(57)【要約】      （修正有）【課題】安定した電力システムのための検証済み安定設計を確立する方法及び装置を提供する。【解決手段】電力システムの初期設計４１２が確立される。電力システムの初期設計４１２は設計要件４１４を満たす。電力システムの初期設計４１２は、シミュレーションデータ４２１を生成するために、電力システムの複数のシミュレートされた動作状況４２６に対してシミュレートされる。電力システムの安定設計４３７のための安定性パラメータ要件４３６が、シミュレーションデータ４２１から確立される。電力システムの安定設計４３７のハードウェア実装は、ハードウェア試験データ４７２を生成するために試験される。電力システムの安定設計４３７はハードウェア試験データ４７２を使用して検証され、電力システムの検証済み安定設計４７５が確立される。【選択図】図４
2015019566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力システム（１００）の初期設計（４１２）を確立するよう構成される設計システム（４０２）であって、前記電力システム（１００）の前記初期設計（４１２）は前記電力システム（１００）の設計要件（４１４）を満たす、設計システム（４０２）と、
シミュレーションデータ（４２１）を生成するために、前記電力システム（１００）の前記初期設計（４１２）を前記電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対してシミュレートするよう構成されるシミュレーションシステム（４０４）と、
前記シミュレーションデータ（４２１）から、前記電力システム（１００）の安定（１２８）設計のための安定性パラメータ要件（４３６）を確立するよう構成される安定性評価システム（４０６）と、
ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）のハードウェア実装を試験するよう構成されるハードウェア試験システム（４０８）であって、前記安定性評価システム（４０６）は、前記電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）を確立するために、前記ハードウェア試験データ（４７２）を使用して前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）を検証するよう構成される、ハードウェア試験システム（４０８）と
を含む、装置。
【請求項２】
前記設計システム（４０２）は、前記安定性パラメータ要件（４３６）を含む、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）を確立するよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電力システム（１００）の前記設計要件（４１４）は、前記電力システム（１００）の電力要件（４１６）、前記電力システム（１００）の安全性要件（４１８）、前記電力システム（１００）の物理的要件（４１９）から選択され、
前記安定性パラメータ要件（４３６）は、ミドルブルック基準（４４２）、ナイキスト基準（４４４）、ソースインピーダンス（４３８）、負荷インピーダンス（４３９）、及び共振（４４０）から選択される前記電力システム（１００）のパラメータに対する要件を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電力システム（１００）の前記複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、
前記電力システム（１００）の定常状態（４２８）及び過渡（４２９）動作状況（４２６）、並びに、
前記電力システム（１００）のシミュレートされた正常（４３１）及びシミュレートされた異常（４３４）動作状況（４２６）を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ハードウェア試験システム（４０８）は、前記ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、前記電力システム（１００）の前記複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対応する前記電力システムの複数の動作状況（４２６）に対して、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）の前記ハードウェア実装を試験するよう構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電力システム（１００）のＤＣフィルタにおける共振を減少させるための、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）のダンピング回路に対する要件（４４７）を確立するよう構成されるＤＣフィルタオプティマイザ（４１０）をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電力システム（１００）の前記検証済み安定設計（４７５）の検証済みシミュレーションモデル（４９１）を確立するよう構成されるモデル検証器（４９０）をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電力システム（１００）は航空機（１０２）の前記電力システム（１００）である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
安定した電力システム（１２１０）のための検証済み安定設計（４７５）を確立する方法であって、
電力システム（１００）の初期設計（４１２）を確立することであって、前記電力システム（１００）の前記初期設計（４１２）は前記電力システム（１００）の設計要件（４１４）を満たす、確立することと、
シミュレーションデータ（４２１）を生成するために、前記電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対して前記電力システム（１００）の前記初期設計（４１２）をシミュレートすることと、
前記シミュレーションデータ（４２１）から、前記電力システム（１００）の安定設計（４３７）の安定性パラメータ要件（４３６）を確立することと、
前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）のハードウェア実装を、ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために試験することと、
前記電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）を確立するために、前記ハードウェア試験データ（４７２）を使用して前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）を検証することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記電力システム（１００）の前記設計要件（４１４）は、前記電力システム（１００）の電力要件（４１６）、前記電力システム（１００）の安全性要件（４１８）、及び前記電力システム（１００）の物理的要件（４１９）から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記安定性パラメータ要件（４３６）は、ミドルブルック基準（４４２）、ナイキスト基準（４４４）、ソースインピーダンス（４３８）、負荷インピーダンス（４３９）、及び共振（４４０）から選択される、前記電力システム（１００）のパラメータに対する要件を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記電力システム（１００）の前記複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、
前記電力システム（１００）のシミュレートされた定常状態（４２８）及びシミュレートされた過渡（４２９）動作状況（４２６）、並びに、
前記電力システム（１００）のシミュレートされた正常（４３１）及びシミュレートされた異常（４３２）動作状況（４２６）
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）の前記ハードウェア実装を試験することは、前記ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、前記電力システム（１００）の前記複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対応する前記電力システム（１００）の複数の動作状況（４２６）に対して、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）の前記ハードウェア実装を試験することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力システム（１００）のＤＣフィルタにおける共振を減少させるため、前記電力システム（１００）の前記安定設計（４３７）のダンピング回路に対する要件（４４７）を確立することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力システム（１００）の前記検証済み安定設計（４７５）の検証済みシミュレーションモデル（４９１）を確立することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力システム（１００）は、航空機（１０２）の前記電力システム（１００）である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、電力システムを設計するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、安定した電力システムを設計するシステム及び方法、並びに、直流電力変換装置及びアクティブな直流電力負荷を装備する三相交流電力システムの安定性を判定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、航空機上で種々の機能を実行するための種々の電子デバイス及びシステムを使用する。航空機上の電子デバイス及びシステムのための電力は、航空機の電力システムにより供給される。航空機の電力システムは、種々の電力分配及び変換システムとともに、任意の数の発電機を備える。例えば、航空機上の電力システムは、航空機エンジンによって駆動される任意の数の発電機を含むことがある。
【０００３】
電力システムの安定性は、外乱に曝された後に正常な平衡状態に復帰するためのシステムの能力として画定されることがある。航空機上の電力システムは安定性を目指して設計されることが望ましい。
【０００４】
航空機上の電気負荷の多くは規定されている電力工学を利用して、効率、電力特性、電力密度を改善することができる。このような電気負荷は、好ましくない方法で航空機上の電力システムの安定性に影響を及ぼすことがある。
【０００５】
電力の効率、密度及び特性の安定性を確保するためには、航空機上の電力システムを最適化することが望ましい。また、航空機上の電力システムの最適化の失敗は、コストを増大させることがある。最善とは言えない電力システムは、設計が過剰になり、より重く、より大きな収納容積を必要とすることがある。そのため、最善とは言えない電力システムを装備する航空機は、運航中により多くの燃料を使用することがある。燃料コストが高騰を続けるこの時代にあっては、この問題に対処する解決策を有することがますます重要になってきている。同様に、最善とは言えない電力システムはより頻繁に整備を行うことが必要となり、このようなシステムのコンポーネントはより頻繁に修理及び交換が必要になることがある。したがって、このようなシステムはライフサイクルコストを増大させることがある。
【０００６】
航空機上の電力システムの安定性を最適化するには幾つかの技術的な問題が存在する。電力システム設計の安定性を分析するため現在利用可能なシステム及び方法は限定的で、航空機上の電力システムの安定性を最適化する際の技術的問題に対する解決策を提示できないことがある。
【０００７】
したがって、上述した問題の一又は複数と、起こりうる他の問題とを考慮する方法と装置を有することが有利である。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の例示的実施形態では、設計システム、シミュレーションシステム、安定性評価システム、及びハードウェア試験システムを含む装置が提供される。設計システムは電力システムの初期設計を確立するよう構成される。電力システムの初期設計は、電力システムの設計要件を満たす。シミュレーションシステムは、シミュレーションデータを生成するために、電力システムの複数のシミュレートされた動作状況に対して電力システムの初期設計をシミュレートするよう構成される。安定性評価システムは、シミュレーションデータから、電力システムの安定設計のための安定性パラメータ要件を確立するよう構成される。ハードウェア試験システムは、電力システムの安定設計のハードウェア実装を、ハードウェア試験データを生成するために試験するよう構成される。安定性評価システムは、電力システムの検証済み安定設計を確立するために、ハードウェア試験データを使用して電力システムの安定設計を検証するよう構成される。
【０００９】
本開示の例示的な実施形態はさらに、安定した電力システムのための検証済み安定設計を確立する方法も提供する。電力システムの初期設計が確立される。電力システムの初期設計は、電力システムの設計要件を満たす。電力システムの初期設計は、シミュレーションデータを生成するため、電力システムの複数のシミュレートされた動作状況に対してシミュレートされる。シミュレーションデータから、電力システムの安定設計のための安定性パラメータ要件が確立される。電力システムの安定設計のハードウェア実装は、ハードウェア試験データを生成するために試験される。電力システムの安定設計は、電力システムの検証済み安定設計を確立するためにハードウェア試験データを使用して検証される。
【００１０】
本開示の例示的な実施形態では、安定した電力システムの設計に対する変更を認可する方法も提供される。電力システムの初期設計が確立される。電力システムの初期設計は、電力システムの設計要件を満たす。電力システムの初期設計は、シミュレーションデータを生成するために、電力システムの複数のシミュレートされた動作状況に対してシミュレートされる。電力システムの安定設計のための安定性パラメータ要件が、シミュレーションデータから確立される。電力システムの安定設計のハードウェア実装は、ハードウェア試験データを生成するために試験される。電力システムの安定設計は、電力システムの検証済み安定設計を確立するために、ハードウェア試験データを使用して検証される。電力システムの検証済み安定設計の、検証済みシミュレーションモデルが確立される。電力システムの検証済み安定設計に対する変更は、検証済みシミュレーションモデルを使用したシミュレーションにより認可される。
【００１１】
特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、後述の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明されるさらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に規定される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モード、さらなる目的、及びその特徴は、添付図面を参照して本開示の例示的実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
【００１３】
【図１】例示的な実施形態による、航空機における電力システムのブロック図である。
【図２】例示的な実施形態による、電力システムのブロック図である。
【図３】例示的な実施形態による、直流電力システムのブロック図である。
【図４】例示的な実施形態による、安定性判定及び設計システムのブロック図である。
【図５】不安定な電力システムにおけるバス電圧の波形図である。
【図６】例示的な実施形態による、安定した電力システムのソースインピーダンス大きさ限度を示す図である。
【図７】例示的な実施形態による、電力システムのソースインピーダンス位相境界を示す図である。
【図８】電力システムにおけるバスリップル電圧の波形図である。
【図９】例示的な実施形態による、電力システムの設計及び安定性判定のプロセスのフロー図である。
【図１０】例示的な実施形態による、データ処理システムのブロック図である。
【図１１】例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法を示すブロック図である。
【図１２】例示的な実施形態による、航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
種々の例示的な実施形態は、任意の数の種々の検討事項を認識して考慮している。本明細書でアイテムを参照する際に使用される「任意の数の」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「任意の数の種々の検討事項」は、一又は複数の種々の検討事項を意味する。
【００１５】
種々の例示的な実施形態は、現代の商用及び他の航空機は、比較的高圧のＤＣサブシステムを含む電力システムを装備し得るということを認識し考慮している。例えば、そのような航空機における高圧ＤＣ電力システムは、高圧ＤＣ電力を生成する装置及びモータコントロール負荷を備える。
【００１６】
種々の例示的実施形態は、従来の商用航空機の電力システムは、高圧ＤＣ電力及びアクティブなモータコントロール負荷を利用しない可能性があることを認識し考慮する。したがって、電力システムの安定性を分析及び確認する既知のシステム及び方法は、そのような高圧ＤＣ電力及びアクティブなモータコントロール負荷を利用する航空機における電力システムの安定性を分析及び確認するために、効率的に使用されていない可能性がある。
【００１７】
したがって、例示的実施形態では、高圧ＤＣサブシステムを備えた航空機における電力システムの安定性を判定及び確認するためのシステム及び方法が提供される。具体的には、例示的実施形態では、高圧ＤＣ電力変換装置と、一定した電力消費性を有するモータコントローラにより駆動されるアクティブなモータ負荷とを装備する、安定した三相ＡＣ電力システムの設計及び判定のための、システム及び方法が提供される。
【００１８】
種々の例示的な実施形態は、航空機又は他の移動体における電力システムに対する設計変更は、そのような変更が航空機又は他の移動体における電力システムに実装されるよりも前に、安全性又は他の目的で認可され得るということも認識し考慮する。現在、このような認可はハードウェア試験により行われるのが一般的である。このような試験には比較的費用と時間とがかかる。
【００１９】
したがって、例示的な実施形態は、電力システムのシミュレーションモデルを生成するための、及び、航空機又は他のビークルに実装する電力システムのハードウェアとともにシミュレーションモデルを検証するためのシステム及び方法を提供する。シミュレーションモデルの検証は、シミュレーションモデルとハードウェアとが等価であるか、及び、電力システムの設計が完全であるかを確認する。検証されたシミュレーションモデルは、電力システムに対する設計変更をシミュレーションにより認可することにも使用され得る。このようなシミュレーションによる認可は、ハードウェア試験による認可に比べ低価かつ時間的効率が良い可能性がある。
【００２０】
ここで図１を参照すると、例示的な実施形態による、航空機における電力システムのブロック図が示される。この例では、電力システム１００は、航空機１０２に電力を供給することができる。
【００２１】
航空機１０２は、任意のタイプの航空機であってよい。たとえば、限定しないが、航空機１０２は、固定翼飛行機、回転翼飛行機、又は軽飛行機であってもよい。航空機１０２は、乗客、貨物、乗客及び貨物の両方を運ぶために構成されてもよく、また任意の他の操作又は命令を実行するために使用されてもよい。航空機１０２は、航空会社、軍隊、又は任意の他の民間機関又は政府機関によって運航される。
【００２２】
航空機１０２は、電力システム１００によって動力が提供されるビークル１０４の一実施例である。電力システム１００は、航空機１０２以外のビークルに電力を供給することができる。たとえば、限定しないが、ビークル１０４は、空中、宇宙、陸上、水面、水中、又は任意の他の作動環境又は環境の組み合わせにおいて移動するために構成される任意のビークルとすることができる。
【００２３】
ビークル１０４は、電力システム１００によって動力が提供されるプラットフォーム１０６の一実施例である。電力システム１００は、ビークル１０４以外のプラットフォームに電力を供給することができる。例えば、限定しないが、プラットフォーム１０６は任意の固定式又は移動式プラットフォームを含みうる。
【００２４】
電力システム１００は、交流（ＡＣ）電力システム１０８と直流（ＤＣ）電力システム１１０とを含む。ＡＣ電力システム１０８及びＤＣ電力システム１１０は、電力システム１００のサブシステムと称される。
【００２５】
ＡＣ電力システム１０８は単相１１２又は多相１１４であってよい。例えば、限定しないが、ＡＣ電力システム１０８は三相電力システムであってもよい。ＡＣ電力システム１０８は、航空機１０２における様々なＡＣ負荷１１６に電力を供給するよう構成される。ＡＣ負荷１１６は、ＡＣ電力システム１０８の一部とされてもよい。
【００２６】
ＤＣ電力システム１１０は、ＡＣ電力システム１０８から電力を受け取るよう構成される。例えば、整流器又は他のデバイスが、ＡＣ電力システム１０８により供給されるＡＣ電力から、ＤＣ電力をＤＣ電力システム１１０に供給するよう構成される。ＤＣ電力システム１１０は、航空機１０２における様々なＤＣ負荷１１８に電力を供給するよう構成される。例えば、限定しないが、ＤＣ負荷１１８は、モータコントローラにより駆動される様々な電気モータ、ＤＣ電力を使用する他の負荷、又はそれらの負荷の様々な組み合わせを含む。ＤＣ負荷１１８は、電力システム１１０の一部とされてもよい。
【００２７】
電力システム１００は、安定性１２６によって特性評価される。安定性１２６は、正常動作時及び外乱に曝された後に、正常な平衡状態を保持する又は平衡状態に復帰するための電力システム１００の能力により画定される。正常な平衡状態を保持する又は平衡状態に復帰する電力システム１００は、安定１２８であると特性評価される。正常動作時に正常な平衡状態を保持しない、又は、外乱に曝された後に平衡状態に復帰しない電力システム１００は、不安定１３０であると特性評価される。安定性１２６は、ＡＣ電力システム１０８、ＤＣ電力システム１１０、及びそれら両方について示されることができる。いずれの場合にも、航空機１０２における電力システム１００が安定１２８であることが望ましい。
【００２８】
ここで図２を参照すると、例示的な実施形態による、電力システムのブロック図が示される。この例で電力システム２００は、図１の航空機１０２の電力システム１００の実装例である。
【００２９】
電力システム２００は、発電機２０２を含む。例えば、発電機２０２は航空機のエンジンにより駆動される。例えば、限定しないが、発電機２０２は、種々の周波数の三相ＡＣ電力又は他のＡＣ電力を生成する。発電機分配線２０３は、発電機２０２からＡＣバス２０４へ生成されたＡＣ電力を運ぶことができる。
【００３０】
接触器２０６は、発電機分配線２０３上に設けられる。接触器２０６は、接触器２０６が開かれるとＡＣバス２０４を発電機２０２から接続解除するよう構成される、任意適切なタイプの回路遮断器又は他のデバイスを含む。発電機２０２は、接触器２０６が閉じられると線２０３上のＡＣバス２０４へＡＣ電力を供給するよう、ＡＣバス２０４と接続される。
【００３１】
ＡＣバス２０４は、発電機２０２により供給されるＡＣ電力を種々の負荷に分配するように構成される。例えば、限定しないが、ＡＣバス２０４は発電機２０２により供給されるＡＣ電力を任意の数のＡＣ負荷２０８に分配するよう構成される。例えば、任意の数のＡＣ負荷２０８は、ＡＣ電力を使用する航空機における様々な負荷を含む。
【００３２】
任意の数の接触器２１０が、ＡＣバス２０４を任意の数のＡＣ負荷２０８へと接続する負荷分配線２１１上に設けられる。任意の数の接触器２１０は、任意の数の接触器２１０が開かれると、負荷分配線２１１と任意の数のＡＣ負荷２０８とをＡＣバス２０４から接続解除するよう構成される、任意適切なタイプの回路遮断器又は他のデバイスを含む。ＡＣバス２０４は、接触器２１０が閉じられると負荷分配線２１１上の任意の数のＡＣ負荷２０８へＡＣ電力を供給するよう、任意の数のＡＣ負荷２０８と接続される。
【００３３】
ＡＣバス２０４は、発電機２０２により供給されるＡＣ電力を整流器２１２に分配するよう構成される。整流器２１２は、ＡＣバス２０４により供給されるＡＣ電力をＤＣ電力へと変換するよう構成される。整流器２１２は、ＡＣ電力をＤＣ電力へと変換する任意適切なタイプのデバイスを含む。例えば、整流器２１２は任意適切なパッシブ又はアクティブなＡＣ−ＤＣ整流ユニットを含む。
【００３４】
接触器２１４が、ＡＣバス２０４を整流器２１２へと接続する分配線２１５上に設けられる。接触器２１４は、任意の数の接触器２１４が開かれると、分配線２１５と整流器２１２とをＡＣバス２０４から接続解除するよう構成される、任意適切なタイプの回路遮断器又は他のデバイスを含む。ＡＣバス２０４は、接触器２１４が閉じられると分配線２１５上の整流器２１２へＡＣ電力を供給するよう、整流器２１２と接続される。
【００３５】
整流器２１２からのＤＣ電力は、ＤＣバス２１６に供給される。ＤＣバス２１６は、整流器２１２から様々なＤＣ負荷へとＤＣ電力を分配するよう構成される。例えば、限定しないが、このようなＤＣ負荷は任意の数のモータコントローラ２１８、任意の数のモータ２２０、任意の数の他のＤＣ負荷２２１、又はＤＣ電力を使用する負荷の様々な組み合わせを含む。例えば、任意の数のモータコントローラ２１８、任意の数のモータ２２０、及び任意の数の他のＤＣ負荷２２１は、航空機におけるＤＣ負荷を含み得る。
【００３６】
任意の数のモータコントローラ２１８は、任意の数のモータ２２０をコントロールするのに適切な任意のタイプのモータコントローラを含む。任意の数のモータコントローラ２１８は、コントロールされる任意の数のモータ２２０のタイプ及びサイズに応じて、任意適切なサイズおよび複雑さであり得る。例えば、任意の数のモータコントローラ２１８は、任意の数のモータ２２０を駆動するための電力変換を提供する、半導体多機能モータコントローラを含む。この種のモータコントローラは、種々のモータ及びモータ負荷を駆動するために使用することができる。
【００３７】
任意の数のモータコントローラ２１８は、定格出力レベルにより分類される様々なモータコントローラを含む。例えば、限定しないが、任意の数のモータコントローラ２１８は、大型モータコントローラ２２２、中型モータコントローラ２２４、小型モータコントローラ２２６、又は様々な定格出力レベルで分類されるモータコントローラの任意の組み合わせを含み得る。例えば、大型モータコントローラ２２２の定格出力レベルは、約４０ｋＷよりも大きい又は別の適切な出力レベルであり得る。中型モータコントローラ２２４の定格出力レベルは、約１０ｋＷから約４０ｋＷの範囲内又は別の適切な範囲の出力レベルであり得る。小型モータコントローラ２２６の定格出力レベルは、約１０ｋＷよりも小さい又は別の適切な出力レベルであり得る。いずれの場合も、大型モータコントローラ２２２の定格出力レベルは中型モータコントローラ２２４の定格出力レベルよりも大きく、中型モータコントローラ２２４の定格出力レベルは小型モータコントローラ２２６の定格出力レベルよりも大きい。
【００３８】
任意の数のモータ２２０は、任意の数のモータ２１８により駆動される任意のタイプの電気モータを含む。例えば、限定しないが、任意の数のモータ２２０は、誘導モータ２２８、永久磁石モータ２３０、独立励磁の同期モータ２３２、又は他の種類の電気モータを含み得る。任意の数のモータ２２０は、任意の数の、様々な組み合わせの同じ又は異なる種類のモータを含む。
【００３９】
この例では、発電機２０２、ＡＣバス２０４、任意の数のＡＣ負荷２０８、及び整流器２１２を含む電力システム２００の一部が、図１のＡＣ電力システム１０８の一実装例である。整流器２１２、ＤＣバス２１６、任意の数のモータコントローラ２１８、任意の数のモータ２２０、及び任意の数のＤＣ負荷２２１を含む電力システム２００の一部が、図１のＤＣ電力システム１１０の一実装例である。
【００４０】
ここで図３を参照すると、例示的な実施形態による、直流電力システムのブロック図が示される。この例で直流電力システム３００は、図１のＤＣ電力システム１１０の一実装例である。ＤＣ電力システム３００は、線３０３上のＡＣ電力システム３０２からＡＣ電力を受け取る。線３０３上のＡＣ電力は、整流器３０４によってＤＣ電力システム３００のためのＤＣ電力へと変換される。整流器３０４は、ＡＣ電力をＤＣ電力へと変換する任意適切なデバイスを含む。
【００４１】
整流器３０４からのＤＣ電力は線３０５上でＤＣ電力システム３００の様々なＤＣ負荷へと供給される。例えば、限定しないが、ＤＣ電力システム３００の様々なＤＣ負荷は、モータ３０８をコントロールするモータコントローラ３０６、モータ３１２をコントロールするモータコントローラ３１０、モータ３１６をコントロールするモータコントローラ３１４を含む。モータコントローラ３０６、３１０及び３１４は、モータ３０８、３１２及び３１６をそれぞれ制御するのに適切な任意の種類のモータコントローラを含む。モータ３０８、３１２及び３１６は、モータコントローラ３０６、３１０及び３１２によりそれぞれ駆動されるのに適切な任意の種類の電気モータを含む。
【００４２】
ＤＣ電力システム３００は、ＤＣ電力システム３００内の電圧及び電流リップルを望ましいレベルへと減衰させるよう構成されるフィルタ回路を含む。例えば、望まれる最大レベルの電力及び電圧リップルは、ＤＣ電力システム３００のシステム要件によって指定され得る。航空機におけるＤＣ電力システムのためのこのようなフィルタ回路が、重量及び容積を望ましい範囲に抑えつつ、安定性のために設計されることが好ましい。例えば、ＤＣ電力システム３００のこのようなフィルタ回路は、整流フィルタ３１８、モータコントローラフィルタ３２０、モータコントローラフィルタ３２２、及びモータコントローラフィルタ３２４を含む。整流フィルタ３１８は、整流器３０４の、線３０５への出力において実装される。モータコントローラフィルタ３２０、３２２、及び３２４は、線３０５からモータコントローラ３０６、３１０、及び３１４それぞれへの入力において実装される。
【００４３】
ＤＣ電力システム３００における電圧及び電流リップルを減衰させるためのフィルタ回路は、共に接続されたインダクタ及びコンデンサを備えるＬＣフィルタを含み得る。ＬＣフィルタは、ＤＣ電力システム３００の電圧及び電流リップルを許容レベルまで減衰させ得る。しかしながら、ＬＣフィルタはある周波数において共振を発生する。これらの周波数においてＬＣ回路はリップルを、減衰する代わりに増大させてしまう。したがって、ＤＣ電力システム３００に使用するＬＣフィルタは、全ての共振が、リップルが存在しないか、リップルが非常に低いか、又はそれらの両方であるような周波数に位置するよう設計されることが望ましい。いずれの場合でも、共振周波数におけるＬＣフィルタによる増幅は問題を起こさないであろう。あるいは、ＤＣ電力システム３００におけるＬＣ回路の使用により発生する共振は、除去又はダンピングすることができる。
【００４４】
例示的な実施形態では、ＤＣ電力システム３００において電圧及び電流リップルの減衰に使用されるフィルタにおける共振は、ダンピング回路を使用することにより減少または除去し得る。例えばＤＣ電力システム３００において、整流フィルタ３１８はダンピング回路３２６を含み、モータコントローラフィルタ３２０はダンピング回路３２８を含み、モータコントローラフィルタ３２２はダンピング回路３３０を含み、モータコントローラ３２４はダンピング回路３３２を含む。例えば、限定しないが、ダンピング回路３２６、３２８、３３０及び３３２は、インダクタと並列で接続された抵抗器、コンデンサと直列で接続された抵抗器、又はそれらの両方を備える。ダンピング回路３２６、３２８、３３０及び３３２の抵抗器は、整流フィルタ３１８もしくはモータコントローラフィルタ３２０、３２２、及び３２４による共振周波数において増幅され得るリップルエネルギを、消散させる又はオーム加熱により熱へと変換する。
【００４５】
整流器３０４はＤＣ電力システム３００のＤＣ電力源である。この実施例では、ＤＣ電力システム３００のソースインピーダンス３３４すなわちＺソースが整流器３０４の出力において決定される。例えば、ソースインピーダンス３３４は整流フィルタ３１８のインピーダンスを含む。
【００４６】
モータコントローラ３０６、３１０及び３１４並びに関連付けられたモータ３０８，３１２、及び３１６は、ＤＣ電力システム３００の負荷である。この実施例では、ＤＣ電力システム３００の負荷インピーダンス３３６すなわちＺ負荷Ｉがモータコントローラ３０６の入力において決定される。ＤＣ電力システム３００の負荷インピーダンス３３８すなわちＺ負荷Ｊはモータコントローラ３１０の入力において決定される。ＤＣ電力システム３００の負荷インピーダンス３４０すなわちＺ負荷Ｋはモータコントローラ３１４の入力において決定される。例えば、負荷インピーダンス３３６、３３８及び３４０は、モータコントローラフィルタ３２０，３２２、及び３２４それぞれのインピーダンスをそれぞれ含む。
【００４７】
安定性の分析には、ミドルブルック基準が使用される。ミドルブルック基準によると、電力システムにおいて、ソースインピーダンスすなわちＺソースが負荷インピーダンスすなわちＺ負荷よりも十分に低い場合、その電力システムは安定である。ミドルブルック基準は全ての周波数、全ての負荷の組み合わせ、及び電気システム負荷の全ての動作モードに当てはまり、電気システムの安定性を保証する。しかしながら、複雑な電力システムの場合、ソース及び負荷インピーダンスはある周波数点で交差する。例えば、限定しないが、重量及び容積の観点から最適に設計された電力システムが必ずしも従来のミドルブルック基準に当てはまらないかもしれない。したがって、例示的な実施形態では、電力システムの安定性の評価に、ナイキスト基準に基づくミドルブルック基準の変化形が使用され得る。
【００４８】
ここで図４を参照すると、例示的な実施形態による、安定性判定及び設計システムのブロック図が示される。この例では、安定性判定及び設計システム４００は、図１の航空機１０２のための電力システム１００の安定１２８な設計及び判定を行うよう構成される。例えば、限定しないが、安定性判定及び設計システム４００は、図３のＤＣ電力システム３００を含む図２の電力システム２００のような、ＤＣ電力変換装置とモータコントローラにより駆動されるアクティブなモータ負荷とを装備する、安定な三相ＡＣ電力システムの、設計及び判定を行うよう構成される。安定性判定及び設計システム４００は、設計システム４０２、シミュレーションシステム４０４、安定性評価システム４０６、ハードウェア試験システム４０８、及びＤＣフィルタオプティマイザ４１０を含む。
【００４９】
設計システム４０２は、電力システムの設計を生成及び修正するよう構成される。例えば、設計システム４０２は、電力システムを設計するよう構成される、コンピュータ実装された様々な設計ツールを含む。設計システム４０２は、それらのコンピュータ実装された種々の設計ツールと共に又はそれらを使用して作業し、電力システムの設計を作成及び修正する、任意の数の人間の設計者を含む。
【００５０】
設計システム４０２は、電力システムの初期設計４１２を確立するよう構成される。初期設計４１２は、電力システムの様々な設計要件４１４を満たす。設計要件４１４は、電力システムの初期要件とも称される。電力システムの初期設計４１２が設計要件４１４として指定されているコンポーネント、構造、機能、性能、又は電力システムの他の特性もしくは特性の組み合わせの全てを含む場合、初期設計４１２は、設計要件４１４を満たすものである。
【００５１】
例えば、限定しないが、設計要件４１４は電力システムの、電力要件４１６、安全性要件４１８、物理的要件４１９、他の要件４２０、又は種々の要件の組み合わせを含み得る。電力要件４１６は、電力システムにより供給される電力のタイプ、量、質、又は他の特性もしくは特性の組み合わせを指定する。例えば、限定しないが、電力要件４１６は、電力システムにより電力供給される様々な負荷に対する電力要件を指定する。安全性要件４１８は、電力システムの安全な動作のための要件、電力システムにより電力供給されるシステムの安全な動作のための要件、又はそれらの両方を指定する。例えば、限定しないが、安全性要件４１８は、電力システムにより電力供給される航空機などのシステムが安全に動作するような、電力システムにおける冗長性のための要件、又は電力システムの信頼性のある動作に関連する他の要件もしくは要件の組み合わせを含む。物理的要件４１９は、電力システムのサイズ、重量、コンポーネント配列、又は他の物理的特性もしくは種々の物理的特性の組み合わせのための要件を指定する。他の要件４２０は、例えば、限定しないが、電力システムにおける電磁干渉の影響に関連する要件、電力システムの安定性に関する要件、又は電力システムに要求され望まれる他の特性もしくは特性の組み合わせのための要件を含み得る。
【００５２】
例えば、限定しないが、設計システム４０２は、ＤＣ電力システムを備える電力システムの初期設計４１２を確立するよう構成される。この場合、設計システム４０２は、電力システムの設計要件４１４で指定されるように、初期設計４１２においてＤＣ負荷がＤＣ電力システムに適切に割り当てられるよう、電力システムの初期設計４１２を確立するよう構成される。
【００５３】
電力システムの初期設計４１２は比較的複雑であり得る。初期設計４１２が設計要件４１４を満たしても、初期設計４１２によって画定された電力システムの安定性は確立されないかもしれない。特に、電力システムが動作し得る様々な状況下では、初期設計４１２により画定される電力システムの安定性は確立できないことがあろう。
【００５４】
シミュレーションシステム４０４は、シミュレーションデータ４２１を生成するために、電力システムの初期設計４１２をシミュレートするよう構成される。例えば、シミュレーションシステム４０４は、初期設計４１２のシミュレーションモデル４２２を確立するよう構成される。シミュレーションシステム４０４は、シミュレーションモデル４２２を使用して初期設計４１２のシミュレーション４２４を実行し、シミュレーションデータ４２１を生成するよう構成される。
【００５５】
シミュレーションシステム４０４の様々な機能は、市販のシミュレーションソフトウェアを使用して実装可能である。例えば、限定しないが、シミュレーションシステム４０４の様々な機能は、ＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋソフトウェアをＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓツールボックスと組み合わせて使用し、又は他の任意適切なシミュレーションソフトウェアを使用し実装可能である。ＭＡＴＬＡＢとＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓツールボックスとの組み合わせは、幾つかの異なる解法を提供するもので、電力コンバータ回路の様々なスイッチングの時間領域シミュレーションに対して一般的に使用されるソフトウェアツールとなっている。
【００５６】
電力システムの様々な動作状況４２６に対するシミュレーション４２４が実行される。例えば、シミュレーション４２４は、様々な定常状態４２８動作状況４２６に対し、様々な過渡４２９動作状況４２６に対し、及びその他４３０の任意適切な動作状況４２６に対し、実行される。シミュレーション４２４は、正常４３１及び異常４３２定常状態４２８動作状況４２６に対し、実行される。シミュレーション４２４は、正常４３３及び異常４３４過渡４２９動作状況４２６に対し、実行される。動作状況４２６は、電力システムが故障条件下で動作していない場合は、正常４３１及び／又は４３３と判断される。換言すれば、動作状況４２６は、電力システムに故障がない場合は正常４３１及び／又は４３３と判断される。動作状況は、電力システムに故障がある場合は異常４３２及び／又は４３４と判断される。
【００５７】
シミュレーション４２４は、航空機又は電力システムが使用される他のビークルの様々な動作段階４３５に対して実行される。例えば、限定しないが、航空機の動作段階４３５は、地上作業、タキシング、離陸、上昇、巡航、下降、着陸、又は他の飛行段階もしくは航空機の他の動作を含む。定常状態４２８、過渡４２９、及びその他４３０の動作状況４２６は、航空機又は他のビークルにおける種々の動作段階４３５により異なる。したがって、シミュレーション４２４は、航空機又は電力システムが使用される他のビークルにおける、任意の数の様々な動作段階４３５の、定常状態４２８、過渡４２９、及びその他４３０の任意適切な動作状況４２６に対して実行される。
【００５８】
シミュレーションデータ４２１は、電力システムのシミュレーション４２４結果の適切な部分を含む。シミュレーションデータ４２１は、評価のため、シミュレーションシステム４０４から安定性評価システム４０６へと任意適切な方法及び手法で提供される。
【００５９】
安定性評価システム４０６は、シミュレーションデータ４２１から、電力システムの安定性を評価するよう構成される。例えば、安定性評価システム４０６は、シミュレーションデータ４２１から、電力システムの安定設計４３７のための安定性パラメータ要件４３６を確立するよう構成される。安定性パラメータ要件４３６は、安定性パラメータ要件４３６を満たす電力システムが安定した電力システムであると判断されるような、電力システムの任意適切な特性のための要件を含む。
【００６０】
例えば、限定しないが、安定性パラメータ要件４３６は、ソースインピーダンス４３８、負荷インピーダンス４３９、共振４４０、ミドルブルック基準４４２、ナイキスト基準４４４に対する要件、他の要件４４６、又は安定した電力システムのための要件の様々な組み合わせを含む。例えば、限定しないが、ソースインピーダンス４３８に対する安定性パラメータ要件４３６は、ソースインピーダンス大きさ限度、ソースインピーダンス位相境界、又は、安定した電力システムのための他の適切なソースインピーダンス要件もしくはソースインピーダンス要件の組み合わせを含む。共振４４０に対する安定性パラメータ要件４３６は、安定した電力システムにおいて許容されるレベルまで共振４４０を減少させるダンピング回路に対する要件４４７を含む。例えば、ダンピング回路に対する要件４４７は、ＤＣフィルタオプティマイザ４１０により提供される。
【００６１】
安定設計４３７は、安定性パラメータ要件４３６を適切な許容範囲内で満たす、電力システムのための設計である。例えば、限定しないが、安定性評価システム４０６により確立される安定性パラメータ要件４３６は、設計システム４０２に提供される。設計システム４０２は、次いで、安定性パラメータ要件４３６を満たす電力システムの安定設計４３７を確立するために使用される。設計システム４０２はまた、安定設計４３７が設計要件４１４をも満たすことを確認するよう構成される。
【００６２】
設計システム４０２は、電力システムの初期設計４１２を安定性パラメータ要件４３６に適するよう修正することにより、電力システムのための安定設計４３７を確立するよう構成される。例えば、設計システム４０２は、電力システムの初期設計４１２を修正するのに安定性パラメータ要件４３６を使用し、電力システムの修正済み設計４４８を確立するよう構成される。修正済み設計４４８は、次いで、シミュレーションデータ４２１を生成するため、上述のようにシミュレーションシステム４０４によりシミュレートされる。修正済み設計４４８のシミュレーションデータ４２１は、安定性評価システム４０６により評価され、修正済み設計４４８が安定性パラメータ要件４３６を満たすか否かが決定される。修正済み設計４４８のシミュレーション４２４が、シミュレートされた動作状況４２６に対する修正済み設計４４８の関連する動作パラメータが安定性パラメータ要件４３６に許容範囲内で合致することを示す場合、修正済み設計４４８は安定性パラメータ要件４３６を満たすと決定される。このプロセスは、安定性評価システム４０６が、電力システムのための安定設計４３７が確立されたと評価するまで反復され得る。
【００６３】
電力システムのための安定設計４３７は、ハードウェアメーカ４６４又は電力システムのハードウェア実装４６６を製造する他の適切な主体へと提供される。ハードウェア実装４６６はハードウェアメーカ４６４又は他の適切な主体により製造され、安定設計４３７により画定された電力システムは、適切なハードウェアを使用して実装される。例えば、限定しないが、ハードウェア実装４６６は、電力システムのための安定設計４３７のハードウェア実装されたプロトタイプ４６８を含み得る。ハードウェア実装４６６は、安定設計４３７により画定された電力システムの、ハードウェア実装された任意適切な一部分を含み得る。
【００６４】
ハードウェア試験システム４０８は、ハードウェア試験データ４７２を生成するために、電力システムのための安定設計４３７のハードウェア実装４６６を試験するよう構成される。例えば、ハードウェア試験システム４０８は、ハードウェア試験データ４７２を生成するために、電力システムの様々な動作状況に対するハードウェア実装４６６のシステムインテグレーション試験を実施するよう構成される。例えば、限定しないが、電力システムのハードウェア実装４６６がハードウェア試験システム４０８により試験される動作状況４７４は、電力システムのシミュレーション４２４のためにシミュレーションシステム４０４にてシミュレートされた、電力システムの動作状況４２６の全て又はいくつかに対応する。
【００６５】
ハードウェア試験データ４７２は、電力システムのハードウェア実装４６６に対しハードウェア試験システム４０８により実施された試験結果の任意の適切な一部分を含み得る。電力システムのハードウェア実装４６６に対するハードウェア試験データ４７２は、ハードウェア試験システム４０８により生成され、任意適切な方法及び手法で安定性評価システム４０６へと提供される。
【００６６】
安定性評価システム４０６は、ハードウェア試験システム４０８からのハードウェア試験データ４７２を使用して、安定設計４３７により画定された及びハードウェア実装４６６により実装された電力システムの安定性を確認するよう構成される。例えば、安定性評価システム４０６は、ハードウェア実装４６６の試験に対するハードウェア試験データ４７２が、安定設計４３７のハードウェア実装４６６が安定性パラメータ要件４３６を満たすことを示すか否かを決定することにより、電力システムのための安定設計４３７を検証するよう構成される。安定性評価システム４０６はまた、ハードウェア実装４６６の試験に対するハードウェア試験データ４７２が、安定設計４３７のハードウェア実装４６６が設計要件４１４を満たすことを示すか否かを決定するよう構成される。
【００６７】
安定設計４３７のハードウェア実装４６６に対するハードウェア試験データ４７２が、安定設計４３７は設計要件４１４又は安定性パラメータ要件４３６を満たさないことを示す、安定性評価システム４０６による決定に応じて、安定設計４３７は修正され得る。この場合、安定設計４３７を適切に修正するために設計システム４０２が使用される。適切な修正の後、安定設計４３７はシミュレーションシステム４０４によりシミュレートされ、修正済み安定設計４３７のハードウェア実装４６６が、上述の手法でハードウェア試験システムにより試験される。このプロセスは、安定性評価システム４０６が、安定設計４３７のシミュレーション４２４からのシミュレーションデータ４２１と安定設計４３７のハードウェア実装４６６の試験からのハードウェア試験データ４７２との両方が、安定設計４３７は設計要件４１４及び安定性パラメータ要件４３６を満たすと決定するまで反復され得る。
【００６８】
安定性評価システム４０６は、安定設計４３７のハードウェア実装４６６が設計要件４１４及び安定性パラメータ要件４３６を満たすことをハードウェア試験データ４７２が示すという決定に応じて、電力システムのための検証済み安定設計４７５を確立するよう構成される。ハードウェア試験データ４７２が、動作状況４７４に対する安定設計４３７のハードウェア実装４６６の関連する動作パラメータが安定性パラメータ要件４３６に適切な許容範囲内で合致することを示す場合、安定設計４３７は安定性パラメータ要件４３６を満たすと決定される。このようにして、電力システムのための検証済み安定設計４７５の安定性は、電力システムの様々な動作状況に対し、シミュレーション及びハードウェア試験の両方によって承認される。
【００６９】
検証済み安定設計４７５は、ハードウェアメーカ４６４又は電力システムの製造バージョン４７６を製造する他の適切な主体へと提供される。電力システムの製造バージョン４７６は、検証済み安定設計４７５により画定された電力システムのハードウェア実装４６６を含み得る。製造バージョン４７６は、検証済み安定設計４７５により画定される適切なハードウェアを使用して、ハードウェアメーカ４６４又は他の適切な主体により製造される。電力システムの製造バージョン４７６は、航空機又は他の適切なビークルもしくはプラットフォームのための電力供給に使用される、安定した電力システムである。
【００７０】
電力システムのハードウェア実装４６６における望ましくない不安定性を是正することは、比較的費用がかかる。特に、電力システムの製造バージョン４７６において特定された不安定性の是正は、比較的かなり高価となる。しかしながら例示的な実施形態では、電力システムの安定設計４３７のための安定性パラメータ要件４３６は、電力システムの様々な動作状況４２６に対するシミュレーションにより確立され承認されたものである。
【００７１】
したがって、電力システムの安定設計４３７のハードウェア実装４６６が望ましくない不安定性を含む可能性は抑えられる。さらに、電力システムの検証済み安定設計４７５の安定性は、検証済み安定設計４７５により画定された電力システムの製造バージョン４７６が製造される以前に、シミュレーション及びハードウェア試験の両方により承認される。したがって、例示の実施形態においては、電力システムの製造バージョン４７６における望ましくない不安定性は減少及び除去される。
【００７２】
ＤＣフィルタオプティマイザ４１０は、電力システムの安定設計４３７のダンピング回路に対する要件４４７を確立するよう構成される。例えば、ＤＣフィルタオプティマイザ４１０は、安定設計４３７により画定される電力システムのＤＣ電力システム部分で使用されるＤＣフィルタを最適化するために、ダンピング回路に対する要件４４７を確立するよう構成される。ダンピング回路に対する要件４４７は、このようなＤＣフィルタの共振を減少及び除去するよう構成される。
【００７３】
電力システムのダンピング回路に対する要件４４７は、シミュレーションシステム４０４による電力システムのシミュレーション４２４からのシミュレーションデータ４２１を使用して、ハードウェア試験システム４０８による電力システムのハードウェア実装４６６の試験からのハードウェア試験データ４７２を使用して、又は、シミュレーションデータ４２１とハードウェア試験データ４７２との両方を使用して、ＤＣフィルタオプティマイザ４１０により確立及び承認される。ＤＣフィルタオプティマイザ４１０により確立されたダンピング回路に対する要件４４７は、安定設計４３７のための安定性パラメータ要件４３６の一部を含み得る。
【００７４】
安定性判定及び設計システム４００は、モデル検証器４９０を含む。モデル検証器４９０は、電力システムの検証済みシミュレーションモデル４９１を確立するよう構成される。例えば、モデル検証器４９０は、シミュレーションデータ４２１から、電力システムの検証済み安定設計４７５のための検証済みシミュレーションモデル４９１を確立するよう構成される。モデル検証器４９０は、電力システムのための検証済み安定設計４７５のハードウェア実装４６６と電力システムのための検証済み安定設計４７５の検証済みシミュレーションモデル４９１とが等価であること、及び、検証済みシミュレーションモデル４９１が論理的に完全であることを承認するよう構成される。
【００７５】
検証済みシミュレーションモデル４９１は、シミュレーションによる認可４９２に使用され得る。例えば、安定性判定及び設計システム４００は、検証済みシミュレーションモデル４９１を使用して、シミュレーションによる認可４９２を提供するよう構成される。シミュレーションによる認可４９２は、例えば、電力システムの設計に対する任意の変更が航空機又は他のプラットフォームでの使用における電力システムに実装されるよりも前に、そのような変更を認可するのに使用され得る。このような認可はハードウェア試験により行われるのが一般的である。ハードウェア試験には比較的時間と費用とがかかる。検証済みシミュレーションモデル４９１を使用した、シミュレーションによる認可４９２は、ハードウェア試験による認可ほど高価でなく時間も浪費しない。
【００７６】
図４は、種々の実施形態が実施される方法に対して物理的又は構造的な限定を意図するものではない。図示されたコンポーネントに加えて及び／又は代えて、他のコンポーネントを使用することができる。一部の例示的実施形態では、いくつかのコンポーネントは不要である。また、ブロックは、いくつかの機能的なコンポーネントを示すために提示される。種々の例示的な実施形態において実施されるとき、これらのブロックの一又は複数は、異なるブロックに合成又は分割することができる。
【００７７】
ここで図５を参照すると、不安定な電力システムにおけるバス電圧の波形図が示される。この例では、波形５００が、電力システムにおける経時的なＡＣバス電圧の二乗平均平方根を示す。ＡＣバス電圧の二乗平均平方根の大きさが、縦軸５０２上で示される。時間は横軸５０４上で示される。
【００７８】
この例では、ＡＣバス電圧は、時間ｔ５０８よりも前は、ほぼ定常状態にある平衡電圧レベルＶ５０６で局所的に安定している。ＡＣバス電圧は、電力システムが時間ｔ５０８において、電力システムの動作不安定な領域５１０への移行を引き起こすようなある事象の対象となる際、不安定になり得る。このような事象は、本質的に一時的であり得る。例えば、限定しないが、動作不安定な領域へのそのような移行を引き起こす事象は、電力システムにおけるアクティブ又はパッシブなＡＣもしくはＤＣ負荷の適用又は除去、ＡＣバス周波数の不意の変化、電力システムの再構成とその後の電力伝達に起因する負荷変更、又は電力システムにおける他の事象もしくは事象の組み合わせを含み得る。これらの事象は正常又は異常であり得る。正常な事象は、電力システムの正常な動作の結果である。異常な事象は、故障状況下の電力システムの動作結果である。
【００７９】
電力システムの不安定な動作は、電力システムの装備の破損、電力システムの保護遮断、又はそれらの両方につながる恐れがある。例示の実施形態は、起こり得る全ての正常及び異常動作状況下で電力システムが安定であることを確認する電力システムを設計し評価するシステム及び方法を提供する。
【００８０】
ここで図６を参照すると、例示的な実施形態による、安定した電力システムにおけるソースインピーダンス大きさ限度が示される。この例では、ソースインピーダンス大きさ限度６００はデシベルの大きさで縦軸６０２上に、周波数はキロヘルツで横軸６０４上に示される。最小ソースインピーダンスの大きさを線６０６で示す。最大ソースインピーダンスの大きさを線６０８で示す。
【００８１】
ここで図７を参照すると、例示的な実施形態による、電力システムにおけるソースインピーダンス位相境界が示される。この例では、ソースインピーダンス位相境界７００は、位相が度で縦軸７０２上に、周波数がキロヘルツで横軸７０４上に示される。最大ソースインピーダンス位相を線７０６で示す。最小ソースインピーダンス位相を線７０８で示す。
【００８２】
ここで図８を参照すると、例示的な実施形態による、電力システムにおけるバスリップル電圧の波形図が示される。この例で波形８００は、縦軸８０２上の電圧及び横軸８０４上の時間と共に示される。波形８００の部分８０６はダンパ回路の使用を伴う電圧リップルを示す。波形８００の部分８０８は、ダンパ回路を使用しない場合の電圧リップルを示す。この例では、電圧リップルは電圧リップル周期８１０に対応する共振周波数により引き起こされる。
【００８３】
ここで図９を参照すると、例示的な実施形態による、電力システムの設計及び安定性判定のプロセスのフロー図が示される。この例では、プロセス９００は、図４の安定性判定及び設計システム４００で実装可能である。
【００８４】
プロセス９００は、電力システムの様々な設計要件を満たす電力システムの初期設計を確立することにより開始される（作業９０２）。電力システムの初期設計は、適切な設計システムを使用して確立される。例えば、限定しないが、電力システムの初期設計の設計要件は、電力要件、安全性要件、物理的要件、又は電力システムの他の適切な要件又は要件の組み合わせを含む。電力システムの初期設計は比較的複雑であり得る。電力システムの初期設計が様々な設計要件を満たしても、初期設計によって画定される電力システムの安定性は、確立されないかもしれない。特に、電力システムが動作し得る様々な状況下では、初期設計により画定される電力システムの安定性は確立できないことがあろう。
【００８５】
電力システムの初期設計に対するシミュレーションモデルが確立される（作業９０４）。次いで、電力システムの初期設計は、シミュレーションモデルを使用して、電力システムの様々な動作状況に対してシミュレートされる（作業９０６）。作業９０４及び作業９０６は適切なシミュレーションシステムを使用して実行される。例えば、電力システムの初期設計は、定常状態、過渡、正常及び異常動作状況の様々な組み合わせに対してシミュレートされる。電力システムの初期設計は、航空機又は電力システムを使用する他のプラットフォームの様々な動作段階に対応する様々な動作状況に対してシミュレートされる。
【００８６】
次いで、電力システムの初期設計のシミュレーションから、電力システムの初期設計に何らかの望ましくない不安定性が特定されるか否かが決定される（作業９０８）。シミュレーションから、電力システムの初期設計に不安定性が特定される場合、電力システムの初期設計は修正される（作業９１０）。例えば、電力システムの初期設計は、適切な設計システムを使用して修正される。次いで、作業９０４，９０６，９０８及び９１０は、電力システムの初期設計において望ましくない不安定性が電力システムの設計のシミュレーションから特定されなくなるまで、反復され得る。
【００８７】
電力システムのシミュレーションから、電力システムの設計に望ましくない不安定性が特定されない場合、電力システムの安定性パラメータ要件が確立される（作業９１１）。例えば、電力システムの安定設計のための安定性パラメータ要件は、電力システムの設計のシミュレーションから確立される。安定性パラメータ要件は、安定性パラメータ要件を満たす電力システムが安定した電力システムであると判断されるような、電力システムの任意適切な特性のための要件を含む。
【００８８】
例えば、限定しないが、安定性パラメータ要件は、ソースインピーダンス、負荷インピーダンス、共振、ミドルブルック基準、ナイキスト基準に対する要件、他の要件、又は安定した電力システムのための要件の様々な組み合わせを含む。電力システムの安定設計は、安定性パラメータ要件を適切な許容範囲内で満たす電力システムのための設計である。電力システムの安定設計はまた、電力システムの設計要件も満たす。
【００８９】
次いで、電力システムの安定設計はハードウェア実装される（作業９１２）。次いで、電力システムの安定設計のハードウェア実装は、電力システムの様々な動作状況に対して試験される（作業９１４）。電力システムの安定設計のハードウェア実装の試験は、適切なハードウェア試験システムにより実行される。例えば、限定しないが、電力システムのハードウェア実装が作業９１４で試験される動作状況は、作業９０６で電力システムのシミュレーションにおいてシミュレートされた電力システムの動作状況の全て又はいくつかに対応し得る。
【００９０】
次いで、安定設計のハードウェア実装の試験から、電力システムの安定設計に何らかの望ましくない不安定性が特定されるか否かが決定される（作業９１６）。ハードウェア実装の試験から、電力システムの安定設計に何らかの望ましくない不安定性が特定される場合、安定設計は修正される（作業９１８）。次いで、作業９０４，９０６，９０８，９１１，９１２，９１４，及び９１６は、電力システムの安定設計において望ましくない不安定性が安定設計のハードウェア実装の試験から特定されないと決定されるまで、反復され得る。
【００９１】
安定設計のハードウェア実装の試験から、電力システムの設計に望ましくない不安定性が特定されない場合、電力システムの検証済み安定設計が確立される（作業９２０）。例えば、電力システムの検証済み安定設計は、安定設計のハードウェア実装の試験が、電力システムの安定設計が電力システムの設計要件と電力システムの安定性パラメータ要件とを満たすことを示すという決定に応じて、確立される。電力システムの検証済み安定設計は、航空機又は他の適切なビークルもしくはプラットフォームへの電力供給に使用する、安定した電力システムの製造バージョンの製造に使用される。
【００９２】
電力システムの検証済み安定設計の検証済みシミュレーションモデルが確立され（作業９２２）、その後プロセスは終了する。作業９２２は、電力システムの検証済み安定設計と電力システムの検証済みシミュレーションモデルとが等価であること、及び、電力システムの検証済みシミュレーションモデルが論理的に完全であることを承認することを含み得る。電力システムの検証済み安定設計の検証済みシミュレーションモデルは、航空機又は他のビークルに使用される電力システムに対し変更が実装されるよりも前に、電力システムの設計に対するそのような変更のシミュレーションによる認可に使用される。検証済みシミュレーションモデルを使用した、シミュレーションによる認可は、従来のハードウェア試験による認可ほど高価でなく時間も浪費しない。
【００９３】
ここで図１０を参照すると、例示的な実施形態による、データ処理システムのブロック図が示される。この実施例では、データ処理システム１０００は、図４の安定性判定及び設計システム４００を実装するためのデータ処理システムの一実装例である。
【００９４】
この実施例では、データ処理システム１０００は、通信ファブリック１００２を含む。通信ファブリック１００２は、プロセッサユニット１００４、メモリ１００６、固定記憶域１００８、通信ユニット１０１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２、及びディスプレイ１０１４の間での通信を提供する。メモリ１００６、固定記憶域１００８、通信ユニット１０１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２、及びディスプレイ１０１４は、通信ファブリック１００２を介してプロセッサユニット１００４によってアクセス可能なリソースの例である。
【００９５】
プロセッサユニット１００４は、メモリ１００６に読み込まれるソフトウェアの命令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット１００４は、特定の実装に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の形式のプロセッサであってもよい。さらに、プロセッサ装置１００４は、単一チップ上でメインプロセッサが二次プロセッサと共存する異種プロセッサシステムを任意の個数だけ使用して実装することもできる。別の実施例として、プロセッサユニット１００４は同種のプロセッサを複数個含む対称型マルチプロセッサシステムとすることができる。
【００９６】
メモリ１００６及び固定記憶域１００８は、記憶デバイス１０１６の例である。記憶デバイスは、情報を一時的に又は恒久的に格納できる何らかのハードウェア部分であり、この情報には、例えば、限定されないが、データ、機能的形態のプログラムコード、及びその他の適切な情報が含まれる。記憶デバイス１０１６は、これらの実施例ではコンピュータ可読記憶デバイスと呼ばれることもある。メモリ１００６は、これらの実施例では、例えば、ランダムアクセスメモリ、又は他の適切な揮発性又は不揮発性記憶デバイスであってもよい。固定記憶域１００８は特定の実装に応じて様々な形を取り得る。
【００９７】
例えば、固定記憶域１００８は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含みうる。例えば、固定記憶域１００８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせである。固定記憶域１００８によって使用される媒体は着脱可能なものであってもよい。例えば、着脱可能ハードドライブは固定記憶域１００８に使用することができる。
【００９８】
通信ユニット１０１０はこれらの例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を行う。これらの実施例では、通信ユニット１０１０はネットワークインターフェースカードである。通信ユニット１０１０は、物理的及び無線の通信リンクのいずれか一方又は両方を使用することによって、通信を提供することができる。
【００９９】
入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２により、データ処理システム１０００に接続可能な他のデバイスによるデータの入力及び出力が可能になる。例えば、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの適切な入力デバイスによりユーザ入力のための接続を提供する。さらに、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１０１２は、プリンタに出力を送信することができる。ディスプレイ１０１４は、ユーザに対して情報を表示する機構を提供する。
【０１００】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は記憶デバイス１０１６上に位置し、この記憶デバイスは通信ファブリック１００２を介してプロセッサユニット１００４と通信を行う。これらの例示的な実施例では、命令は固定記憶域１００８上で機能的な形態をとる。これらの命令は、プロセッサユニット１００４で実行するためメモリ１００６に読み込むことができる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ（例えば、メモリ１００６）に位置する、コンピュータに実装された命令を使用して、プロセッサユニット１００４によって実行されうる。
【０１０１】
これらの命令は、プログラム命令、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１００４内のプロセッサによって読み込まれて実行される。様々な実施形態のプログラムコードは、メモリ１００６または固定記憶域１００８等、様々な物理的なまたはコンピュータ可読記憶媒体上に具現化し得る。
【０１０２】
プログラムコード１０１８は、選択的に着脱可能でコンピュータ可読媒体１０２０上に機能的な形態で位置し、プロセッサユニット１００４での実行用のデータ処理システム１０００に読込み又は転送することができる。プログラムコード１０１８及びコンピュータ可読媒体１０２０は、これらの実施例ではコンピュータプログラム製品１０２２を形成する。１つの実施例では、コンピュータ可読媒体１０２０は、コンピュータ可読記憶媒体１０２４又はコンピュータ可読信号媒体１０２６であってもよい。
【０１０３】
コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、例えば、固定記憶域１００８の一部であるハードディスクなどのように、記憶デバイス上に転送するための固定記憶域１００８の一部であるドライブ又は他のデバイスに挿入又は配置される光ディスク又は磁気ディスクなどを含みうる。コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、データ処理システム１０００に接続された固定記憶域（例えば、ハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ）の形態をとることができる。場合によっては、コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、データ処理システム１０００から着脱式でなくてもよい。
【０１０４】
これらの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、プログラムコード１０１８を伝播又は転送する媒体よりはむしろプログラムコード１０１８を保存するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、コンピュータで読取可能な有形の記憶デバイス又はコンピュータで読取可能な物理的な記憶デバイスと呼ばれることもある。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体１０２４は、人が触れることのできる媒体である。
【０１０５】
代替的には、プログラムコード１０１８は、コンピュータ可読信号媒体１０２６を使用してデータ処理システム１０００に転送することができる。コンピュータ可読信号媒体１０２６は、例えば、プログラムコード１０１８を含む伝播されたデータ信号であってもよい。例えば、コンピュータで読取可能な信号媒体１０２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の適切な形式の信号である。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び／又は他の任意の適切な形式の通信リンクなどの通信リンクによって伝送される。すなわち、通信リンク及び／又は接続は、例示的な実施例では物理的なもの又は無線によるものでありうる。
【０１０６】
幾つかの例示的な実施形態では、プログラムコード１０１８は、コンピュータ可読信号媒体１０２６により、ネットワークを介して別のデバイス又はデータ処理システムから固定記憶域１００８にダウンロードされて、データ処理システム１０００内で使用される。例えば、サーバデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体に保存されているプログラムコードは、ネットワークを介してサーバからデータ処理システム１０００にダウンロードすることができる。プログラムコード１０１８を提供するデータ処理システムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード１０１８を保存及び転送することが可能な他のデバイスであってもよい。
【０１０７】
データ処理システム１０００に例示されている種々の構成要素は、アーキテクチャ的に制限するものではなく、種々の実施形態が実行可能である。各種例示的な実施形態は、データ処理システム１０００の例示コンポーネントに加えた及び／又は代えたコンポーネントを含む、データ処理システム内に実装できる。図１０に示した他のコンポーネントは、例示的な実施例と異なることがある。種々の実施形態は、プログラムコードを実行できる任意のハードウェア装置又はシステムを用いて実施することができる。１つの実施例として、データ処理システム１０００は、無機コンポーネントと統合された有機コンポーネントを含むことができる、及び／又は人間を除く有機コンポーネント全体からなるとしてもよい。例えば、記憶デバイスは、有機半導体で構成することができる。
【０１０８】
別の例示的な実施例では、プロセッサユニット１００４は、特定の用途のために製造又は構成された回路を有するハードウェア装置の形態をとってもよい。この種のハードウェアは、工程を実行するように構成された記憶装置からメモリにプログラムコードをローディングする必要なく、工程を実施することができる。
【０１０９】
例えば、プロセッサユニット１００４がハードウェアユニットの形態をとる場合、プロセッサユニット１００４は回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の操作を実施するために構成された他の適切な形式のハードウェアであってもよい。プログラマブル論理デバイスにより、デバイスは任意の数の工程を実施するように構成されている。当該デバイスは後から再構成してもよいし、前記任意の数の操作を実行するよう永続的に構成することもできる。プログラマブル論理デバイスの例としては、たとえば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の適するハードウェアデバイスが含まれる。この種の実施により、種々の実施形態のプロセスはハードウェアユニットで実施されるので、プログラムコード１０１８は省略することができる。
【０１１０】
さらに別の例示的な実施例では、プロセッサユニット１００４は、コンピュータ及びハードウェア装置の中に見られるプロセッサの組み合わせを使用して実装可能である。プロセッサユニット１００４は、任意の数のハードウェアユニット及びプログラムコード１０１８を実行するように構成されている任意の数のプロセッサを有していてもよい。図示された実施例の場合、工程のいくつかは任意の数のハードウェアユニットで実施される一方で、他のプロセスは任意の数のプロセッサで実施される。
【０１１１】
別の実施例では、バスシステムは、通信ファブリック１００２を実装するために使用することができ、システムバス又は入出力バスといった一又は複数のバスを含むことができる。当然ながらバスシステムは、バスシステムに取り付けられた種々のコンポーネント又はデバイスの間でのデータ伝送を行う任意の適切な種類のアーキテクチャを使用して実装することができる。
【０１１２】
加えて、通信ユニット１０１０は、データの送信、データの受信、又はデータの送受信を行う任意の数のデバイスを含みうる。通信ユニット１０１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプタ、２個のネットワークアダプタ、又はこれらの何らかの組み合わせであってもよい。さらに、メモリは、例えば、メモリ１００６、又はインターフェースに見られるようなキャッシュ、及び通信ファブリック１００２中に存在するメモリコントローラハブであってもよい。
【０１１３】
本発明の例示の実施形態は、図１１の航空機の製造および点検方法１１００と図１２の航空機１２００に関連して記載されている。まず図１１を参照すると、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守のブロック図が示される。
【０１１４】
製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１１００は、図１２の航空機１２００の仕様及び設計１１０２、並びに材料の調達１１０４を含む。製造段階では、図１２の航空機１２００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１１０６及びシステムインテグレーション１１０８が行われる。その後、図１２の航空機１２００は認可および納品１１１０を経て運航１１１２に供される。
【０１１５】
顧客により運航される間に、図１２の航空機１２００は、定期的な整備及び保守１１１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守を含みうる）を受ける。この実施例において、航空機の製造及び保守方法１１００は、有人及び無人の航空機を含む、航空宇宙ビークルのための方法として示される。異なる例示の実施形態を、その他の種類のビークルを含むその他の種類のプラットフォーム向けの製造及び保守方法を含む他の種類の製造及び保守方法に適用することができる。
【０１１６】
航空機の製造及び保守方法１１００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、オペレータ、又はこれらの主体の任意の組み合わせによって実施又は実行されうる。これらの実施例では、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的では、システムインテグレータは、任意の数の航空宇宙ビークル製造者、および主要システムの下請業者を含むことができ（これらに限定せず）、サードパーティは、任意の数のベンダー、下請業者、および供給業者を含むことができ（これらに限定せず）、オペレータは企業、軍事団体、サービス機関などであってよい。
【０１１７】
ここで図１２を参照すると、例示の実施形態を実装可能な航空機のブロック図が示される。この実施例では、航空機１２００は図１１に示す航空機の製造及び保守方法１１００により生産される。航空機１２００は、航空機、宇宙機、又は空中を飛行する、宇宙を飛行する、又は空中と宇宙の両方で稼働できるよう構成されたその他すべての航空宇宙ビークルを含むことができる。航空機１２００は、複数のシステム１２０４及び内装１２０６を有する機体１２０２を含むことができる。システム１２０４の例には、推進システム１２０８、電力システム１２１０、油圧システム１２１２、および環境システム１２１４の１つ以上が含まれる。
【０１１８】
本明細書で具現化される装置および方法は、図１１の航空機の製造および点検方法１１００のうちの少なくとも１つの段階で採用可能である。本明細書で使用しているように、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、且つ列挙されたアイテムのいずれかが１つだけあればよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定しないが、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡとアイテムＢ」を含む。この例は、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含む。アイテムは特定の目的物、物体、又はカテゴリであり得る。すなわち、少なくとも１つの手段、任意の組み合わせアイテム、及び任意の数のアイテムがリストから使用されるが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではない。
【０１１９】
一実施例では、図１１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１１０６で製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、図１１において図１２の航空機１２００の運航１１１２中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造される。
【０１２０】
さらに別の実施例では、任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、図１１の構成部品及びサブアセンブリの製造１１０６並びにシステムインテグレーション１１０８などの製造段階で利用可能である。本明細書でアイテムを参照する際に使用される「任意の数」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「任意の数の装置の実施形態」は、一又は複数の装置の実施形態を意味する。任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、航空機１２００が、運航１１１２の間、整備及び保守１１１４の間、又はそれらの両方で利用可能である。
【０１２１】
例えば、例示的な実施形態は、航空機１２００のための安定した電力システム１２１０の設計及び評価に使用され得る。例示的な実施形態はまた、電力システム１２１０のシミュレーションモデルの作成および検証に使用され得る。例示的な実施形態は、これらの検証済みシミュレーションモデルを使用して、変更が航空機１２００に実装される前に、電力システム１２１０に対するそのような変更を認可する。
【０１２２】
任意の数の種々の例示的実施形態の利用は、航空機１２００のアセンブリを大幅に促進しうる。任意の数の種々の例示的実施形態の利用は、航空機１２００のコストを削減しうる。例えば、一又は複数の種々の例示的実施形態を、仕様及び設計１１０２、及び／又は他の生産段階において使用可能である。種々の例示的実施形態が、航空機１２００のための安定した電力システム１２１０を設計及び判定するために、航空機の製造及び保守方法１１００の様々な部分で使用され得る。種々の例示的実施形態はまた、電力システム１２１０の検証済みシミュレーションモデルを使用したシミュレーションによって航空機１２００の電力システム１２１０に対する変更を認可するために、航空機の製造及び保守方法１１００の様々な部分で使用され得る。
【０１２３】
本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【０１２４】
条項１
電力システム（１００）の初期設計（４１２）を確立するよう構成される設計システム（４０２）であって、電力システム（１００）の初期設計（４１２）は電力システム（１００）の設計要件（４１４）を満たす、設計システム（４０２）と、
シミュレーションデータ（４２１）を生成するために、電力システム（１００）の初期設計（４１２）を電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対してシミュレートするよう構成されるシミュレーションシステム（４０４）と、
シミュレーションデータ（４２１）から、電力システム（１００）の安定（１２８）設計のための安定性パラメータ要件（４３６）を確立するよう構成される安定性評価システム（４０６）と、
ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を試験するよう構成されるハードウェア試験システム（４０８）であって、安定性評価システム（４０６）は、電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）を確立するために、ハードウェア試験データ（４７２）を使用して電力システム（１００）の安定設計（４３７）を検証する、ハードウェア試験システム（４０８）と
を含む、装置。
【０１２５】
条項２
設計システム（４０２）は、安定性パラメータ要件（４３６）を含む、電力システム（１００）の安定設計（４３７）を確立するよう構成される、
条項１に記載の装置。
【０１２６】
条項３
電力システム（１００）の設計要件（４１４）は、電力システム（１００）の電力要件（４１６）、電力システム（１００）の安全性要件（４１８）、電力システム（１００）の物理的要件（４１９）から選択され、
安定性パラメータ要件（４３６）は、ミドルブルック基準（４４２）、ナイキスト基準（４４４）、ソースインピーダンス（４３８）、負荷インピーダンス（４３９）、及び共振（４４０）から選択される、電力システム（１００）のパラメータに対する要件を含む、
条項１に記載の装置。
【０１２７】
条項４
電力システムの（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、電力システム（１００）の定常状態（４２８）動作状況（４２６）及び電力システム（１００）の過渡（４２９）動作状況（４２６）を含む、条項１に記載の装置。
【０１２８】
条項５
電力システムの（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、電力システム（１００）のシミュレートされた正常（４３１）動作状況（４２６）及び電力システムの（１００）のシミュレートされた異常（４３４）動作状況（４２６）を含む、条項４に記載の装置。
【０１２９】
条項６
ハードウェア試験システム（４０８）は、ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対応する電力システムの複数の動作状況（４２６）に対して、電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を試験するよう構成される、条項１に記載の装置。
【０１３０】
条項７
電力システム（１００）のＤＣフィルタにおける共振を減少させるための、電力システム（１００）の安定設計（４３７）のダンピング回路に対する要件（４４７）を確立するよう構成されるＤＣフィルタオプティマイザ（４１０）をさらに含む、条項１に記載の装置。
【０１３１】
条項８
電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）の検証済みシミュレーションモデル（４９１）を確立するよう構成されるモデル検証器（４９０）をさらに含む、条項１に記載の装置。
【０１３２】
条項９
電力システム（１００）は航空機（１０２）の電力システム（１００）である、条項１に記載の装置。
【０１３３】
条項１０
安定した電力システム（１２１０）のための検証済み安定設計（４７５）を確立する方法であって、
電力システム（１００）の初期設計（４１２）を確立することであって、電力システム（１００）の初期設計（４１２）は電力システム（１００）の設計要件（４１４）を満たす、確立することと、
シミュレーションデータ（４２１）を生成するために、電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対して電力システム（１００）の初期設計（４１２）をシミュレートすることと、
シミュレーションデータ（４２１）から、電力システム（１００）の安定設計（４３７）の安定性パラメータ要件（４３６）を確立することと、
電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を、ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために試験することと、
電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）を確立するために、ハードウェア試験データ（４７２）を使用して電力システム（１００）の安定設計（４３７）を検証することと
を含む、方法。
【０１３４】
条項１１
電力システム（１００）の設計要件（４１４）は、電力システム（１００）の電力要件（４１６）、電力システム（１００）の安全性要件（４１８）、及び電力システム（１００）の物理的要件（４１９）から選択される、条項１０に記載の方法。
【０１３５】
条項１２
安定性パラメータ要件（４３６）は、ミドルブルック基準（４４２）、ナイキスト基準（４４４）、ソースインピーダンス（４３８）、負荷インピーダンス（４３９）、及び共振（４４０）から選択される、電力システム（１００）のパラメータに対する要件を含む、条項１０に記載の方法。
【０１３６】
条項１３
電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、電力システム（１００）のシミュレートされた定常状態（４２８）動作状況（４２６）及び電力システム（１００）のシミュレートされた過渡（４２９）動作状況（４２６）を含む、条項１０に記載の方法。
【０１３７】
条項１４
電力システムの（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）は、電力システム（１００）のシミュレートされた正常（４３１）動作状況（４２６）及び電力システムの（１００）のシミュレートされた異常（４３４）動作状況（４２６）を含む、条項１３に記載の方法。
【０１３８】
条項１５
電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を試験することは、ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために、電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対応する電力システム（１００）の複数の動作状況（４２６）に対して、電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を試験することを含む、条項１０に記載の方法。
【０１３９】
条項１６
電力システム（１００）のＤＣフィルタにおける共振を減少させるため、電力システム（１００）の安定設計（４３７）のダンピング回路に対する要件（４４７）を確立することをさらに含む、条項１０に記載の方法。
【０１４０】
条項１７
電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）の検証済みシミュレーションモデル（４９１）を確立することをさらに含む、条項１０に記載の方法。
【０１４１】
条項１８
電力システム（１００）は、航空機（１０２）の電力システム（１００）である、条項１０に記載の方法。
【０１４２】
条項１９
安定した電力システム（１２１０）の設計に対する変更を認可する方法であって、
電力システム（１００）の初期設計（４１２）を確立することであって、電力システム（１００）の初期設計（４１２）は電力システム（１００）の設計要件（４１４）を満たす、確立することと、
シミュレーションデータ（４２１）を生成するために、電力システム（１００）の初期設計（４１２）を電力システム（１００）の複数のシミュレートされた動作状況（４２６）に対してシミュレートすることと、
シミュレーションデータ（４２１）を使用して、電力システム（１００）の安定設計（４３７）の安定性パラメータ要件（４３６）を確立することと、
電力システム（１００）の安定設計（４３７）のハードウェア実装を、ハードウェア試験データ（４７２）を生成するために試験することと、
電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）を確立するために、ハードウェア試験データ（４７２）を使用して電力システム（１００）の安定設計（４３７）を検証することと、
電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）の検証済みシミュレーションモデル（４９１）を確立することと、
検証済みシミュレーションモデル（４９１）を使用したシミュレーションによって、電力システム（１００）の検証済み安定設計（４７５）に対する変更を認可することと
を含む、方法。
【０１４３】
条項２０
電力システム（１００）は、ＡＣ電力を供給するよう構成されるＡＣ電力システム（１０８）と、ＡＣ電力システム（１０８）からＡＣ電力を受け取りＡＣ電力をＤＣ電力へと変換するよう構成されるＤＣ電力システム（１１０）と、ＤＣ電力システム（１１０）からＤＣ電力を受け取るよう構成されて任意の数のモータコントローラを含むＤＣ負荷（１１８）とを含む、条項１９に記載の方法。
【０１４４】
本明細書に記載されたフロー図及びブロック図は、種々の例示的実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装態様のアーキテクチャ、機能性、及び動作を例示している。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、コードのモジュール、セグメント、又は部分を表わしており、一又は複数の特定の論理的機能を実施するための一又は複数の実行可能な命令を含んでいる。いくつかの代替的な実装態様では、ブロックに示された機能は図面に記載の順序で行われなくともよい。例えば、連続して示されている２つのブロックの機能が、含まれる機能によっては、ほぼ同時に実行されても、又は時には逆の順序で実行されてもよい。
【０１４５】
上述した種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明である。さらに、種々の実施形態は、他の実施形態に照らして別の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び、他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために、選択及び記述されている。
【符号の説明】
【０１４６】
２００    電力システム
２０２    発電機
２０３    発電機分配線
２１１    負荷分配線
２１５    分配線
３００    ＤＣ電力システム
３０２    ＡＣ電力システム
３０３    線
３０５    線
５０６    平衡電圧レベル
５１０    動作不安定な領域
６００    ソースインピーダンス大きさ限度
７００    ソースインピーダンス位相境界
８１０    電圧リップル周期
１１００      航空機の製造および点検方法
【図１】
2015019566.tif 000003
【図２】
2015019566.tif 000004
【図３】
2015019566.tif 000005
【図４】
2015019566.tif 000006
【図５】
2015019566.tif 000007
【図６】
2015019566.tif 000008
【図７】
2015019566.tif 000009
【図８】
2015019566.tif 000010
【図９】
2015019566.tif 000011
【図１０】
2015019566.tif 000012
【図１１】
2015019566.tif 000013
【図１２】
2015019566.tif 000014
【外国語明細書】
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