JPH05508299A - 過渡現象抑制器付き電力発生装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 過　−＄１　′・　き轡 □ この発明は、直流電力を発生して直流リンクに供給し、直流電力の電圧を最大の 大きさに制限して突然の負荷の除去により生じる過電圧過渡現象を抑制する航空 機用に使用される装置のごとき電力発生装置に関する。

ＬＬ韮Ｉ 航空機で使用されている装置のごとき電力発生装置は、航空エンジンから電力を 発生し、それぞれ直流リンク及び交流リンクを介して例えばライト、制御器、コ ックビット計器等の航空機の多数の構成要素に対して直流電力及び交７ｉ電力の 両方を供給するのに慣習的に使用されている。

航空機の動作中、負荷が突然除去されると、電力発生装置により供給される電力 は過電圧過渡現象を呈するか供給された直流電力及び／又は交流リンクに供給さ れた交７Ｘ電力中に生じるかもしれない、これ等の過電圧過渡現象は好ましくな く、それぞれ直流又は交流リンクに接続された航空機の構成要素に損害を与える だろう。

このような過電圧過渡現象の悪影響を減少又は除去するために種々の試みがなさ れて来た０例えば、カールソン（Ｃｔｒｌｓｏｎ）に与えられた米国特許第４， ２２５．９１１号は、装置で発生された交流電力中の過電圧過渡現象を減少する 手段を有する航空機用電力装置を開示する。カールソン装置は、３つの交流電力 線の各々の装置で発生される電流の大きさを検知し、それからそれに基づいて帰 還制御信号の大きさを変えて発生した交流電力の大きさを制御することにより動 作する。

バドニツク（Ｂｕｄａｉｋ）に与えられた米国特許第４．４３９，７２２号は、 電力線過渡現象、突然の負荷変更又は無負荷状態中に定常直流出力電圧を維持す るのに成る電源で使用するための安定化回路を開示する。バドニツク安定化回路 は、電源の出力電圧に応答し、電源の出力端子間の負荷を選択的に接続する。そ れは供給された直流電力中の過電圧を過渡現象を抑制するように働くかもしれな いが、バドニツク回路は出力電圧の比較的短期間の制御のみを提供する。

先吋立ゑＩ この発明は、突然の負荷の除去で生じた過電圧過渡現象を抑制する過渡現象抑制 器を有する電力発生装置に向けられている。電力発生装置は、原動機、この原動 機に連結されて交流電力を発生する同期発ｔＷｉ、及びこの同期発を機に接続さ れて装置の出力側に直流電圧を持つ直流電力と発生する整流器を含む。

電力発生装置で発生した電圧は、帰還信号の大きさに基づき電圧調整器によって 制御される。帰還信号は、第１の期間中は直流電圧の大きさに基づいて、そして 過電圧過渡現象が抑制されている第２の期間中は第２の制御電圧に基づいていて もよい。

電力発生装置により発生された電圧の過電圧過渡現象は、例えば装置の出力側の 両端に連結されたスイッチを介して接続された抵抗器のような電圧減衰手段によ って比較的急速に抑制される。スイッチは比較的高速に切り換えられて装置より 発生された電圧を急速に減少し、過電圧過渡現象を抑制する。

装置の動作中、電圧調整器に供給される帰還信号は、電圧減衰手段が動作しない ときは装置により発生される電圧に基づき、そして電圧減衰手段が動作している ときは第２の制御電圧に基づいてよい、！圧減衰手段の組み合わせ及び電圧調整 器へ供給される交流帰還信号の使用のため、過電圧過渡現象は電力発生装置によ って抑制され、電圧調整器による装２１圧の制御は、過電圧過渡現象の抑制によ って妨害されない。

過渡現象が抑制されている期間中電圧調整器に供給されている帰還信号は、電圧 減衰手段が動作していなければ装置によって発生された電圧にエミュレートされ た電圧であるかもしれない、この場合、電圧減衰手段の作用は、電圧調整器によ る直流装置１’電圧の制御に実質的に影響を及ぼさない。

この発明のこれ等及びその他の特徴及び利点は、次の簡単な説明がなされる図面 を参照して行われる好適実施例の詳細な説明に鑑みて当業者には明らかになるで あろう。

」１立災皇皇盈ｊ 図１はこの発明の好適実施例による電力発生装置の全体図である。

図２は図１の電力発生装置により発生された２つの直ｆＬｔ圧を示す図である。

図３は図１に概略的に示された過渡現象抑制器コントローラの回路図である。

図４は図３の過渡現象抑制器コントローラにより発生された幾つかの波形を示す 図である。

図５は図１に概略的に示された電圧エミュレータの一実施例の回路図である。

図５ａは好適実施例で発生された直流母線電流及び負荷電流を示す口である。

図６は図１に概略的に示された電圧エミュレータの代わりに使用され得る回路の 回路図である。

［１７は図１に概略的に示された電圧微分器の回路図である。及び、 図８は図１に概略的に示された電圧調整器の回路図である。

適　の・　細ｔ＝Ｈ 口１はこの発明による電力発生装置１ｏの好適実施例のブロック図である。電力 発生装置１０は例えばジェットエンジンのような原動機１２によって発生された 原動力を直流電力に変換し、この直流電力は種々の航空機の電気的構成要素に接 続され得る直流母線即ちリンク１４に供給される。電力発生装置１０は可変速度 、定周波数（ＶＳＣＦ）装置と関連して使用してもよく、この場合、図１に示す 装置により発生された直流電力から交流電力を発生するためにインバータが直流 母線１４に接続される。

電力発生装置１０は原動機１２に連結された主発電機を含む、１発を機は永久磁 石発電機２０、励磁機部２２、及び同期発を機２４を含む、永久磁石発電機２０ は軸３２を介して原動機１２に連結された永久磁石３０と、永久磁石３０に隣接 して設けられたＹ結線電機子巻線　３４を含む、励磁機部２２は界磁巻！！４０ 及びこの界磁巻線４０に隣接して設けられたＹ結ｓｉｔ機子巻線４２を含む、を 根子巻線４２は原動機１２と共に回転するように軸３２上に設けられている。同 期発を機２４は軸３２上に設けられた界磁巻線４６及びＹ結線電機子巻線４８を 含む０回転整流器５０は電機予巻１１４２の出力側と界磁巻線４６の間に連結さ れている。

永久磁石３０．を根子巻線４２、回転整流器５０及び界磁巻線４６は全て原動機 １２に接続された軸３２と共に回転し、一方電機子巻！１３４．界磁巻線４ｏ及 び電機予巻ｖ＆４８は固定されていることが理解されるべきである。主発電機の 動作中、界磁巻線４６の回転は固定電機子巻線４８内に交流電流を誘起する。こ の交流電流は電機予巻！！４Ｂに連結された整流器５４によって整流され、直流 電力を発生する。コンデンサ５６は整流器５４の両端に接続され、発電機リップ ルを一波して取り除く。

電圧感知器６０は整流器５４の両端に接続され、整流器５４で発生された直流電 圧の大きさを検知する。後でより詳細に説明されるように、電圧調整器６２は電 圧感知器６０″Ｃ測定された直流電圧と所望の直流電圧を比較し、ライン７２を 介して直流励磁機駆動回路７０へ制御信号を供給することによりその直流電圧を 制御する。直流励磁機駆動回路７０は永久磁石発電機２０の電機子巻線３４に接 続された整流器７４から直流電力を受ける。

動作中、整流器５４で発生された直流母線電圧が所望の直流電圧より大きければ 、電圧調整器６２は励磁機駆動回路７０に界磁巻線４０を流れる励磁を流の量を 減少させる。この電流の減衰は、界磁巻線４０で発生された磁界を減少し、巻線 ４２及び４６内に発生される電流を減衰させ、最後に直流母線電圧を減衰させる 。同様に、ｉｉｒ流母流電線電圧常に小さければ、電圧調整器６２は界磁巻線４ ０内の電流の量を増大させ、従って直流母線電圧が増大する。

電圧調整器６２の応答時間は比較的長い、結果として、電圧調整器６２は、突然 の低減負荷又は無負荷状態に起因する直流母線電圧内の電圧スパイク又は過渡現 象を補償するのに比較的長期間を要する。応答時間は１発電機主磁界の時定数で 決定されるのでそんなに短くできない。

この発明の重要な利点は、直流母線電圧を調整する電圧調整器６２の能力を大き く妨害することなく電圧スパイク又は過渡現象が急速に減少されることである。

このために、トランジスタ８０及び抵抗器８２から成るスイッチが整流器５４の 出力側の両端に接続される。直流母線電圧が好ましくない大きな値まで増大する と、トランジスタ８０が比較的高速でオン及びオフを繰り返して切り換えられて 効果的に負荷電流を増大し、かくして直流母線電圧を減少する。結果として、直 流母１！電圧は所定の最大値以下に保持される。

直流ｆ＆線電圧を減少するのにトランジスタ８０に対して必要な時間は、電圧調 整器６２の全応答時間に忠実に比例する。このことを図２に示す、ここで、電力 発生装置１ｆｌｏで発生された直流器ｔｌｔ圧の状態は実線として示されている 。実線は電圧が比較的一定の間初期安定部１００を有する０点１０２で、電圧は 低減負荷又は無負荷状態の結果として比較的急速に上昇し始める。電圧は点１０ ４で最高となり、このときにトランジスタ８０が繰り返して切り換えられ、電圧 を部分１０６の間より低い値まで下げる。トランジスタ８０が切り換えを停止す ると、電圧は再び点１０８のピーク値まで一時的に上昇し、その後実線部分１１ ０で示すように、電圧は比較的ゆっくりと起伏する７図２の破線１１２は、トラ ンジスタ８０が繰り返し切り換えられなかったら直流母線電圧がどのようになる かを示す。

上述の如く、トランジスタスイッチ８０が動作するとき、実線部分１０６で表さ れる直流母線電圧は、それがもし破線部分１１２で示すようにあった場合より低 くなる。結局、電圧調整器６２が直流母線電圧で制御する方法は、実線部分１０ ６又は破線部分１１２で表される電圧が電圧調整器６２へ帰還されるかどうかに 応じて異なる。実線部分１０６に対応する電圧が破線部分１１２の代わりに電圧 調整器６２に帰還されるならば、電圧調整器６２は１度それだけ界磁巻線４０内 の励磁ｔｉを減少させず、これは実線部分１０６の電圧がもしそうでなかったら なるであろう場合より低くなるからである。結果として、スイッチ８０だけを使 用すると、電圧調整器６２で行われる直流母線電圧の制御を妨害し、これはその 電圧がもはや界磁電流の大きさだけで影響を受けないからである。

この欠点は、スイッチ８０の動作中に実効直流母線電圧の代わりに、電圧調整器 ６２に帰還される交流電圧を使用するこの発明により克服される０例えば、交流 帰還電圧は、スイッチ８０が動作していない直流母線電圧に実質的に同一の電圧 を発生する電圧エミュレータより提供され得る。この場合に、電圧エミュレータ で発生された直流母線電圧は、破線部分１１２で示される電圧である。この電圧 がスイッチ８０の動作中に電圧調整器６２に帰還される電圧である。結果として 、直流母線電圧におけるスイッチ８０の作用は、電圧調整器６２で行われるよう な電圧の制御を妨害しない０本質的に、スイッチ８０の作用は電圧＊ｍ器６２に 目のつかないように行わ再度図１において、電圧エミュレータ１２０は帰還ライ ン１１２を介して電圧調整器６２へ実効直流母線電圧即ちエミュレートされた電 圧を供給する。以下に詳述されるように、電圧エミュレータ１２０は、ライン１ ２４を介して直流励磁機駆動回路７０より供給される電圧に基づいてエミュレー トされた電圧を発生する。電圧エミュレータ１２０は過渡現象制御器コントロー ラ１３０で制御される。コントローラ１３０は電圧エミュレータ１２０に供給さ れるイネーブル信号をライン１３２上に発生する。以下に詳述されるように、イ ネーブル信号は装置の抑制モード中作用する。この制御モードは直流母線電圧が 所定の大きさに達するときに開始し、電圧エミュレータ１２０で発生されたエミ ュレートされた電圧が所定の大きさ以下になると終了する。

動作時、イネーブル信号は抑制モード中電圧エミュレータ１２０にエミュレート された直流母線電圧を発生させ、そのエミュレートされた電圧を電圧調整器６２ に供給させる。この期間は、図２に示すような点１０４から点１０８までの時間 である。その他の全ての時間に、電圧エミュレータ１２０は電圧検知器６０から の実効直流母線電圧を帰還ライン１２２を介して電圧調整器６２に供給する。

また、過渡現象制御器コントローラ１３０は、トランジスタ８０のベースに接続 されたライン１３４にスイッチング信号を発生し、抑制モード中トランジスタ８ ０を急速に切り換える。

ライン１３２，１３４上のイネーブル信号及びスイッチング信号が過渡現象制御 器コントローラ１３０により付勢される期閏即ち抑制モード期間は、次の３つの 係数即ち、１）ライン６４を介して電圧検知器６０により供給されるような直流 母線電圧の大きさ、２）ライン１４２と介して微分回路１４０により供給される ような直流母線電圧の微分係数、３）ライン１２２を介して電圧エミュレータ１ ２０により供給される帰還電圧の大きさによって決定される。微分回路１４０は ライン６４で供給される直流母線電圧及びライン１４４で供給される負荷電流の 両方に基づいて直流母線電圧の微分係数（ｄｅｒｉｎａｔｉｖｅ）を発生する。

過渡現象制御器コントローラ１３０の回路図を区３に示す、コントローラ１３０ の詳細な動作を、図３のコントローラ回路で発生される４つの波形を示す図４と 関連して説明する６図４は、図４に示す波形が図２に示す実際にエミュレートし た直流母線電圧に基づいている点で図２に関連している。

次に、図４において、上述の如くライン１３２を介してコントローラ１３０で発 生されたイネーブル信号を波形１５０として示す、波形１５０は上述し且っ国２ に示したような抑制期間に対応する期間中論理“１”の値を有する。ライン１３ ４上にコントローラ１３０で発生されたスイッチング信号を波形１５２として示 す、波形１５２は抑制期間中比較的高速で切り換わる。

図３において、コントローラ回路はセット−リセット（Ｒ−Ｓ）ラッチ１６０を 介してイネーブル波形１５０を発生する。Ｒ−Ｓラッチ１６０はその出力Ｑがハ イ即ち論理“１”になるときを決定するＳ入力及びその出力Ｑがロー即ち論理“ ０”になるときを決定する、アクチブローの相補のＲ入力を有する。

直流母線電圧が図２に示す所定の基準電圧■３まで増大すると、Ｓ入力に供給さ れる信号がハイとなる。この信号は直流母線電圧を−ｖ３に加算する加算器とし て作動する演算増幅器１６２によって発生される。演算増幅器１６２は比較器と して作動する第２の演算増幅器１６４に接続される。直流母線電圧の大きさが基 準電圧ｖ３まで増大すると、演算増幅器１６４は比較的高い電圧を発生し、従っ てＲ−Ｓラッチ１６０の出力が論理“１”となり、抑制期間を開始する。

直流母線電圧がスイッチ８０の作用により急速に減少すると、比較的高い電圧が 比較的短い期間中Ｒ−Ｓラッチ１６０のＳ入力にのみ供給される。しかしながら 、これはＱ出力が論理“１”となるのに十分である９図４に示す波形１７０は直 流母線電圧の大きさ及び図２に示すような基準電圧■３に関連してＲ−Ｓラッチ １６０のＳ入力に供給される電圧を表している。

抑制期間はＲ−Ｓラッチ１６０の相補Ｒ入力が比較的高い電圧より低い電圧に変 化するとき終了し、これはエミュレートされた電圧が図２に示す所定の基準電圧 ｖ２より低くなるとき起きる。

図３において、加算器として作動する演算増幅器１７２はライン１２２に供給さ れる帰還電圧と電圧−Ｖ２の和を決定する。上述のように、抑制期間中調整器帰 還電圧はエミュレートされた直流母線電圧であり、ところが抑制期間外は帰還電 圧は実効直流母線電圧である。

演算増幅器１７２により増幅された加算出力は比較器として作動する増幅器１７ ４に供給される。帰還電圧が基準電圧ｖ２の大きさより小さいと、増幅器１７４ は比較的低い電圧を相補Ｒ入力に供給する。帰還電圧が基準電圧ｖ２より大きい と、比較的高い電圧が相補Ｒ入力に供給される６図４に示す波形１８０は図２に 示す電圧に関連してＲ−Ｓラッチ１６０の相補Ｒ入力に供給される電圧を示す。

トランジスタ８０を急速に切り換えるのに使用される図４に波形１５２として示 すスイッチング信号は、区３に示す過渡現象制御器コントローラ１３０内のＡＮ Ｄゲート１９０によって発生される。ＡＮＤゲート１９０は３人力を有する。そ の入力の１つはラッチ１６０で発生されるイネーブル信号である。このイネーブ ル信号はスイッチング信号が抑制期間外にいつでも動作しないようにする。

ＡＮＤゲート１９０の任意の第２の入力は保護信号である。保護信号の目的は、 トランジスタ８０が所定の期間以上動作しないようにして過度の電力により損傷 しないようにすることである。従って、保護信号は、トランジスタ８０のデユー ティサイクルが所定の大きさを越えるとき以外は大部分の時間論理“１”である 。

直流母線電圧が所望値より大きくなるときを決定する比較回路により発生される ＡＮＤゲート１９０への第３の入力は、比較的高速に高電圧及び低電圧を切り換 え、トランジスタ８０の高速のスイッチング作用を提供する。

この比較回路は、ライン６４を介して供給される直流母線電圧を判断するように 作動する演算増幅器１９２及びライン６４に供給される直流母線電圧の微分係数 を発生するように微分増幅器として作動する第２の演算増幅器１９４を含む。

演算増幅器１９２，１９４の各出力は結合されて第３の演算増幅器１９６に供給 され、この演算増幅器１９６は、利得が負で、図２に示す基準電圧ｖ１を有し、 演算増幅器１９２．１９４の結合出力を加算するための加算器として作動する。

演算増幅器１９６の加算出力は比較器として作動する他の演算増幅器１９８に供 給される。

演算増幅器１９２，１９４の結合出力が基準電圧ｖ１より大きいとき、演算増幅 器１９８は比較的高電圧をＡＮＤゲート１９０に供給し、上記結合出力が基準電 圧■１より小さいとき、低電圧がＡＮＤゲート１９０に供給される０区２におい て、ＡＮＤゲート１９０の出力により制御されるようなトランジスタ８０の繰り 返しのスイッチングは、直流１線電圧をほぼ■１に等しい振動値に制限する。

直流１線電圧の微分係数を発生する演算増幅器１９４の目的は、直流母線電圧が 所定電圧ｖ１に達する前に比較器１９８含切り換え、かくして直流量ａ電圧がｖ ｌに達するときを予測することである。特に、微分器１９４により発生された電 圧は、後者の電圧が増大しているとき加算器１９６に供給される直流母線電圧の 大きさと増大し、それが減少しているとき加算器１９６に供給される直流母線電 圧を減少する。結果として、直流母線電圧が増大しているとき、比較器１９８は それがそうでないときより多少早目に切り換わり、従って直流母線電圧のより精 密な制御を提供する。

電圧エミュレータ１２０の回路図を図５に示す、上述の如く、電圧エミュレータ １２０は、抑制期間中直流母Ｉ！電圧のエミュレーション（ｅ■ｕｌａｔｉｏ口 ）を、そして抑制期間以外の時間に実効直流母線電圧を帰還ライン１２２を介し て電圧調整器６２に供給する。

直流量ａｔ圧のエミュレーションは、励磁機部２２、同期発電機部２４及びコン デンサ５６の動力を考慮する。

これ等の構成要素のエミュレーションは、構成要素に対する実効周波数応答を発 生することにより慣用の方法で達成してもよい、このような周波数応答は所望の 周波数範囲にわたって直流量ａｔ圧の大きさを提供する。実効周波数応答が発生 された後、エミュレーション回路は、多数の増幅器のカットオフ周波数及び利得 を適切に選択し、実効システム周波数応答を複写することによって設計される。

このエミュレートされた電圧は直流母線電圧の動力を大体において近似するよう に設計してもよく、或いは実効直流母線電圧に実質的に同一であるように設計し てもよい、特定の電圧エミュレータ回路１２０を図５に示しているけれども、代 わりに他のエミュレータ回路を設けてもよい。

次に図５において、電圧エミュレータ１２０は、ライン１３２に供給される過渡 現象制御器コントローライネーブル信号によって制御される３つの２位置スイッ チ２１０．２１２，２１４を含む、２位置スイッチ２１０は動作の抑制モード中 ライン２１６をライン２１８に接続し、その他の時間中はライン２１６をライン ６４に接続する。スイッチ２１２は抑制モード中ライン２２０を演算増幅器２２ ２の出力側に接続し、その他の時間中ライン２２０をグランドに接続する。スイ ッチ２１４はコンデンサ２２４の両端に設けられ、抑制中開放し、そしてその他 の時間にはコンデンサ２２４の両端に短絡回路を提供するように閉成する０図５ に示すようなスイッチ２１０．２１２，２１４の位置は抑制モード中のそれ等の 位置に対応する。

また、電圧エミュレータ１２０は、直流母線電圧で夫々励磁機部２２及び同期発 電機部２４の動力をエミュレートする演算増幅器２２６及び演算増幅器２２８を 含む。

直流母線電圧におけるコンデンサ５６の動力のエミュレーションはその他の２つ の演算増幅器２３０，２３２と共に演算増幅器２２２によって行われる。

動作中、抑制モード中以外の全ての時間には、電圧エミュレータ１２０は実質的 に不変の帰還ライン１２２へのライン６４に直流母線電圧を提供する。これは区 ５に示す位置と反対にスイッチ２１０，２１２．２１４を切り換え、ライン６４ を介して供給される直流母線電圧の利得１を提供するように演算増幅器２３０． ２３２の利得を選択することにより達成される。演算増幅器２２２は、抑制モー ド以外の時間に実質的に回路を取り除かれ、これはその出力がその時間中フロー ティング状態のままとされるためであることに留意されたい。

抑制モード中、スイッチの位置が図５に示すようなときには、直流母線電圧のエ ミュレーションは、直流母線電流をエミュレートし、直流！！電流と負荷電流の 差を積分することによって決定される。区５ａにおいて、負荷電流は矢印■１で 示され、直流母線電流は矢印ＩＢで表されている。コンデンサ５６の端子電圧で ある直流母線電圧は、電流Ｉ、、１．の差の積分に等しいことがわかる０例えば 、評価できる期間ウニ８が■１より大きければ、その後コンデンサ５６の端子電 圧はより大きくなる。

図５に戻り、直流母線電流のエミュレーションは演算増幅器２２６，２２８によ り発生され、スイッチ２１０によりライン２１６を介して供給される。負ｉｔ流 の大きさを表す演算増幅器２２２の出力は、スイッチ２１２によりライン２２０ に供給きれる。演算増幅器２３０は夫々ライン２１６，２２０に供給されるよう な直流母線電流と負荷電流の差を表す出力を発生する。この差は演夏場幅器２３ ２に供給され、この演算増幅器２３２は積分器として働き、ここでその差が積分 され、エミュレートされた直流母線電圧としてライン１２２を介して出方される 。この出力は、図２に示すような点１０４及び１０８間の破線１１２に対応する 。

この発明の他の実施例の一部を区６に示す、直流母線電圧のエミュレーションを 提供する代わりに、図６の回路はその代わりとして電圧調整器６２に所定の基準 電圧を供給する。所定の基準電圧は演算増幅器２４０に供給され、ここで増幅さ れ、ライン２４２を介して出力される。動作中、装置が抑制モードにないときは 、その回路はライン６４及び１２２間をスイッチ２４４で接続することにより電 圧調整器帰還ライン１２２へ直流母線電圧を供給する。抑制モード中、スイッチ ２４２の位置は変更されてライン２４２をライン１２２に接続し、従って所定電 圧を電圧調整器６２に供給する。

図６の他の実施例を使用するときは、図３に示す過渡現象抑制器コントローラ１ ３０は少し修正されるべきである。特に、演算増幅器１７２へ供給される帰還電 圧は、ライン１２２に発生される電圧の代わりに、ライン２１８（図５）の演算 増幅器２２８の出力から得られるべきである。この場合、参照符−■２は発を機 電流基準と表してもよい。

直流母線電圧が通常より長く且つ電圧調整器６２によって減少されるべき必要が あるときのみ抑制モードがトリガされるので、演算増幅器２４０により発生され た所定の基準電圧は、区８に示された所定の基準電圧ＶＲＥＦより大きく、所望 の直流母線電圧の大きさを表す任意の電圧でよい、しかしながら、演算増幅器２ ４０によってより大きな所定電圧が発生されると、電圧調整器６２が直流母線電 圧をもっと急速に訂正するので、演算増幅器２４０によって発生された所定の基 準電圧は、図２に示す所定の電圧■３とほぼ等しいが又は大きくなるように選択 してもよい。

微分回路１４０の回路図を図７に示す、微分回路１４０はライン６４の直流母線 電圧及びライン１４４を介して供給される負荷電流の両方に基づいて直流母線電 圧の微分係数を表す信号をライン１４２に発生する。微分回路１４０の特定の回 路を示したけれども、任意の適当な微分回路を使用できる。

微分回路１４０は直流母線電圧の直接微分法により直流母線電圧の微分係数を決 定しない０代わりに、その決定は、コンデンサの端子電圧の変化率がコンデンサ を流れる電流に直接比例するので、コンデンサ５６を通して流れる正味の電流に 基づいている。

区７において、微分回路１４０は演算増幅器２６０から成る。演算増幅器２６０ はライン１４４に供給される負荷電流と増幅器２６２で決定されるような直流母 線電流の差を実質的に決定することによりコンデンサ５６を流れる正味の電流を 決定する。負荷電流及び直流母線電流を夫々図５ａに示された矢印■　及びＩＢ で表す、このｔ流差はコンデンサ５６の容量値に関連する適当な比例係数だけ増 幅され、この結果得られた誘導電圧がライン１４２を介して出力される。

積分器として作動する演算増幅器２６４はライン１４２に発生される誘導電圧を 積分するのに使用される。

ライン６４に供給される測定した直流母線電圧と異なる結果として生じた電圧は 増幅器２６２に供給され、この増幅器２６２は直流量Ｉ！電流の大きさに関連し た出力を発生する。

電圧調整器６２の回路図を図８に示す、電圧調整器６２は制御信号を発生し、こ の制御信号は直流励磁機駆動回路７０に伝送されて界磁巻線４０内の電流の大き さを制御する。制御信号は次の３つの係数即ち１）ライン〕２２を介して電圧調 整器６２に帰還される電圧と基準電圧■ＲＥＦ　の差、２）ライン１４２を介し て供給される直流電圧の微分係数の大きさ、及び３）ライン１４４に供給される ような負荷電流の大きさに基づいて電圧調整器６２によって発生される。！圧調 整器６２用の特定回路を示しなけれども、任意の適当な電圧調整器の回路を使用 できる。

次に図８において、ライン１２２の帰還信号と基準電圧”　ＲＥＦ　の差は演算 増幅器２７０によって決定される。

演算増幅器２７０の出力は選択的利得段に供給され、部分分数展開式を使用して 遅延−進み（１ｅａｄ　−ｌａｇ）　補償を有する比例・積分（ＰＩ）！＋ＩＩ 御を利用する。利得段は４つの演算増幅器２７２，２７４，２７６．２７８がら 成る。

演算増幅器２７８の出力の第１部分は演算増幅器２８０の反転入力端に抵抗器２ ８２を介して供給される。

演算増幅器２７８の出力の第２部分は乗算器２８４に供給され、この乗算器２８ ４はその部分とライン１４４に供給される負荷電流の大きさを乗算する。その結 果がライン２９０を介して演算増幅器の反転入力端に供給される。

また、ライン２９０は演算増幅器２９２の出方側と接続され、演算増幅器２９２ はライン１４２に供給された直流母線電圧の微分係数の大きさに関連した電圧を 演算増幅器２８０の反転入力端に出力する。演算増幅器２８０はその反転入力端 に供給された電圧の和を増幅し、界磁巻線４０内の電流の大きさを決定するライ ン７２に発生された制御信号を発生する。

上述したこの発明の好適実施例は主にハードウェア内で実行されるけれども、各 機能の多くをソフトウェアで実行することもできる。

上述の説明にかんがみて、この発明の多数の変形例及び他の実施例が当業者には 明白である。この説明は実例のみとして解すべきであり、且つこの発明を実行す る最良のモードを当業者に教示するためのものである。構造及び方法の詳細はこ の発明の要旨内で実質的に変更してもよく、添付した請求の範囲の視野に入る多 くの変形例の独占的使用は保留される。

時間 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、４ 要約書 従来の電力発生装置は、突然の負荷減衰のため比較的大きくて望ましくない過電 圧過渡現象を有する出力電圧を発生した。この欠点を克服するために、直流母線 １４に接続されたスイッチ８０を有し、過電圧過渡現象を抑制する、直流母線１ ４に直流母線電圧を発生するための電力発生装置が提供される。この電力発生装 置は、交流電力を発生する同期発電１１！！２４．交流電力を整流して直流電力 ３発生し、その直流電力を直流母！！１４に供給する整流器５４を含む、！圧調 整器６４は同期発電機２４ど関連する界磁巻線４６に供給される！流量を変化す ることにより直流母線電圧の大きさを制御する。スイッチ８０は直流母線１４に 接続され、直流ｅ！！電圧が所定の大きさに達するとき繰り返し切り換えられる 。

国際調査報告

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. １．直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過渡現象を抑制する装置におい て、 直流電圧を有する直流電力を発生する手段と、上記発生手段に接続され、上記直 流電圧の大きさを検知する手段と、 上記直流電圧の大きさが所定の大きさまで増大するときを決定する手段と、 上記決定手段に接続され、上記直流電圧を上記所定の大きさに制限する手段と、 上記検知手段に接続され、上記直流電圧の大きさ又は上記直流電圧以外の制御電 圧の大きさに基づいて、上記直流電圧の大きさを制御する手段とを備えた装置。
2. ２．上記直流電圧の大きさを制御する手段は、第１の期間中上記直流電圧の大き さと基準電圧とを比較し、第２の期間中上記制御電圧の大きさと上記基準電圧と を比較する手段 を備えた請求項１記載の装置。
3. ３．上記制御電圧は可変である請求項２記載の装置。
4. ４．上記第２の期間は上記直流電圧が上記所定の大きさまで増大するとき始まり 、上記制御電圧が所定の大きさ以下になるとき終了する請求項３記載の装置。
5. ５．上記制御電圧は上記直流電圧が上記制限手段により制限されないとき上記直 流電圧のエミュレーションである請求項１記載の装置。
6. ６．上記直流電圧を制限する手段はスイッチを有する請求項１記載の装置。
7. ７．上記スイッチは比較的高速で繰り返し動作及び非動作し、上記直流電圧を上 記所定の大きさより小さな大きさに制限する請求項６記載の装置。
8. ８．上記直流電圧を上記所定の大きさに制限する手段を更に備え、上記直流電圧 の大きさを制御する手段は第１の期間中上記直流電圧に基づいて、第２の期間中 制御電圧に基づいて上記直流電圧の大きさを制御し、上記第２の期間は上記直流 電圧が上記所定の大きさまで増大するとき始まり、上記制御電圧が所定の大きさ 以下になるとき終了する請求項１記載の装置。
9. ９．電力を発生し、この電力内の過電圧過渡現象を抑制する装置において、 大きさを可変できる成分を有する電力を発生する手段と、 上記発生手段に接続され、上記電力の上記成分の大きさを感知する手段と、 上記電力の上記成分の大きさが所定の大きさであるときを決定する手段と、 上記電力の上記成分の大きさを上記所定の大きさに制限する手段と、 第１の期間中の上記成分に基づいて及び第２の期間中の制御信号に基づいて上記 電力の上記成分の大きさを制御する手段と を備えた装置。
10. １０．上記第２の期間は上記電力の上記成分が上記所定の大きさまで増大すると き始まり、上記制御信号が所定の大きさ以下になるとき終了する請求項９記載の 装置。
11. １１．上記電力は直流電力である請求項９記載の装置。
12. １２．上記電力の上記成分は電圧であり、上記制御信号は制御電圧から成る請求 項９記載の装置。
13. １３．直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過渡現象を抑制する電力発生 装置において、 原動機と、 この原動機に連結され、上記原動機の回転により交流電力を発生する同期発電機 と、 この同期発電機に接続され、上記交流電力から直流電圧を有する直流電力を発生 する整流器と、上記直流電圧の大きさを検知する電圧感知器と、上記警報器の両 端に接続されたスイッチと、上記スイッチが動作しないとき上記直流電圧に基づ き及び上記スイッチが動作するとき上記直流電圧以外の制御電圧に基づいて上記 直流電圧の大きさを制御する電圧調整器と を備えた電力発生装置。
14. １４．上記スイッチは抵抗器と直列のトランジスタを有する請求項１３記載の電 力発生装置。
15. １５．直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過渡現象を抑制する電力発生 装置において、 原動機と、 この原動機に連結され、上記原動機の回転により交流電力を発生する同期発電機 と、 この同期発電機に接続され、上記交流電力から大きさを可変できる成分を有する 直流電力を発生する整流器と、 上記直流電力の上記成分の大きさを検知する検知器と、 上記整流器の両端に接続された電圧制限手段と、上記電圧制限手段が動作しない とき上記成分に基づいて及び上記電圧制限手段が動作するとき制御信号に基づい て上記直流電力の上記成分の大きさを制御する調整器と を備えた電力発生装置。
16. １６．上記調整器は第１の期間中上記成分に基づいて及び第２の期間中上記制御 信号に基づいて上記直流電力の上記成分の大きさを制御し、 上記第２の期間は上記直流電力の上記成分が上記所定の大きさに達するとき始ま り、上記制御信号が所定の大きさ以下になるとき終了する請求項１５記載の電力 発生装置。
17. １７．上記直流電力の上記成分は直流電圧であり、上記制御信号は制御電圧を有 する請求項１５記載の電力発生装置。
18. １８．上記第１の期間中上記調整器は上記直流電圧の大きさと基準電圧との差に 基づいて上記直流電圧の大きさを制御し、 上記第２の期間中上記調整器は上記制御電圧の大きさと上記基準電圧との差に基 づいて上記直流電圧の大きさを制御する請求項１７記載の電力発生装置。
19. １９．上記電圧制限手段は比較的高速で繰り返し動作及び非動作し、上記直流電 圧を上記所定の大きさより小さい大きさに制限するスイッチを有する請求項１５ 記載の電力発生装置。
20. ２０．上記調整器は上記電圧制限手段が動作しないとき上記成分に基づいて及び 上記電圧制限手段が動作するとき上記直流電力の上記成分のエミュレーションに 基づいて上記直流電力の上記成分の大きさを制御する請求項１５記載の電力発生 装置。
21. ２１．上記直流電力の上記成分の上記エミュレーションは上記成分の３次エミュ レーションから成る請求項２０記載の電力発生装置。
22. ２２．上記直流電力の上記成分の上記エミュレーションは上記同期発生器の作用 を上記成分にエミュレートする請求項２０記載の電力発生装置。
23. ２３．上記直流電力の上記成分は直流電圧である請求項２０記載の電圧発生装置 。
24. ２４．直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過渡現象を抑制する航空機用 電力発生装置において、原動機と、 この原動機に連結され、上記原動機の回転により交流電力を発生する同期発電機 と、 この同期発電機に接続され、上記交流電力から直流電圧を有する直流電力を発生 する整流器と、この整流器に接続され、上記直流電圧の大きさを感知する電圧検 知器と、 この整流器の両端に接続され、比較的高速で繰り返し動作及び非動作し、上記直 流電圧を所定電圧以下の大きさに制限するスイッチと、 上記スイッチが動作しないときの第１の期間中上記直流電圧に基づいて及び上記 スイッチが動作するときの第２の期間中可変制御電圧に基づいて上記直流電圧の 大きさを制御する電圧調整器と を備え、上記第２の期間は上記直流電圧が上記所定の大きさまで増大するとき始 まり、上記制御電圧が所定の大きさ以下になるとき終了し、及び上記制御電圧は 上記直流電圧のエミュレーションを有し、上記制御電圧は上記同期発電機の作用 を上記直流電圧にエミュレートする電力発生装置。
25. ２５．航空機用電力発生装置内で直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過 渡現象を抑制する方法において、（ａ）同期発電機に連結された原動機の回転を 誘起して交流電力を発生するステップと、 （ｂ）上記ステップ（ａ）で発生された上記交流電力を登流して直流電力を発生 するステップと、（ｃ）上記直流電力の成分の大きさを検知するステップと、 （ｄ）上記直流電力の上記成分が所定の大きさに達するときを決定するステップ と、 （ｅ）上記直流電力の上記成分が上記ステップ（ｄ）の上記所定の大きさに達す るとき制御信号を発生するステップと、及び （ｆ）帰還信号に基づいて上記直流電力の上記成分の大きさを制御するステップ と を含み、上記帰還信号は上記ステップ（ｃ）で検知されたような上記直流電力の 上記成分の大きさからまたは上記ステップ（ｅ）中に発生された上記制御信号か ら導出される方法。
26. ２６．上記直流電力の上記成分は電圧である請求項２５記載の方法。
27. ２７．上記制御信号は上記直流電力の上記成分のエミュレーションを有する請求 項２５記載の方法。
28. ２８．上記エミュレーションは上記直流電力の上記成分の３次エミュレーション である請求項２７記載の方法。
29. ２９．上記エミュレーションは同期発電機のエミュレーションである請求項２７ 記載の方法。
30. ３０．上記直流電力の上記成分の大きさを上記所定の大きさに制限するステップ （ｇ）を更に含む請求項２５記載の方法。
31. ３１．上記ステップ（ｇ）は比較的高速でスイッチを繰り返し動作及び非動作す るステップを含む請求項３０記載の方法。
32. ３２．電力発生装置内で直流電力を発生し、この直流電力内の過電圧過渡現象を 抑制する方法において、（ａ）同期発電機に連結された原動機の回転を誘起して 交流電力を発生するステップと、 （ｂ）上記ステップ（ａ）で発生された上記交流電力を整流して直流電力を発生 するステップと、（ｃ）上記直流電力の直流電圧の大きさを検知するステップと 、 （ｄ）上記直流電力が第１の所定の大きさに達するときを決定するステップと、 （ｃ）上記ステップ（ｄ）で決定されたような上記第１の所定の大きさに達した 上記直流電圧で上記直流電圧を減ずるステップと、 （ｆ）上記直流電圧が上記第１の所定の大きさに達したとき制御電圧を発生する ステップと、（ｇ）帰還信号に基づいて上記直流電圧の大きさを第２の所定の大 きさに調整するステップとを含み、上記帰還信号は上記ステップ（ｃ）で検知さ れたような上記直流電圧の大きさからまたは上記ステップ（ｆ）中に発生された 上記制御電圧から導出され、上記制御電圧は上記第２の所定の大きさより大きな 大きさを有する方法。