提供される相‐中間電圧フィードバック、２）線３１０で提供される相電流フィードバック、及び３）線３１５で提供されるディファレンシャル電流フィードバック、に応答してＰＷＭ制御信号を生成する。対応する電流センサが、インターセル変圧器Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれに関連付けられる。
図８は、安定化された航空機供給電圧を供給する給電システムを航空機において使用するために、ユニバーサル電力コンバータ１５が航空機３２０のどこに配置され得るかを例示する。ここでは、ユニバーサル電力コンバータ１５の３つの位置、１）航空機３２０の例えばコックピット近傍の前方部分３２５、２）航空機３２０のエンジン／翼近傍の中間部分３３０、３）航空機３２０の例えばＡＰＵ近傍の機尾部分３３５、が示される。これらの位置の任意の１つに単一のユニバーサル電力コンバータ１５が配置されてもよく、又はこれらの位置の複数に複数のユニバーサル電力コンバータが配置されてもよい。航空機３２０の設計によっては他の位置も同様に好適であろう。インタリーブ型バックコンバータ、インタリーブ型フルブリッジコンバータ、及びインタリーブ型インバータは、これらの位置のいずれかに定位する一体化されたユニットであり得る。付加的又は代替的に、インタリーブ型バックコンバータ、インタリーブ型フルブリッジコンバータ、及びインタリーブ型インバータは別個のユニットとして航空機３２０全体に渡り分配されてもよい。
１０ 給電システム
１５ ユニバーサル電力コンバータ
２５ 供給出力
２７ 電力バス
３０ 供給出力
３３ 電力バス
４０ 供給出力
４３ 電力バス
５５ インタリーブ型フルブリッジコンバータ
７０ インタリーブ型インバータ
８０ 制御システム
９０ 制御信号
１００ 通信経路
１１０ 通信経路／通信バス
１２５ 通信経路
１４０ 入力コンデンサ
１４５ 出力コンデンサ
１５０ ＭＯＳＦＥＴ群
１５５ ダイオード群
１６０ インダクタ群
１６５ ＰＷＭ制御信号
１６７ 制御バス
１７０ 共通ノード
２４５ 参照（４つのフルブリッジセルのうちの１つ）
２５０、２５５ フィルタ
２６０ 共通ノード
２６５、２７０ 端ノード
２８０、２８５ スイッチバンク
３０５、３１０、３１５ 線
３２０ 航空機
３２５ 前方部分
３３０ 中間部分
３３５ 機尾部分

Claims (13)

  1. 航空機内の燃料電池（２０）を含む非安定化ＤＣ電源からの電力を、複数のＡＣ及びＤＣ電圧出力へと変換するよう構成される航空機のための給電システム（１０）であって、
    前記給電システムの低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配される安定低圧ＤＣ出力を生成するために前記非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成される、インタリーブ型バックコンバータ（５０）と、
    前記給電システムの高圧ＤＣ電力バス（４３）に分配され、又はインタリーブ型インバータ（７０）の入力に供給される高圧ＤＣ出力を生成するために前記非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成される、インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）と、
    前記給電システムの高圧ＡＣ電力バス（２７）に分配される高圧ＡＣ出力を生成するために、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）を介して前記非安定化ＤＣ電源の電力を使用するよう構成される、前記インタリーブ型インバータ（７０）と、
    前記安定低圧ＤＣ出力を生成するために前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）を、前記高圧ＤＣ出力を生成するために前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）を、及び、前記高圧ＡＣ出力を生成するために前記インタリーブ型インバータ（７０）を、制御するよう構成される、制御システム（８０）と
    を含み、
    第１の動作モードでは、前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）からの安定低圧ＤＣ出力が前記低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配され、かつ、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）からの高圧ＤＣ出力が前記高圧ＤＣ電力バス（４３）に分配され、
    第２の動作モードでは、前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）からの安定低圧ＤＣ出力が前記低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配され、かつ、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）からの高圧ＤＣ出力が前記インタリーブ型インバータ（７０）の入力に供給される、給電システム（１０）。
  2. 前記制御システム（８０）は、
    前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）を制御するよう構成される第１の制御装置（９５）と、
    前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）を制御するよう構成される第２の制御装置（１２０）と、
    前記インタリーブ型インバータ（７０）を制御するよう構成される第３の制御装置（１０５）と、
    前記第１、第２、及び第３の制御装置の動作を制御するよう構成される監視制御装置（８５）と
    を備える、請求項１に記載の給電システム（１０）。
  3. 前記監視制御装置（８５）は、複数の制御信号（９０）に応答して、前記第１（９５）、第２（１２０）、及び第３（１０５）の制御装置の動作を制御する、請求項２に記載の給電システム（１０）。
  4. 前記制御システム（８０）は前記高圧ＤＣ出力をオン及びオフするために前記インタリーブ型インバータ（７０）を動作するようさらに構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  5. 前記燃料電池（２０）は非安定化ＤＣ電力をＥＭＩフィルタ（４５）に供給するよう構成される、請求項１に記載の給電システム（１０）。
  6. 前記ＥＭＩフィルタ（４５）は、前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）と前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）との両方に共通である、請求項５に記載の給電システム（１０）。
  7. 前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）は、
    対応するＸ個の複数の電圧位相を出力コンデンサに提供する、複数の並列接続されたバックコンバータ（５０）を含み、
    前記制御システム（８０）は、前記複数の電圧位相が互いに対して３６０／Ｘ度インタリーブされるよう、前記複数のバックコンバータ（５０）を駆動する、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  8. 前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）は、
    各ＰＷＭ制御信号（９０）を受信するよう構成される複数のフルブリッジセルであって、各フルブリッジセルは各整流回路による整流のための各相電圧を生成する、複数のフルブリッジセルと、
    第１のフィルタ回路であって、前記フルブリッジセルの第１のペアが前記第１のフィルタ回路と並列接続される、第１のフィルタ回路と、
    第２のフィルタ回路であって、前記フルブリッジセルの第２のペアが前記第２のフィルタ回路に並列接続される、第２のフィルタ回路とを含み、前記第１及び第２のフィルタは互いに直列接続され並びに共通ノードを有する、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  9. 前記インタリーブ型インバータ（７０）は三相４脚インタリーブ型インバータ（７０）を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  10. 前記低圧ＤＣ出力は前記低圧ＤＣ電力バス（３３）において３２ＶＤＣの電圧を供給し、前記高圧ＤＣ出力は前記高圧ＤＣ電力バス（４３）において＋／−２７０ＶＤＣ及び／又は５４０ＶＤＣから８００ＶＤＣの電圧を供給し、前記高圧ＡＣ出力は前記高圧ＡＣ電力バス（２７）において２３０又は１１５ＶＡＣの電圧を供給する、請求項１から９のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  11. 前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）、及び前記インタリーブ型インバータ（７０）は、航空機（３２０）の機尾部分（３３５）、航空機（３２０）の前方部分（３２５）、又は航空機（３２０）の中間部分（３３０）に定位する一体のユニットとして構成される、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の給電システム（１０）。
  12. 複数の安定化された航空機供給電圧を生成する方法であって、
    航空機内の燃料電池（２０）を含む非安定化ＤＣ電源から非安定化低圧ＤＣ出力電力を供給することと、
    前記ＤＣ電源から供給される電力を使用して、低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配される安定低圧ＤＣを生成することであって、前記安定低圧ＤＣはインタリーブ型バックコンバータ（５０）を使用して生成される、生成することと、
    前記ＤＣ電源からの電力を使用して、高圧ＤＣ電力バス（４３）に分配され、又はインタリーブ型インバータ（７０）の入力に供給される安定高圧ＤＣを生成することであって、前記安定高圧ＤＣはインタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）を使用して生成される、生成することと、
    前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）を介して前記ＤＣ電源から供給される電力を使用して、高圧ＡＣ電力バス（２７）に分配される安定高圧ＡＣを生成することであって、前記安定高圧ＡＣは前記インタリーブ型インバータ（７０）を使用して生成される、生成することと、
    を含み、
    第１の動作モードでは、前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）からの安定低圧ＤＣ出力が前記低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配され、かつ、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）からの安定高圧ＤＣが前記高圧ＤＣ電力バス（４３）に分配され、
    第２の動作モードでは、前記インタリーブ型バックコンバータ（５０）からの安定低圧ＤＣ出力が前記低圧ＤＣ電力バス（３３）に分配され、かつ、前記インタリーブ型フルブリッジコンバータ（５５）からの安定高圧ＤＣが前記インタリーブ型インバータ（７０）の入力に供給される、方法。
  13. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記給電システム（１０）を含む、航空機（３２０）。
JP2014143490A 2013-07-18 2014-07-11 航空機用ユニバーサル電力コンバータ Active JP6444079B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/945,511 2013-07-18
US13/945,511 US9533638B2 (en) 2013-07-18 2013-07-18 Aircraft universal power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015053848A JP2015053848A (ja) 2015-03-19
JP6444079B2 true JP6444079B2 (ja) 2018-12-26

Family

ID=51211077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014143490A Active JP6444079B2 (ja) 2013-07-18 2014-07-11 航空機用ユニバーサル電力コンバータ

Country Status (4)

Country Link
US (3) US9533638B2 (ja)
EP (1) EP2827481B1 (ja)
JP (1) JP6444079B2 (ja)
CN (2) CN104300770A (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015108614A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-23 Abb Technology Ag Modular, multi-channel, interleaved power converters
TWI530093B (zh) * 2014-05-02 2016-04-11 國立臺灣大學 共模雜訊抑制電路
EP4195498A3 (en) * 2015-02-05 2023-08-02 Otis Elevator Company Drive and control for six-phase electrical machines with negligible common-mode voltage
US10020759B2 (en) * 2015-08-04 2018-07-10 The Boeing Company Parallel modular converter architecture for efficient ground electric vehicles
CN105162432A (zh) * 2015-09-10 2015-12-16 第二炮兵工程设计研究院 一种电磁脉冲滤波装置及其设计方法
CN105553047A (zh) * 2016-02-24 2016-05-04 广东欧珀移动通信有限公司 一种车载充电器电路和车载充电器
US9991778B2 (en) * 2016-02-29 2018-06-05 The Boeing Company Balancing current within a modular converter system
JP6451681B2 (ja) * 2016-04-01 2019-01-16 株式会社村田製作所 電力変換装置
US10374572B2 (en) * 2016-10-14 2019-08-06 John Gordon Ramsey Radiofrequency filter with improved attenuation of common mode signals
FR3063187B1 (fr) * 2017-02-22 2022-03-25 Latecoere Procede et architecture de distribution de puissance embarquee dans un aeronef
CN110636234B (zh) * 2018-06-22 2021-05-04 冯子祥 影音电源处理器及影音播放系统
FR3083187B1 (fr) * 2018-06-28 2020-08-21 Valeo Equip Electr Moteur Systeme electrique notamment pour vehicule automobile
FR3086923B1 (fr) * 2018-10-04 2020-11-06 Safran Architecture electrique pour propulsion hybride
US10491138B1 (en) 2019-02-07 2019-11-26 Hamilton Sundstrand Corporation Multilevel inverters and methods of controlling multilevel inverters
CN110729978A (zh) * 2019-09-17 2020-01-24 珠海格力电器股份有限公司 一种高频共模抑制电路及电器
EP3849068B1 (en) 2020-01-07 2024-07-10 Hamilton Sundstrand Corporation Power supply for aircraft systems
US11128212B1 (en) 2020-03-02 2021-09-21 The Boeing Company Current ripple reduction for a direct current source powering an alternating current load
CN112510989A (zh) * 2020-11-17 2021-03-16 中航通飞华南飞机工业有限公司 一种飞机高温区电磁干扰抑制方法及装置
US20220266987A1 (en) * 2021-02-19 2022-08-25 Lilium Eaircraft Gmbh Integrated flap control unit
GB202115686D0 (en) * 2021-11-02 2021-12-15 Rolls Royce Plc Electrical converter
CN114244138B (zh) * 2021-12-23 2023-05-30 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 一种波动环境下的换流器的控制系统及方法
US12057800B2 (en) 2022-02-11 2024-08-06 Hamilton Sundstrand Corporation Generator systems
US20240034253A1 (en) * 2022-07-28 2024-02-01 Tusimple, Inc. Power distribution unit for autonomous vehicles
CN118074203A (zh) * 2022-11-23 2024-05-24 华为技术有限公司 滤波电路、变换器及电源系统

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5179362A (en) * 1989-12-15 1993-01-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Power line filter
JPH03106876U (ja) * 1990-02-19 1991-11-05
US6272023B1 (en) * 1999-05-15 2001-08-07 Technical Witts, Inc High efficiency coupled inductor soft switching power converters
US6147886A (en) * 1999-05-15 2000-11-14 Technical Witts, Inc. Dual opposed interleaved coupled inductor soft switching converters
US6154381A (en) * 1999-06-30 2000-11-28 General Motors Corporation High efficiency power system with plural parallel DC/DC converters
JP2001119856A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 車両における給電方法及び装置
US6198642B1 (en) * 1999-10-19 2001-03-06 Tracewell Power, Inc. Compact multiple output power supply
US7109668B2 (en) * 2003-10-30 2006-09-19 I.E.P.C. Corp. Electronic lighting ballast
US7095636B2 (en) * 2004-09-15 2006-08-22 Honeywell International Inc. Electromagnetic interference filter for an autotransformer
US9647555B2 (en) * 2005-04-08 2017-05-09 Lincoln Global, Inc. Chopper output stage for arc welder power source
US7423894B2 (en) * 2006-03-03 2008-09-09 Advanced Energy Industries, Inc. Interleaved soft switching bridge power converter
US7859874B2 (en) * 2006-05-01 2010-12-28 Rosemount Areospace Inc. Universal AC or DC aircraft device power supply having power factor correction
JP4779823B2 (ja) * 2006-06-26 2011-09-28 株式会社豊田自動織機 車載用電源装置
US7612514B2 (en) * 2006-11-09 2009-11-03 Honeywell International Inc. Architecture and a multiple function power converter for aircraft
US20080123375A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Multi-Mode Power Converter
JP4714753B2 (ja) 2008-01-08 2011-06-29 株式会社藤商事 遊技機
US7872886B2 (en) * 2008-02-20 2011-01-18 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Quasi-parallel voltage regulator
TWI367623B (en) * 2008-03-14 2012-07-01 Delta Electronics Inc Parallel-connected resonant converter circuit and controlling method thereof
US8300438B1 (en) * 2008-11-16 2012-10-30 Edward Herbert Power factor corrected 3-phase Ac-dc power converter using natural modulation
US8030788B2 (en) * 2008-12-31 2011-10-04 General Electric Company Method and systems for an engine starter/generator
CN101800009A (zh) * 2009-02-11 2010-08-11 能极电源(深圳)有限公司 Led显示屏供电方法及系统
TWI407670B (zh) * 2009-10-21 2013-09-01 Delta Electronics Inc 具輔助電路之降壓與升降壓ｐｆｃ電路系統及其方法
US8736102B1 (en) 2010-10-07 2014-05-27 The Boeing Company Multifunctional power converter
US9013066B2 (en) * 2010-10-28 2015-04-21 Honeywell International Inc. High voltage electric accumulators with internal distributed DC-DC converters for self regulation and protection
US8738268B2 (en) * 2011-03-10 2014-05-27 The Boeing Company Vehicle electrical power management and distribution
US20130049918A1 (en) * 2011-08-25 2013-02-28 Futurewei Technologies, Inc. Common Mode Choke Apparatus and Method
US8792253B2 (en) * 2011-10-03 2014-07-29 The Boeing Company System and methods for high power DC/DC converter
US9143029B2 (en) * 2011-12-15 2015-09-22 General Electric Company System and method for power distribution
US9302912B2 (en) * 2012-03-28 2016-04-05 Mks Instruments, Inc. Compact, configurable power supply for energizing ozone-producing cells
US8964432B2 (en) 2013-01-29 2015-02-24 The Boeing Company Apparatus and method for controlling circulating current in an inverter system
US9048726B1 (en) 2013-03-11 2015-06-02 The Boeing Company Power system having repetitive control in symmetric sequences with harmonics cancellation

Also Published As

Publication number Publication date
CN110829806A (zh) 2020-02-21
EP2827481B1 (en) 2020-02-12
US20150021994A1 (en) 2015-01-22
US20150021983A1 (en) 2015-01-22
CN104300770A (zh) 2015-01-21
EP2827481A3 (en) 2015-05-13
US9768680B2 (en) 2017-09-19
US9533638B2 (en) 2017-01-03
US10476379B2 (en) 2019-11-12
JP2015053848A (ja) 2015-03-19
US20170072882A1 (en) 2017-03-16
EP2827481A2 (en) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6444079B2 (ja) 航空機用ユニバーサル電力コンバータ
US9705416B2 (en) LLC balancing
CA2660033C (en) Power supply control for power generator
EP2751919B1 (en) Twin boost converter with integrated charger for ups
EP3063854B1 (en) Power supply control
US9136710B1 (en) Multi-path converters for PV substrings
US9692313B1 (en) DC-AC conversion circuit having a first “double ended” DC pulse stage and a second AC stage
US11065968B2 (en) Integrated multi-source IPT system
KR20170118087A (ko) 직류 전압을 제공하여 자동차의 전기 기계를 작동시키기 위한 회로 장치
US8766478B2 (en) Power system and control method thereof
WO2021133718A1 (en) Multi-port power converter
JP6155880B2 (ja) 電力供給装置
Karthick et al. Analysis of multi input transformer coupled bidirectional dc-ac converter for hybrid system
Di Benedetto et al. ISOP DC-DC converters equipped 5-level unidirectional T-Rectifier for aerospace applications
CN108512212B (zh) 接入分布式电源的多电压等级直流配网分布式控制方法
US9490637B2 (en) Power converting apparatus
US20230138615A1 (en) Auxiliary voltage supply for power converter and use thereof in vehicles
TWI484712B (zh) Multi - mode current dispatching device
Vermulst et al. Single-stage three-phase ac to dc conversion with isolation and bi-directional power flow
de Oliveira et al. Study and implementation of a high gain bidirectional dc-dc converter for photovoltaic on-grid systems
Ibrahim et al. Development of A Direct Conductive Coupled Multi-Input Phase-Shifted Full-Bridge DC-DC Converter
Teixeira et al. Interleaved multicell semi-bridge rectifiers for cascaded h-bridge multilevel converters
RAJENDRA et al. Multi-Output Bidirectional Active Buck PFC Rectifier Multi level Inverter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181030

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6444079

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250