JPH05219662A - 航空機電源の切替え方法とその切替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】航空機の機内電源を地上電源へ切替える際に、
地上電源に電流抑制用リアクトル等を接続せずに、過電
流を生じることなく無停電で電源の切替えを行う。 【構成】機内電源の電圧位相が未知のままで地上電源を
強制的に並列接続させた際に地上電源出力電流が設定値
以上且つ出力電圧が設定値以下を検出すれば両電源の並
列接続は解消せずに地上電源の交流出力のみを短時間中
断させ、地上電源出力中断期間中に機内電源電圧を地上
電源の電圧検出手段で検出し、その機内電源電圧位相に
地上電源の電圧位相を揃えるので、地上電源が出力を再
開したときの両電源の電圧位相は一致し、両電源間を横
流が流れる恐れを解消出来る。尚、両電源は電圧零位相
時点で一致させるのが最適であり、地上電源の交流出力
中断期間は１サイクルあれば十分である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、航空機内の負荷へ交
流電力を供給している機内電源を無停電で地上電源へ切
替える際に過電流が流れるのを防止する航空機電源の切
替え方法とその切替え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は航空機の機内負荷へ供給している
交流電力を機内電源から地上電源へ切替える従来例を示
した主回路接続図である。この図５において、航空機１
を推進するためのレシプロエンジン或いはジェットエン
ジン（図示せず）にはトルクコンバータ（図示せず）を
介して交流発電機を結合して機内電源２を構成し、この
機内電源２から機内電源遮断器３を介して負荷４へ周波
数が 400Ｈｚの交流電力を供給している。この航空機１
が着陸すれば推進用のエンジンを停止するので、負荷４
への電力供給源を機内電源２から地上電源８へ切替えな
ければならないが、この電源切替えは以下の手順で行っ
ていた。機内電源２が電力を供給している状態、即ち機
内電源遮断器３がオンで地上電源遮断器５はオフの状態
で地上電源８からの電力を供給する主回路ケーブルを航
空機１に設けている接続端子６に接続し、地上電源遮断
器５をオンにして地上電源８を機内電源２に強制的に並
列接続し、地上電源８の出力周波数を制御して負荷電力
をこの地上電源８へ移動させたのち機内電源遮断器３を
オフにして、負荷４は停電させずにその電源を地上電源
８へ切替えていた。

【０００３】ところで、交流電源同士を並列接続する際
には、両者の電圧一致は勿論、両者の周波数と電圧位相
も一致している必要がある。これらが不一致のままで交
流電源同士を並列接続すると両電源の間に過大な横流が
流れ、過電流保護装置が動作すると共に電圧の低下によ
り不足電圧保護装置が動作して、電源を保護するべく遮
断器にトリップ指令を与えるので、負荷４が停電してし
まう恐れがある。しかしながら地上電源８を機内電源２
に並列接続する際に接続端子６には機内電源２の出力電
圧が現れていないので、両電源の電圧位相を揃えること
は出来ない。そこで地上電源８の出力側に限流リアクト
ル９を直列に挿入し、電圧位相が不一致のままで地上電
源８を強制的に機内電源２に並列接続したときに流れる
過大な横流を、この限流リアクトル９で抑制しているの
が現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら地上電源
８の出力側に限流リアクトル９を直列接続していると、
航空機１が地上電源８から交流電力を受電している間は
この限流リアクトル９により電力損失を発生するし、限
流リアクトル９の電圧降下により負荷４が変化したとき
の電圧変動が大となる欠点があるし、装置も大形になっ
てしまう。そこで機内電源２を地上電源８に切替えた後
にこの限流リアクトル９をスイッチで短絡すれば電力損
失や電圧変動の発生は防止出来るが、限流リアクトル９
を短絡するために大電流容量のスイッチを設置する必要
であり、装置が更に大形且つ高価になる不都合がある。
又、限流リアクトル９を短絡する際に過大な過渡電流を
生じる恐れがあるときは、限流リアクトル９を分割して
短絡の段数を増やさなければならないので、装置が更に
大形になる不都合を生じる。

【０００５】そこでこの発明の目的は、航空機の機内電
源を地上電源へ切替える際に、地上電源に電流抑制用リ
アクトル等を接続せずに、過電流を生じることなく無停
電で電源の切替えが出来るようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電源切替え方法は、航空機内の負荷へ交
流電力を供給している機内電源に地上電源を強制的に並
列接続したのち前記機内電源を負荷から切り離す航空機
電源の切替え方法において、出力電圧検出手段と出力電
流検出手段とを備えている前記地上電源を前記機内電源
に強制的に並列接続させて、この地上電源の出力電圧が
所定値よりも低下し且つその出力電流が所定値よりも増
大したことを検出すれば、前記並列接続を解消せずに当
該地上電源の出力を一定期間中断し、この出力中断期間
中に前記機内電源の出力電圧位相を前記電圧検出手段で
読み取り、前記出力中断期間が終了すれば読み取った前
記機内電源の出力電圧位相に一致する位相の交流を前記
地上電源から出力させたのちに、前記機内電源を負荷か
ら切り離すものとする。

【０００７】

【作用】この発明は、機内電源の電圧位相が未知のまま
でこの機内電源に地上電源を強制的に並列接続させ、そ
のために地上電源の出力電流が設定値以上に増加し且つ
出力電圧が設定値以下に低下したことを検出すれば、両
電源の並列接続は解消させずに当該地上電源の交流出力
を短時間中断させる。この地上電源の交流出力が中断し
ている期間中に機内電源電圧を地上電源の電圧検出手段
で検出し、検出した機内電源電圧位相に地上電源の電圧
位相を一致させれば、地上電源の交流出力中断期間が終
了して機内電源と地上電源との並列運転が再開したとき
の両電源の電圧位相は一致しており、両電源間を横流が
流れる恐れを解消出来る。尚、両電源は電圧が零位相の
時点で一致させるのが最も好都合であり、地上電源の交
流出力中断期間は１サイクル（周波数 400Ｈｚの場合は
2.5ミリ秒）あれば十分に電圧零位相を検出出来る。

【０００８】

【実施例】図１は本発明による方法の実施例を表したフ
ローチャートである。このフローチャートに示すよう
に、本発明による方法では地上電源と機内電源とを強制
的に並列運転させる（処理６１）。このとき機内電源と
地上電源の電圧位相は不一致の状態での並列運転となる
のが通常であるから両電源間には過大な横流が流れ、そ
のために地上電源の出力電流が設定値以上の過電流（判
断７１）になり、且つ地上電源の出力電圧は設定値以下
の低電圧（判断７２）になってしまう。そこでこの過電
流と低電圧とを検出すれば、論理積７５を経てタイマの
作動を開始（処理６２）させる。タイマの作動開始と共
に地上電源はその出力を中断（処理６３）するので、機
内電源の電圧位相を地上電源の電圧検出手段に導いて検
出（処理６４）することが出来る。よってタイマの動作
時限内に地上電源の電圧位相を、上述により検出した機
内電源電圧位相に一致させる制御を行う（処理６５）。

【０００９】タイマの動作時限が終了すれば（判断７
３）、地上電源はその出力を再開（処理６６）して地上
電源と機内電源とを再び並列運転させるのであるが、こ
のときは両電源の電圧位相は一致しているので両電源間
を横流が流れることはなく、安定して並列運転すること
が出来る。この状態で機内電源を遮断（処理６７）すれ
ば、航空機内の負荷への電力供給を中断することなく機
内電源から地上電源への切替えが完了する。尚、地上電
源と機内電源とを強制的に並列運転する際に両電源の電
圧位相がたまたま一致していれば、過電流も低電圧も生
じないので（判断７１と７２）、論理積７６を経て機内
電源を遮断（処理６７）することで電源の切替えは完了
する。

【００１０】図２は本発明による装置の第１実施例を表
した回路図であるが、この第１実施例回路に図示してい
る航空機１、機内電源２、機内電源遮断器３、負荷４、
地上電源遮断器５、接続端子６、地上電源８、及び限流
リアクトル９の名称・用途・機能は、図５で記述の従来
例回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略す
る。更にこの第１実施例回路でも図５で前述の従来例回
路の場合と同様に機内電源２の出力電圧位相を機外へ取
り出すことは出来ないので、接続端子６へ地上電源８の
電力ケーブルを接続し、両電源の電圧位相が不一致のま
まで地上電源遮断器５をオンにし、地上電源８を機内電
源２に強制的に並列接続する。従って並列接続した瞬間
に地上電源８からは過大な電流が出力し、且つその出力
電圧は低下する。

【００１１】本発明による装置では、計器用変圧器１１
で検出した地上電源８の出力電圧が電圧設定器１２での
設定値以下になったことを電圧コンパレータ１３が検出
し、且つ変流器１４が検出する地上電源８の出力電流が
電流設定器１５での設定値以上になったことを電流コン
パレータ１６が検出すれば、論理積素子１７を介してタ
イマ１８に作動開始を指令する。地上電源８は運転制御
回路２２を介して交流波形発生回路２１からの指令信号
に対応した波形の交流電圧を出力するのであるが、タイ
マ１８は運転制御回路２２へ出力中断を指令するので、
地上電源８はタイマ１８の作動期間中はその交流出力を
中断する。その結果、機内電源２の出力電圧が機内電源
遮断器３，地上電源遮断器５，及び接続端子６を介して
計器用変圧器１１に現れるので、タイマ１８からの指令
で接点１９をオンにすれば機内電源２の出力電圧を交流
波形発生回路２１へ導くことが出来る。

【００１２】交流波形発生回路２１は導入された機内電
源２の出力電圧からその位相を検出し、地上電源８が出
力する電圧の位相をこの検出位相に一致させるのである
が、これらの動作はタイマ１８の設定時限内に完了させ
る。ここでタイマ１８は交流の１サイクルに対応した時
限（ 400Ｈｚの場合は 2.5ミリ秒）に設定すれば十分で
ある。

【００１３】タイマ１８の設定時限が経過すれば接点１
９はオフとなり、運転制御回路２２からの制御信号で地
上電源８はその交流出力を再開するのであるが、このと
きの地上電源８の出力電圧位相は機内電源２の出力電圧
位相と一致しているので、両電源が並列運転しても両者
の間に横流が流れる恐れは無く、並列運転を安定して継
続することが出来る。次いで機内電源遮断器３をオフに
すれば、負荷４は停電すること無く機内電源２から地上
電源８へ円滑に切り替わる。ここで限流リアクトル９
は、地上電源８を強制的に並列接続してからその出力を
中断するまでの極めて短い時間だけ過大電流が流れるの
を抑制すれば良いので、そのインピーダンスは従来例回
路で使用する場合よりも小さな値にすることが出来る。

【００１４】図３は本発明による装置の第２実施例を表
した回路図であるが、この第２実施例回路に図示してい
る航空機１、機内電源２、機内電源遮断器３、負荷４、
地上電源遮断器５、接続端子６、計器用変圧器１１、電
圧設定器１２、電圧コンパレータ１３、変流器１４、電
流設定器１５、電流コンパレータ１６、論理積素子１
７、タイマ１８、及び接点１９の名称・用途・機能は図
２で記述の第１実施例回路の場合と同じであるから、こ
れらの説明は省略する。

【００１５】この第２実施例回路では、交流を直流に変
換する整流器３１と、この直流に含まれているリップル
分を除去する平滑コンデンサ３３と、平滑した直流を所
望の電圧と周波数の交流に変換するインバータ３２、及
びインバータ３２が出力する交流波形を整形する波形整
形フィルタ３４（波形整形フィルタ３４はフィルタリア
クトル３５とフィルタコンデンサ３６とで構成する）と
で地上電源３０を構成し、この地上電源３０へは商用電
源３７が商用交流電力を供給する。更にクロック発振回
路４１と交流波形発生回路４２とインバータ制御回路４
３とがインバータ３２を制御する。

【００１６】過電流と低電圧とを検出すればタイマ１８
が作動して、インバータ３２を構成している全半導体ス
イッチ素子をパルスオフする指令をインバータ制御回路
４３に与えるので、インバータ制御回路４３からの制御
信号で地上電源３０は直ちに交流出力を中断し、且つタ
イマ１８は接点１９をオンにするので、交流出力中断期
間中に図２で既述の第１実施例回路の場合と同じよう
に、インバータ３２が出力する交流の電圧位相を機内電
源２からの電圧位相に一致させる。

【００１７】尚、地上電源３０としてインバータ３２が
交流を出力する場合は、波形整形フィルタ３４には少な
くともフィルタリアクトル３５が必要であるから、並列
運転時に地上電源３０の出力電流が過大になるのを抑制
するための限流リアクトル９の設置を省略出来る。図４
は図３に図示の第２実施例回路に使用している交流波形
発生回路の構成を表した回路図である。この図４に示す
ように交流波形発生回路４２は、メモリー５１、デジタ
ル量をアナログ量に変換するＤ／Ａ変換器５２、フィル
タコンデンサ５３及び電圧零位相検出回路５４とで構成
しており、クロック発振回路４１からのクロック信号に
従ってメモリー５１は所定周波数の正弦波データを出力
する。一方、計器用変圧器１１と接点１９とを介して交
流波形発生回路４２へ導入された機内電源２の出力電圧
は、フィルタコンデンサ５３を経て電圧零位相検出回路
５４がその電圧の零位相を検出し、この零位相検出信号
でメモリー５１をリセットする。その結果、メモリー５
１が読み出す正弦波データの位相は機内電源２の出力電
圧位相に一致することになる。

【００１８】

【発明の効果】航空機機内電源の電圧を機外へ取り出す
ことが出来ないために、航空機内の負荷への電力供給を
中断せずに機内電源から地上電源への電源切替えを行う
場合は、従来は両電源の電圧位相不一致のままで強制的
に両電源を並列接続していたので、並列接続時に過大電
流が流れてしまう不都合があった。本発明によれば、地
上電源を強制的に機内電源に並列接続したときに、地上
電源の出力電流が過大になり且つ出力電圧が低下したこ
とを検出すれば、並列接続を解除することなく直ちに地
上電源の交流出力を短時間中断して、その間に機内電源
の出力電圧を地上電源側に導いてその電圧位相を検出
し、地上電源の出力電圧位相を検出した機内電源の出力
電圧位相に一致させた後地上電源の交流出力を再開させ
ることで、両電源の並列運転を安定させている。その結
果地上電源の出力側にインピーダンス値の大きい限流リ
アクトルを直列接続する必要が無く、且つ地上電源も過
大電流に耐えられるように必要以上の大容量にする不経
済も回避出来る効果が得られる。更に、半導体スイッチ
素子で構成した電力変換装置を地上電源として使用する
ならば、この地上電源の出力中断や再開、或いはその電
圧位相を一致させる操作を素早く且つ容易に実行出来る
効果も合わせて得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法の実施例を表したフローチャ
ート

【図２】本発明による装置の第１実施例を表した回路図

【図３】本発明による装置の第２実施例を表した回路図

【図４】図３に図示の第２実施例回路に使用している交
流波形発生回路の構成を表した回路図

【図５】航空機の機内負荷へ供給している交流電力を機
内電源から地上電源へ切替える従来例を示した主回路接
続図

【符号の説明】

１ 航空機 ２ 機内電源 ３ 機内電源遮断器 ４ 負荷 ５ 地上電源遮断器 ８ 地上電源 ９ 限流リアクトル １１ 計器用変圧器 １２ 電圧設定器 １３ 電圧コンパレータ １４ 変流器 １５ 電流設定器 １６ 電流コンパレータ １７ 論理積素子 １８ タイマ １９ 接点 ２１ 交流波形発生回路 ２２ 運転制御回路 ３０ 地上電源 ３２ インバータ ３４ 波形整形フィルタ ３５ フィルタリアクトル ４１ クロック発振回路 ４２ 交流波形発生回路 ４３ インバータ制御回路 ５１ メモリー ５２ Ｄ／Ａ変換器 ５３ フィルタコンデンサ ５４ 電圧零位相検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】航空機内の負荷へ交流電力を供給している
   機内電源に地上電源を強制的に並列接続したのち前記機
   内電源を負荷から切り離す航空機電源の切替え方法にお
   いて、 出力電圧検出手段と出力電流検出手段とを備えている前
   記地上電源を前記機内電源に強制的に並列接続させて、
   この地上電源の出力電圧が所定値よりも低下し且つその
   出力電流が所定値よりも増大したことを検出すれば、前
   記並列接続を解消せずに当該地上電源の出力を一定期間
   中断し、この出力中断期間中に前記機内電源の出力電圧
   位相を前記電圧検出手段で読み取り、前記出力中断期間
   が終了すれば読み取った前記機内電源の出力電圧位相に
   一致する位相の交流を前記地上電源から出力させたのち
   に前記機内電源を負荷から切り離すことを特徴とする航
   空機電源の切替え方法。
2. 【請求項２】航空機内の負荷へ交流電力を供給している
   機内電源に地上電源を強制的に並列接続したのち前記機
   内電源を負荷から切り離す航空機電源の切替え装置にお
   いて、 前記地上電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、こ
   の地上電源の出力電流を検出する電流検出手段と、前記
   検出電圧が所定値以下に低下し且つ前記検出電流が所定
   値以上に増大したことを検出する論理回路と、この論理
   回路の出力信号で前記並列接続を解消せずに前記地上電
   源の出力を一定期間中断させる時限手段と、前記地上電
   源が出力する交流電圧の位相を所望の電圧位相に一致さ
   せる指令信号を出力する波形制御手段とを備え、この出
   力中断期間中に前記電圧検出手段は前記機内電源出力電
   圧を検出し、前記波形制御手段はこの検出電圧を入力し
   て出力中断期間終了時点で前記検出電圧の位相に一致し
   た位相の交流を前記地上電源から出力させる指令信号を
   出力し、前記時限手段の動作時限終了後に前記機内電源
   を負荷から切り離すことを特徴とする航空機電源の切替
   え装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の航空機電源の切替え装置
   において、 前記波形制御手段は機内電源の出力電圧零位相を検出す
   るコンパレータと、クロック信号に従って所定周波数の
   正弦波データを読み出すメモリーと、このメモリーが出
   力するデジタル量の正弦波データをアナログ量に変換す
   るデジタル／アナログ変換手段とを備え、前記コンパレ
   ータの検出信号で前記メモリーが読み出す正弦波データ
   を零位相にリセットすることを特徴とする航空機電源の
   切替え装置。