(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの負荷を制御するため、可変ＡＣ電圧を速度変動可能な燃焼機関に発生させることを可能にする、オペレータにより監督されるクレーンとともに用いるためのシステムであって：
前記機関の速度に対応する速度を有するとともに可変ＡＣ電圧出力を発生させる、前記機関に直接連結され前記機関により直接駆動される速度変動可能な発電機と；
一端が前記発電機の前記出力に接続された第１のＡＣバスラインと；
入力と出力とを有する可変ＤＣ電圧を発生させるダイオードコンバータであって、前記ダイオードコンバータの前記入力は、前記第１のＡＣバスラインの他端に接続されている、ダイオードコンバータと；
一端が前記ダイオードコンバータの前記出力に接続された可変電圧ＤＣバスラインと；
少なくとも１つの入力と出力とを各々有する少なくとも１つのインバータであって、前記インバータの各々の入力は、前記可変電圧ＤＣバスラインに接続されている、インバータと；
少なくとも１つの第２のＡＣバスラインであって、前記第２のＡＣバスラインの各々は、一端が前記少なくとも１つのインバータのうちの別個のインバータの前記出力に別々に接続されている、第２のＡＣバスラインと；
少なくとも１つの可変速度のモータ負荷であって、前記モータ負荷の各々は、前記別個の第２のＡＣバスラインのうちの別個の他端に接続されている、モータ負荷と；
を含む、システム。
【請求項２】
前記機関の速度を管理するとともに、前記少なくとも１つのモータ負荷の各々が接続された前記少なくとも１つの別個の第２のＡＣバスラインのそれぞれに沿って前記少なくとも１つのモータ負荷の各々に送達される電力を制御するためのマスタ制御手段であって、前記機関と前記少なくとも１つのインバータの各々の入力とに接続され、さらにオペレータ入力に応答するマスタ制御手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
別個の第２のＡＣバスラインを通じて前記少なくとも１つのインバータのうちの１つの前記出力に接続された、過剰なエネルギーを散逸させるかまたは貯蔵するための制動手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの別個の第２のＡＣバスラインのうちの１つの他端に接続された予備負荷であって、前記予備負荷は、適正に機能するために一定またはほぼ一定の電圧の送達についての既知の要件を有する、予備負荷と；
前記予備負荷が前記第２のＡＣバスラインを通じて接続された前記インバータから、前記予備負荷に一定またはほぼ一定の電圧が供給されることを保証するための一定電圧調整手段と；
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記モータ負荷のうちの１つがホイストモータである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
クレーン上のモータ負荷にＤＣバスに沿って電力を提供する発電機に対し直接連結された燃焼機関の可変速度を制御するための方法であって、モータの電圧と機関の速度との間の関係および機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表すデータが既知である、方法であって：
モータ負荷の速度を選択するステップと；
前記モータ負荷のモータ電圧と機関の速度との間の関係を表すデータの補間に基づいて第１の機関速度命令を生成するステップと；
前記モータ負荷により要求される前記電力を決定するステップと；
機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表すデータの補間に基づいて第２の機関速度命令をさらに生成するステップと；
前記第１の機関速度命令と前記第２の機関速度命令とのうちの高い方を選定するステップと；
前記選定された機関速度命令に基づいて前記機関に機関燃料命令を発するステップと；
前記モータ負荷を前記選択されたモータ負荷の速度で運転するために要求される最小のＤＣ電圧および電力を発生させるために要求される最小の機関の速度を選択するステップと；を含み、
さらに、前記モータ負荷が可変速度で動作し、前記電力が可変電圧ＤＣバスに沿って前記可変速度のモータ負荷に提供される、方法。
【請求項７】
生成ステップに、
前記第１の機関速度命令を所定の範囲内に制限するステップ
が続く、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
決定ステップに、
さらに、前記電力を所定の範囲内に制限するステップ
が続く、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
選定ステップに、
さらに、前記選定された機関速度命令に基づいてエンジントルクを決定するステップ
が続く、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
クレーン上の少なくとも１つのモータ負荷にＤＣバスに沿って電力を提供する発電機に対し直接連結された燃焼機関の可変速度を制御するための方法であって、モータの電圧と機関の速度との間の関係および機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表すデータが既知であり、前記モータ負荷のうちの少なくとも１つについて速度の変更が要請される、方法であって：
前記速度変更要請を満足させるため、前記少なくとも１つのモータ負荷の各々についてモータの速度を選択するステップと；
前記モータ負荷のモータ電圧と機関の速度との間の関係を表すデータの補間に基づいて、前記少なくとも１つのモータ負荷の各々についての機関速度命令を生成するステップと；
各機関速度命令を所定の範囲内に制限するステップと；
前記機関速度命令のうちの最も高いものを第１の機関速度命令として指定するステップと；
前記少なくとも１つのモータ負荷のすべてにより要求される総電力を決定するステップと；
機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表すデータの補間に基づいて第２の機関速度命令をさらに生成するステップと；
前記第１の機関速度命令と前記第２の機関速度命令とのうちの高い方を選定するステップと；
前記選定された機関速度命令に基づいて前記機関に機関燃料命令を発するステップと；
前記少なくとも１つのモータ負荷を前記選択されたモータ負荷の速度の各々で運転するために要求される最小のＤＣ電圧および電力を発生させるために要求される最小の機関の速度を選択するステップ；を含み、
さらに、各モータ負荷が可変速度で動作し、前記電力が可変電圧ＤＣバスに沿って各可変速度のモータ負荷に提供される、方法。
【請求項１１】
生成ステップに、
各機関速度命令を所定の範囲内に制限するステップ
が続く、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
決定ステップに、
さらに、前記少なくとも１つのモータ負荷のすべてについての総電力を所定の範囲内に制限するステップ
が続く、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
選定ステップに、
さらに、前記選定された機関速度命令に基づいてエンジントルクを決定するステップ
が続く、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、高燃料効率クレーンシステムを提供するためのシステムに関する。より具体的には、本システムは、ダイオードコンバータに頼ってシステムのメインＤＣバスを供給することにより、燃料節約効果を提供するために用いられるクレーンシステムの発電機の可変速運転を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
移動式クレーンシステムは、動作に必要とされるエネルギーを供給するため、ＡＣ発電機に連結された燃焼機関（combustion engines）に頼ることが多い。燃料コストおよび汚染を最小化するためには、かかるシステムを可能な限り最も効率的な方法で運転することが有益である。これらのシステムの特質は、発電機に要求される電力が時間とともに大きく変化するということである。大部分の時間は、必要とされる電力量が比較的小さいが、負荷(load)を持ち上げる時になると、電力を大きく上昇させることが求められる。選択される発電機システムは、ピーク需要要件を満たす定格を満たさなければならない。その結果、発電機システムは、使用時間の大部分の間、システムの設計定格(rating)をはるかに下回る状態で動作している。
【０００３】
発電機システムの効率は、システムの設計および動作点により決定される。設計に関しては、損失をｋＷで表し効率をパーセンテージで表す場合、システムが大きいほど、より大きい損失およびより高い効率を有する。しかし、システムが一旦選択されると、システムが運転される動作点を制御することが、効率性を最適化する唯一の方法となる。いずれの発電機システムにおいても、損失は、システムの回転速度とともに増加する。このため、要求される電力を発生させることが可能な最低速度でシステムを運転することにより、効率が最適化される。
【０００４】
移動式クレーンにより用いられるシステムでは、ＡＣ発電機システムに取り付けられる電気負荷は、ＤＣバスに１つ以上のインバータを取り付けるコンバータを含む。各インバータは、次いで、クレーンシステムの異なるモータに電力を供給する。最後に、例えば照明、クレーン機室の制御装置、および空調機を制御する予備ＡＣ負荷を考慮しなければならない。
【０００５】
伝統的なシステムでは、発電機は、負荷に一定の電圧および周波数を提供するために一定の速度で運転される。一定の速度および電圧を有することにより、電気系の設計が大いに簡略化され、発電機を単純な方法で運転させることが可能になる。このアプローチにより、一方では、最低の初期コストおよび高い性能がもたらされるが、他方では、効率が低下してしまう。この種のシステムの単線図の概略図を図１に示す。このシステムでは、式ＤＣ＝ＡＣ（線間ＲＭＳ）×１．３５により示されるように、ＤＣバス電圧がＡＣバス電圧に直接依存している。燃焼機関１００は発電機１０５に接続され、かかる発電機１０５は、ＡＣバス１１０に沿って予備負荷１１５に電力を供給するとともに、ダイオードコンバータ１２０を通じてＤＣバス１２５に沿ってインバータ１３０、１３５、および１４０に電力を供給し、かかるインバータ１３０、１３５、および１４０は、それぞれ、ホイストモータ１４５、ガントリモータ１５０、およびトロリモータ１５５などの負荷に接続されている。
【０００６】
発電機の周波数および電圧がＤＣバス電圧から切り離されている、より複雑なシステムにおいて用いるために、伝統的なシステムを改善することができる。これらのシステムでは、ＰＷＭ制御により固体スイッチを操作するアクティブコンバータが、発電機の速度（およびＡＣバス電圧）に関わらずＤＣバス電圧を定格レベルに維持する。かかるシステムでは、予備負荷に対してそれら予備負荷が必要とする一定の電圧および周波数を供給する別個のインバータが設けられている。このシステムは、伝統的なシステムよりも改善された効率をもたらすが、予備負荷に供給を与える別個のインバータとして機能することをアクティブコンバータに要求することにより、初期コストを増加させてしまう。すべての接続された負荷により要求される総電力を演算することにより要求される機関の速度を決定するコントローラを備えている。図２は、この種の単線システムの概略図である。この変形例では、燃焼機関２００は発電機２０５に接続され、かかる発電機２０５は、ＡＣバス２１０に沿ってアクティブＩＧＢＴコンバータ２１５に電力を供給し、さらに、ＤＣバス２２０に沿って別個のインバータ２２５、２３０、２３５、２４０、および２４５に電力を供給し、かかるインバータ２２５、２３０、２３５、２４０、および２４５は、それぞれ、過剰なエネルギーを散逸させる動的制動抵抗器として機能する抵抗器バンク２５０、ホイストモータ２５５、ガントリモータ２６０、トロリモータ２６５、および予備負荷２７０などの負荷に接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在利用可能ないずれのものよりも初期セットアップコストおよびランニングコストが低く長期信頼性が高い高燃料効率クレーン電力システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも１つの負荷を制御するために変化するＡＣ電圧を発生させる、クレーンとともに用いるためのシステムおよび方法に関する。機関は発電機に連結され、かかる発電機の変化するＡＣ出力電圧は、ダイオードコンバータにより変化するＤＣ電圧に変換され、かかるＤＣ電圧は、ＤＣバスラインに沿って別個のインバータに送達され、かかるインバータは、各々、別個のＡＣバスラインにより別個の負荷に接続されている。マスタコントローラを用いて、オペレータによりマスタコントローラに入力された速度変更命令に応答して機関の速度と各インバータによりそのインバータに接続されたそれぞれの負荷に送達される電力とを管理してもよい。本方法は、可変速度の燃焼機関からクレーン上の負荷に電力を提供する方法に関する。本方法は、モータ負荷の速度を用いて第１の機関速度命令を生成し、負荷の電力要件を用いて第２の機関速度命令を生成する。第１および第２の機関速度命令のうちの高い方が実際の機関速度命令として選択され、機関に機関燃料命令を発するための基準として用いられる。また、デジタル固定速度命令を発するための方法も開示する。
【０００９】
本発明の上述および他の目的、態様、および利点は、下記の添付図面を参照しての本発明の後続の詳細な説明からより深く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】移動式クレーン用の発電機が一定の速度で運転される既知の伝統的な単線システムの概略図である。
【図２】発電機の周波数および電圧がＤＣバス電圧から切り離されている、既知の単線システムの概略図である。
【図３】本発明のシステムの基本コンポーネントの概略図である。
【図４】本発明のマスタ制御が動作するプロセスの概略図である。
【図５】本発明のマスタ制御が動作する代替のプロセスの概略図である。
【図６】移動式クレーンに接続された予備負荷にほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第１の編成の簡略化された概略図である。
【図７】移動式クレーンに接続された予備負荷にほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第２の編成の簡略化された概略図である。
【図８】移動式クレーンに接続された予備負荷にほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第３の編成の簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のシステムは、上述の従来技術のシステムのコンポーネントを組み合わせるとともに、マスタコントローラ装置を追加することで、ＡＣおよびＤＣバス電圧を発電機の速度に応じて変化させ、要求される電圧および電力が必要とされるときにのみ提供されるように発電機の速度を最適に制御するという目標を達成する。図３は、この新しいシステムのコンポーネントの概略図であり、かかるシステムにおいて、燃焼機関３００は中実軸により発電機３０５に連結され、かかる発電機３０５は、ＡＣバス３１０に沿ってダイオードコンバータ３１５に電力を供給し、さらに、共通のＤＣバス３２０に沿って別個のインバータ３２５、３３０、３３５、３４０、および３４５に電力を供給し、かかるインバータ３２５、３３０、３３５、３４０、および３４５は、それぞれ、過剰なエネルギーを散逸させるかまたは貯蔵するための動的抵抗器バンク(dynamic resistor bank)３５０または類似の負荷、ホイストモータ３５５、ガントリモータ３６０、トロリモータ３６５、および予備負荷３７０などの負荷に接続されている。別の変形例では、各々に１つ以上のインバータが取り付けられた複数のダイオードコンバータが設けられる。インバータ３２５、３３０、３３５、３４０、および３４５ならびにダイオードコンバータ３１５は、それらインバータおよびダイオードコンバータの仕様がそれらに接続された負荷の要件に対応することが可能なものである限り、当該技術において既知のいずれの種類のものであってもよい。マスタ制御３７５は、オペレータ入力３８０に応答して、燃焼機関３００とホイストモータ３５５、ガントリモータ３６０、トロリモータ３６５などのモータ負荷に接続されたインバータとに命令指示を発する。これらの指示は、発電機３０５の速度を、燃焼機関３００のアイドル速度(idle speed)とその定格速度との間の範囲内に制御するように機能する。それにより、ＡＣバス３１０の電圧および周波数も、同じ範囲内で変化する。さらにその上、ダイオードコンバータ３１５の使用により、ＤＣバス３２０の電圧も、同じ範囲内で変化するようになる。機関３００から得られる電力は機関の動作速度に直接関係するため、２つの問題が提示される。第１に、機関３００の速度を調整することで所望される電力を達成しなければならない。第２に、いずれの所与の電圧がＤＣバス３２０上にある場合も、３３０、３３５、および３４０などのいずれのインバータが生じさせることが可能な最大ＡＣ出力電圧にも制限が加えられるため、そのインバータに接続された３５５、３６０、および３６５などのいずれのモータの最高速度にも制限が加えられる。この第２の要因も、要求される出力電圧を達成することが可能であるように機関３００の速度を調整することを要求する。マスタ制御３７５は、これらの２つの問題を解決する。
【００１２】
マスタ制御システムを用いて、負荷モータ３５５、３６０、および３６５に送達される速度と電力との両方についての需要を満たすことが可能であるように、機関３００の速度を管理してもよい。図４は、マスタ制御３７５がこれらの機能を満たすプロセスの概略図である。４００において、機関３００、発電機３０５、負荷モータ３５５、３６０、および３６５、ならびに予備負荷３７０の速度、電力、およびトルク定格に関するデータ表およびデータを、適宜、プログラマブルロジックコントローラにロードし、格納する。機関制御モジュールにインターフェイス接続された既製の既知のプログラマブルロジックコントローラを用いて、以下で説明するすべての動作を行ってもよい。４０５において、クレーンのオペレータは、負荷モータ３５５、３６０、および３６５のうちの１つ以上における速度の変更を、かかる変更を求める命令を生成することにより求める。４１０において、オペレータを満足させる各負荷モータの速度を選択する。４１２において、第１の補間器(interpolator)が格納された第１のデータ表にアクセスして、４１５において、負荷モータの速度に基づいて機関３００についての第１の適切な速度を選択する。４１７において、選択された速度を、機関アイドル速度などの下限と最高定格機関速度などの上限との間になるように制限するが、任意選択的に異なる下限および上限を選定してもよい。例えば、負荷モータがホイストを制御するものであり、ホイストを下降させている場合は、要求される機関の速度はそれぞれ、典型的には機関のアイドル速度である、速度の下限に等しくなるように、負荷モータの速度が負となる。４２０において、すべての負荷モータについて速度が選択されたかを判定することにより、この機能を、同じＤＣバスを共有するすべてのモータに対して繰り返し行う。次いで、４２２において、負荷モータのいずれかについて選択された最高の機関速度を、第１の機関速度命令として指定する。データ表は現場において調節が容易であり、閉形式解は複雑なことが多いため、この機能にはデータ表の値の線形補間を用いる。この場合、第１のデータ表は、任意の速度において必要とされる負荷モータの電圧と機関の速度との間の基本的関係を表す。例えば、モータがその最高速度の５０％に加速する際、ホイストの電圧はゼロから最高定格電圧に上昇してもよい。この速度は、時として、モータの基底速度(base speed)として既知である。次いで、基底速度から最高速度まで、電圧要件は比較的平坦なままである。４２３において選択されたモータの速度とともに各モータについての負荷モータトルクを監視して、４２５において、式電力＝トルク×速度に従って負荷モータの電力需要を算出する。４２６において判定されるように、各負荷モータについてトルクが算出された後に、４３０において、同じＤＣバスに接続されたすべてのモータ負荷についての負荷モータの電力需要を、予備ＡＣ負荷３７０により要求される電力に加算して、総電力需要を得る。４３５において、この総電力需要を、機関３００の定格電力容量から導出された電力レベル範囲の最大と最小との間に制限する。４３７において、第２の補間器が第２の格納されたデータ表にアクセスして、４４０において��機関３００についての第２の適切な速度を選択する。この第２のデータ表におけるデータは、機関３００の固有の特性である機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表す。４４５において、第１の機関の速度と第２の機関の速度とのうちの高い方を選択することにより、機関３００についての実際の速度を決定する。４４５から出力された速度要請に基づいて、４５０において、比例積分レギュレータにより機関の速度命令から機関のトルク値が同時に算出される。４６０において、この値を、この目的のためにフィードフォワードされる４５５において式トルク＝電力／速度に従って求められるトルク算出値に加算する。次いで、４６５において、最終的なトルク命令を機関制御モジュールに送り、４７０において、機関燃料命令を設定し、発するために用いる。４７５において、実際の機関の速度を監視し、次いで、４５５において、トルクを算出する際に更新データとして用いるようにフィードバックする。次いで、プロセスは４０５に戻り、さらなるオペレータの命令を待つ。
【００１３】
燃焼機関によっては、機関制御または機械的設計が単純であるがために連続的に変化するトルクまたは速度命令を受け入れられないものがある。かかる機関を制御するシステムは、１つ以上の固定速度に対応する１つ以上のデジタル入力を受け入れることもある。これらの場合は、マスタ制御３７５を、命令された速度に基づいてデジタル速度命令を活性化させるように修正する必要がある。図５は、この要件を満たすようにマスタ制御３７５の動作を修正し得るプロセスの概略図である。５００において、機関３００、発電機３０５、負荷モータ３５５、３６０、および３６５、ならびに予備負荷３７０の速度、電力、およびトルク定格に関するデータ表およびデータを、適宜、プログラマブルロジックコントローラにロードし、格納する。図４の実施形態の場合のように、機関制御モジュールにインターフェイス接続された既製の既知のプログラマブルロジックコントローラを用いて、以下で説明するすべての動作を行ってもよい。５０５において、クレーンのオペレータは、負荷モータ３５５、３６０、および３６５のうちの１つ以上における速度の変更を求める。５１０において、オペレータを満足させる各負荷モータの速度を選択する。５１２において、図４と同様に第１の補間器が同じ格納された第１のデータ表にアクセスして、５１５において、負荷モータの速度に基づいて機関３００についての第１の適切な速度を選択する。やはり図４の実施形態の場合のように、５１７において、選択された速度を同じ基準により制限する。５２０において、すべての負荷モータについて速度が選択されたかを判定することにより、この機能を、同じＤＣバスを共有するすべてのモータに対して繰り返し行う。次いで、５２２において、負荷モータのいずれかについて選択された最高の速度を指定する。５２３において、選択されたモータの速度とともに各モータについての負荷モータトルクを監視して、５２５において、式電力＝トルク×速度に従って負荷モータの電力需要を算出する。５２６において判定されるように、各負荷モータについてトルクが算出された後に、５３０において、同じＤＣバスに接続されたすべてのモータ負荷についての負荷モータの電力需要を、予備ＡＣ負荷３７０により要求される電力に加算して、総電力需要を得る。５３５において、この総電力需要を、機関３００の定格電力容量から導出された電力レベル範囲の最大と最小との間に制限する。５３７において、第２の補間器が第２の格納されたデータ表にアクセスして、５４０において、機関３００についての第２の適切な速度を選択する。この第２のデータ表におけるデータは、機関３００の固有の特性である機関の速度と機関の電力容量との間の関係を表す。５４５において、高い方の速度命令を選択することにより機関３００についての実際の速度を決定して、第１の補間器により送られた速度命令と第２の補間器により送られた速度命令との比較に基づいて効率を最適化する。５５０において、閾値の比較を行って、選択された速度命令が機関３００のアイドル速度またはその他の利用可能な速度点のいずれかよりも高いかを判定する。高ければ、５５５において、選択された速度をデジタル固定速度命令に変換し、アイドル速度以���であれば、５６０において、機関のアイドル速度をデジタル固定速度命令に変換する。いずれの場合も、デジタル命令を機関制御モジュールに送り、５７０において、機関燃料命令を設定し、発するために用いる。次いで、プロセスは５０５に戻り、さらなるオペレータの命令を待つ。
【００１４】
発電機の界磁制御を考慮することにより、本発明のシステムおよび方法をさらに最適化することが可能である。発電機の出力電圧は、発電機の回転速度と発電機の界磁により機械に発生する磁束との積である。発電機は、界磁電流を調整するコントローラを含むのが通例である。界磁電流コントローラを用いて発電機の出力電圧を増加させることで、機関３００のより低速での動作を部分的に補償することが可能である。通常、より低い動作速度を完全に補償することはできないものの、典型的には、いずれの速度においても電圧を最大で２０％上昇させることが可能であり、このことは、燃焼機関についての可能な限りの最低速度を求める際にマスタ制御３７５に対する制約のいくつかを緩和するため、なお有益である。
【００１５】
１つのさらなる課題が未解決のままである。予備ＡＣ負荷３７０は、適正に動作するためには、インバータ３４５により固定またはほぼ固定のＡＣ電圧が供給されなければならない。しかし、インバータ３４５のように電流でなく出力電圧を制御するインバータは、この点で問題に直面する。インバータ３４５の出力電圧は、一般に、等式Ｖａｃ＿ｏｕｔ＝ｍ＊√（３／２）＊Ｖｄｃ／２により決定される。この等式中、ＶｄｃはＤＣバスの電圧であり、「ｍ」はインバータ３４５に組み込まれたパルス幅変調器に提示された変調指数である。この式は、ＤＣ電圧および変調指数に基づいて出力電圧を生成することが可能なハードウェアの関数を表す。ほとんどの電圧ソースインバータでは、ＤＣバス電圧が固定またはほぼ固定である。そのため、それらインバータの出力電圧は、インバータにおいて生成される変調指数により直接決定される。上で開示したシステムの場合、ＤＣバス電圧が変化することで、インバータの出力ＡＣ電圧に望ましくない変化がもたらされる。この問題には、３つの代替的解決策が存在する。
【００１６】
図６は、インバータ３４５から出力されるほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第１の編成を簡略化された概略図の形態で示す。この図は、図３に示す他のインバータ、負荷、およびマスタ制御のすべての図示を省略しているが、それ以外はそのシステムに該当する。図７および図８における後述の図も、同様に簡略化されている。このアプローチでは、インバータ３４５から出力された所望されるＡＣ電圧を参照電圧として用い、かかる参照電圧を、可変ＤＣバス電圧を表すセンサ６００からのフィードバック信号により分割することで、インバータ３４５に固有の変調器に提示される正規化された変調指数を生成する。代替として、任意のセンサ６０５からのＡＣ入力電圧もしくはＡＣ入力周波数または任意のセンサ６１０からの発電機３０５の速度など、ＤＣバス電圧に比例する他のいずれかの信号を用いてもよい。
【００１７】
図７は、インバータ３４５から出力されるほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第２の編成を簡略化された概略図の形態で示す。このアプローチでは、インバータ３４５の出力に出力電圧センサ７００を設置して、ＡＣ出力電圧７０５を直接検出する。次いで、このデータをインバータ３４５の電圧コントローラに供給することで、ＤＣバス電圧が変化する際にインバータ３４５の変調指数を自動的に調節する。
【００１８】
図８は、インバータ３４５から出力されるほぼ一定のＡＣ電圧を提供するための第３の編成を簡略化された概略図の形態で示す。このアプローチでは、サイリスタ８００の使用により、ＤＣバス電圧３２０が、ＡＣバス３１０の最低電圧に応じた最低レベルに固定される。ＤＣバス電圧３２０は、ＤＣ電圧バスセンサ８０５により検出され、電圧コントローラ８１０にフィードバックされ、所望されるＤＣバス電圧を表すＤＣバス電圧参照値に対して比較される。電圧コントローラ８１０は、サイリスタ点弧角度コントローラ(thyristor firing angle controller)８１５にＤＣバス電圧命令を発する。同時に、センサ８２０は、ＡＣバス３１０のＡＣ電圧または周波数のいずれかを検出し、そのデータをＡＣライン電圧位相ロックロープ（ＰＬＬ）８２５に送る。点弧角度コントローラ８１５は、ＰＬＬ８２５と電圧コントローラ８１０とからのデータを組み合わせて、サイリスタ８００に点弧角度命令を発する。例えば、最低ＡＣ線間電圧がＶ１である場合、ＤＣバス電圧は、概ねＤＣ＝１．３５７＊Ｖ１で固定であろう。この場合、サイリスタコンバータ８００の点弧角度は、十分に進角されるであろう。次いで、ＡＣ電圧が上昇し始めると、一定のＤＣバス電圧を維持するために点弧角度が遅角されるであろう。ＤＣバス電圧が一定であれば、インバータの変調指数も本質的に一定になる。
【００１９】
上記の制御システムは、電気系に加え油圧系にも適用可能である。油圧系では、発電機３０５がポンプで置換され、負荷モータ３５５、３６０、および３６５が油圧モータで置換される。かかるシステムでは、油圧モータの最高速度が利用可能な油圧により制限される。電気系と油圧系とは、コントローラが要求される負荷電力と接続されている負荷モータのいずれかの最高の速度とに基づいて機関の速度を選択しなければならないという点において類似している。
【００２０】
また、上記のシステムは、開示された要素のうちの複数を含む種々の変形例において実装することもできる。従って、１つ以上の機関３００を、１つ以上のＡＣバスライン３１０上でＡＣ電圧を発生させる１つ以上の発電機３０５に連結することが可能であり、かかるＡＣバスライン３１０は、１つ以上のＤＣバスライン３２０に沿って１つ以上の上記の種類の負荷にＤＣ電圧を提供する１つ以上のダイオードコンバータ３１５に接続される。
【００２１】
上述の発明は、好適な実施形態に関して説明した。しかし、本発明の範囲および精神から逸脱することなく開示の装置および方法に様々な修正および変形を行うことが可能であることが、当業者には明白であろう。明細書および例は、単に例示的なものであり、本発明の真の範囲は、後続の請求項により定義される。
【図１】
0005466298.tif 000002
【図２】
0005466298.tif 000003
【図３】
0005466298.tif 000004
【図４】
0005466298.tif 000005
【図５】
0005466298.tif 000006
【図６】
0005466298.tif 000007
【図７】
0005466298.tif 000008
【図８】
0005466298.tif 000009