(57)【要約】  ＤＣ給電ネットワークを安定化する方法であって、ネットワークは電圧源の端子に並列に接続された電気的負荷に電力供給するＤＣ電圧源を有し、そのそれぞれは電流または電圧の設定点を受領することになり、当該方法は、ネットワークが各負荷の端子で生成される仮想安定化インピーダンスによって負荷に適用される設定点を調整することによって安定化され、当該仮想インピーダンスは求められる各種動作点でネットワークを安定化するためにサイズ設定されること、ならびに少なくとも１つの負荷が非アクティブまたは障害発生状態および負荷の安定化が非アクティブの状態を含む、ネットワークの所定の各種構成で、各仮想インピーダンスが対応する負荷の設定点に作用する非線形調整ループにより生成されることを特徴とする。
2014531889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ給電ネットワーク（１０）を安定化する方法であって、ネットワークは電圧源の端子に並列に接続された電気的負荷（１２、１８、２４）に電力供給するＤＣ電圧源（１１）を有し、そのそれぞれが電流または電圧の設定点を受領し、当該方法は、ネットワークが各負荷の端子で生成される仮想安定化インピーダンスによって負荷に適用される設定点を調整することによって安定化され、当該仮想インピーダンスが求められる各種動作点でネットワークを安定化するためにサイズ設定されること、ならびに少なくとも１つの負荷が非アクティブまたは障害発生状態および負荷の安定化が非アクティブの状態を含む、ネットワークの所定の各種構成で、各仮想インピーダンスが対応する負荷の設定点に作用し、ネットワークが不安定になる設定点のしきい値を上げるために、負荷の設定点に重ね合わせるための安定化信号ｐｖ（ｔ）を生成するのに適した非線形調整ループの安定化ブロックにより生成されることを特徴としており、安定化信号は次のタイプ、
ｐｖ（ｔ）＝ｖｓ（ｔ）．Ｃｖ．ｄｖｓ／ｄｔ
または
ｐｖ（ｔ）＝Ｋ．ｖｓ２−Ｘ３
であり、ここで、
ｖｓは負荷の端子での電圧を表し、ＣｖおよびＫは仮想安定化インピーダンスを定義するパラメータで、さらにＸ３は、入力として信号Ｋ．ｖｓ２を受けるカットオフ周波数ｗｃのフィルタからの出力信号で、
パラメータＣｖまたはＫを増大させ、安定化信号を増大させると、負荷の設定点のしきい値が上がり、ネットワークの安定化を保証する、方法。
【請求項２】
各調整ループがタイプＫ．ｆ（ｘ）の出力信号を生成する非線形調整関係を使用し、ここで、ｘは負荷の制御変数で、Ｋは負荷固有の補正係数で、補正係数（Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ）が、
ａ）給電ネットワークの数学モデルを定義し、当該モデルが負荷およびネットワークの安定性を保証するため、上述の補正定数（Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ）を含む方程式を備えるステップと、
ｂ）特に、ネットワークの再構成や少なくとも１つの負荷に障害が発生する場合に、ネットワークを安定な状態に保つのに満足される制約を定義するステップと、
ｃ）所定のベクトルが上述の制約を満たすことを確認し、ベクトルを安定化するための目的関数を計算するための最適化アルゴリズムによって補正定数の最適なベクトル（Ｘ０）を決定するステップとを行い、次いで、条件を満たし、可能な最小の補正係数を有するベクトルが得られるまで、当該ステップを繰り返すことによって決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
満足される制約が、補正係数のため、および
ネットワークが再構成される場合、
少なくとも１つの負荷の安定性に障害が発生する場合、
ネットワークに固有のパラメータの値の所定の変動または不正確さの場合に安定性を維持するための値の受容可能な範囲を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
数学モデルが、１つ以上の負荷のない、および／または１つ以上の負荷のための安定化のないネットワークを特徴付ける方程式を含むことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
最適化アルゴリズムが、ベクトルを使用する目的関数の計算と、補正係数が可能な限り最小である別のベクトルを使用する同じ関数の計算とを比較するために機能し、次いで、考慮中のベクトルが可能な限り最小の係数を有するベクトルと同一になるまで、当該ステップを繰り返すことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
電圧源の端子に並列に接続され、それぞれが電流または電力設定点を受領する電気的負荷（１２、１８、２４）に電力供給するＤＣ電圧源（１１）を備えるＤＣ型給電ネットワーク（１０）であって、ネットワークは、非線形調整ループに装備された安定化ブロック（２８）によって負荷に適用された設定点を調整することで安定化され、各安定化ブロックが負荷の仮想安定化インピーダンスを生成するために機能し、対応する負荷の端子で電圧を測定するための手段に接続された入力および設定点を送出するための手段にも接続された加算回路（３６）により、負荷の設定点を適用するための端子に接続された出力を有することを特徴とする、ネットワーク。
【請求項７】
安定化ブロック（２８）がローパスフィルタ（３２）および減算器（３４）を備え、フィルタの入力が上述の測定手段に接続されており、出力が測定手段から来る信号からフィルタの出力信号を差し引きするための減算器に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載のネットワーク。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の給電ネットワーク（１０）を含むことを特徴とする、航空機などの輸送手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高電圧直流給電（ＨＶＤＣ）ネットワークまたはサブネットワークなど、ＤＣ電圧バスを有する直流（ＤＣ）給電ネットワークまたはサブネットワークを安定化する方法に関する。ネットワークは、航空機または道路車両などの乗客輸送手段に見られる場合や工場などの建造物に電力を供給する場合がある。本出願では、「サブネットワーク」という用語は、大規模な給電ネットワークの一部を形成するローカルネットワークを指すために使用される。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣネットワークまたはサブネットワークには通常、コンバータ（例えば、インバータ、アクチュエータ、蓄電ソース（スーパーコンデンサ）、永久磁石同期機などを備えるタイプのもの）などの複数の電気的負荷に電力供給するＤＣ電源を備え、当該負荷は電源の端子に並列に接続され、負荷のぞれぞれは電流または電力の設定点を受領することになる。したがって、各負荷は、機器の異なる部分に対応しており、他の負荷と通信リンクを有する必要はまったくなく、おそらく、それ自体の独立した有効な負荷制御を有している。
【０００３】
ＤＣネットワークまたはサブネットワークは、ＤＣネットワークおよび当該負荷の安定を確保することに関連付けられた制約の増加した重要性の点で、配電されるＡＣネットワークとは異なる。ネットワーク自体と同時に負荷は普通、それぞれのインピーダンスが安定したネットワークが得られるように、サイズ設定される必要がある。
【０００４】
ＤＣネットワークは、負荷の端子での電圧または電流信号が時間とともに増大する振幅で発振する場合、動作点で不安定である。
【０００５】
能動的方式または受動的方式でネットワークまたは負荷を安定化することが知られている。
【０００６】
ネットワークの負荷の受動的安定化とは、ネットワークの安定化条件を満たすためにインピーダンスをサイズ設定することである。このことは、ネットワークが各種構成で安定化できるように、ネットワークの受動素子（抵抗およびコンデンサ）をかなり過大サイズ設定することにつながる。当該解決策は、ネットワークのサイズや重量の増大を引き起こす場合があるので、必ずしも満足できるものではなく、この点で、ネットワークが特に航空機の搭載ネットワークである場合には、大きな問題となる。その上、そのような過大サイズ設定は、例えば、フィルタのカットオフ周波数などの、最初に指定された特定の制約に適合しない可能性もある。さらに、負荷を受動的方式で安定化されるようなネットワークに追加すると、ネットワークに追加された負荷がそれ自体安定している場合でも、ネットワークが不安定になる場合もある。このことは、それ自体の負荷の安定性がこれらの負荷を含むネットワークが安定であることを保証するものではないことを示しており、その理由は、負荷が共通バスを介して相互接続される方法により、ネットワークが不安定になる場合があるからである。ネットワークを安定化する別の受動的技術は、負荷の基準設定点に飽和を組み込むことによって、負荷がネットワークから特定量の電力より多くを確実に消費しないようにすることである。
【０００７】
Ｃｅｓｐｅｄｅｓら著「Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄ  ｂｙ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｄａｍｐｉｎｇ」（ＡＰＥＣ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ）２０１０、第２６回年次ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２１７４〜２１８０ページ）という記事では、ネットワークにフィルタを追加することによって負荷の受動的に安定化する方法が記述されており、それによって、ＤＣバスの減衰を増大させ、したがって安定性が増大することになる。
【０００８】
専用ネットワークでの負荷の能動的安定化とは、ネットワークの安定化を増大するために制御設定点を変更することである。しかしながら、当該解決策は、１つの負荷のみ有する単純なネットワークに当てはまるので、限定されている。
【０００９】
Ａｗａｎら著「Ａｃｔｉｖｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｐｏｏｒｌｙ  ｄａｍｐｅｄ  ｉｎｐｕｔ  ｆｉｌｔｅｒ  ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ  ａ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄ」（Ｐｒｏｃ．  ＥＣＣＥ’０９）という記事では、ネットワークの負荷を能動的に安定化する方法が記述されており、回路条件に基づく特定の状態フィードバックを提案している。さらに、集中的方式で複数の負荷を有するネットワークを安定化することが知られている。次いで、ネットワークは、ネットワーク全体に関する情報を取得し、負荷のそれぞれに対する安定化信号を含むベクトルを生成する安定化要素を有し、それによって、ネットワークは全体として安定化する。
【００１０】
Ｌｉｕら著「Ａｃｔｉｖｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ＨＶＤＣ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄｓ」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２００８、５４、Ｎｏ．６）という記事では、ローカル安定装置を実装することによる負荷の能動的安定化が記述されている。
【００１１】
しかしながら、負荷または給電ネットワークを能動的に安定化するための従来技術の解決策のどれも、十分には満足いくものでなない。その理由は、ネットワークの負荷のいずれかに障害が発生する場合やネットワークが再構成されるような場合に、ネットワークの安定化が必ずしも継続しないことが認識されているからである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】”Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄ  ｂｙ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｄａｍｐｉｎｇ”  ｂｙ  Ｃｅｓｐｅｄｅｓ  ｅｔ  ａｌ．  ｉｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ  （ＡＰＥＣ），２０１０，ｔｗｅｎｔｙ−ｓｉｘｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．２１７４−２１８０
【非特許文献２】”Ａｃｔｉｖｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｐｏｏｒｌｙ  ｄａｍｐｅｄ  ｉｎｐｕｔ  ｆｉｌｔｅｒ  ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ  ａ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄ”  ｂｙ  Ａｗａｎ  ｅｔ  ａｌ．，ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ＥＣＣＥ’０９
【非特許文献３】”Ａｃｔｉｖｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ＨＶＤＣ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏａｄｓ”  ｂｙ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，５４，Ｎｏ．６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は特に、単純、効果的、および安価な方式で当該欠点を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ＤＣネットワークまたはサブネットワーク向けに、能動的かつ非集中化された安定化方法を提供する。
【００１５】
このため、本発明はＤＣ給電ネットワークを安定化する方法を提供し、ネットワークは電圧源の端子に並列に接続された電気的負荷に電力供給するＤＣ電圧源を有し、そのそれぞれは電流または電圧の設定点を受領することになり、当該方法は、ネットワークが各負荷の端子で生成される仮想安定化インピーダンスによって負荷に適用される設定点を調整することによって安定化され、当該仮想インピーダンスは求められる各種動作点でネットワークを安定化するためにサイズ設定されること、ならびに少なくとも１つの負荷が非アクティブまたは障害発生状態および負荷の安定化が非アクティブの状態を含む、ネットワークの所定の各種構成で、各仮想インピーダンスが対応する負荷の設定点に作用する非線形調整ループにより生成されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の別の特徴によると、各仮想インピーダンスは、対応する負荷の設定点で動作し、ネットワークが不安定になる設定点のしきい値を上げる目的で、負荷の設定点を重ね合わせるための安定化信号ｐｖ（ｔ）を生成するのに適した非線形調整ループの安定化ブロックにより生成され、当該安定化信号は次のタイプからなっている。
【００１７】
ｐｖ（ｔ）＝ｖｓ（ｔ）．Ｃｖ．ｄｖｓ／ｄｔ
または
ｐｖ（ｔ）＝Ｋ．ｖｓ２−Ｘ３
ここで、ｖｓは負荷の端子での電圧を表し、ＣｖおよびＫは仮想安定化インピーダンスを定義するパラメータであり、さらにＸ３は、入力として信号Ｋ．ｖｓ２を受けるカットオフ周波数ｗｃのフィルタからの出力信号であり、
パラメータＣｖまたはＫを増大させ、安定化信号を増大させると、負荷の設定点のしきい値または負荷によって消費される最大電力のしきい値が上がり、ネットワークの安定化が保証される。
【００１８】
Ｃｖは仮想静電容量を表し、Ｋは１／Ｒに等しい補正係数なので、１／Ｋは仮想抵抗を表す。したがって、ＣｖおよびＫは負荷の端子で生成される仮想インピーダンスを定義するパラメータである。
【００１９】
本発明の場合、ＤＣネットワークは、マルチブロック安定化システムを所定位置に配置することにより、非集中化された方法により安定化される。当該方法の原理は非集中化された構造を使用して、マルチブロック安定化システムをＤＣネットワークに所定位置に配置することである。システムは、システムの各負荷に装備された複数の独立したローカル安定化ブロックから構成される。このようにして、各負荷の前でシステムを減衰することが可能であり、それによって、不安定化のソースをローカルで限定する。これによって、ネットワークを全体として安定化することが可能である。この方法の非集中化された態様は、システムを信頼できるものにすることに寄与する。各安定化ブロックは他から独立しており、ネットワークでローカルに配置され、当該ブロック間を接続する必要はまったくなく、いずれかのブロックに障害が発生しても他には影響しない。その上、システムが特定の障害シナリオで安定状態を保つことを保証するような方式で、ブロックのセットをサイズ設定することも可能である。
【００２０】
各調整ループではタイプＫ．ｆ（ｘ）の出力信号を生成する非線形調整関係を使用することが好適であり、ここで、ｘは負荷の制御変数で、Ｋは負荷固有の補正係数であり、補正係数（Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ）は次のステップを行うことによって決められる。
【００２１】
ａ）給電ネットワークの数学モデルを定義するステップであって、当該モデルは、負荷およびネットワークの安定性を保証するため、上述の補正定数（Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ）を含む方程式を備えているステップ、
ｂ）特に、ネットワークの再構成や少なくとも１つの負荷に障害が発生する場合に、ネットワークを安定な状態に保つのに満足される制約を定義するステップ、
ｃ）所定のベクトルが上述の制約を満たすことを確認し、ベクトルを安定化するための目的関数を計算するための最適化アルゴリズムによって補正定数の最適なベクトルを決定するステップであって、次いで、制約が十分なものであることを満たすベクトルが得られるまで、当該ステップを繰り返すことで決められる。
【００２２】
本発明の方法によって、ＤＣネットワークまたはサブネットワークがネットワークまたはサブネットワークの負荷を安定化することによって安定化されることを確実にすることが可能になり、ネットワークの構成および／または障害に関係なく、定義された動作点で、そのように行われる。各負荷の安定化では、ネットワーク全体の安定化に対する各負荷の影響を考慮に入れる。本発明の方法により、ネットワークの受動素子の過大サイズ設定を回避すること、または各負荷の上流の仮想インピーダンス（例えば、静電容量または抵抗）を生成することによりわずかな程度のみ、受動素子を過大サイズ設定することが可能であり、それによって、負荷が安定化され、さらにネットワーク全体も安定化されることが可能である。この仮想インピーダンスの目的は、ネットワークまたは負荷の端子で生成される外乱を減衰し、求められる各種の動作点で、当該所定の各種ネットワーク構成において、そして少なくとも１つの負荷に障害が発生した場合（すなわち、負荷の機能停止または故障）にネットワークを安定化するような方式で「サイズ設定される」ことである。
【００２３】
各負荷の端子で生成される仮想インピーダンスは、非線形関係および事前に定義された補正係数によって負荷の制御設定点を調整することによって得られる。負荷のすべてに最適な補正定数を含むベクトルは、上述の制約が満足され、目的関数が達成されることが可能であるように決定される。
【００２４】
一例として、ステップａ）は、ネットワークの非線形モデルを定義し、動作点付近で線形化するか、またはＪａｃｏｂｅａｎを表現することである。
【００２５】
ステップｂ）で満足される制約には、補正係数ならびにネットワークが再構成される場合、少なくとも１つの負荷の安定化に障害が発生する場合、およびネットワーク固有のパラメータの値に変動や不正確さがある場合に安定化を維持するための受容可能な範囲の値を含む場合がある。
【００２６】
ネットワーク固有のパラメータの値の変動または不正確さを考慮に入れることによって、安定性のためのロバスト性の許容範囲および安全性の許容範囲を定義することが可能である。
【００２７】
数学モデルには、１つ以上の負荷のない、および／または１つ以上の負荷のための安定化のないネットワークを特徴付ける方程式が含まれることが利点となる。
【００２８】
したがって、安定化はリアルタイムに構成を識別することなく、さらに使用される調整／安定化パラメータを変更することなく、ネットワークの故障および再構成に対して堅牢である。
【００２９】
一例として、ステップｃ）で使用される最適化アルゴリズムでは、ベクトルを使用する目的関数の計算と、補正係数が可能な限り最小である別のベクトルを使用する同じ関数の計算とを比較でき、次いで、考慮中のベクトルが定義された目的関数を最小化するまで、当該ステップを繰り返す。これは、設計者により求められる方式でネットワークを安定化するための動作を導くような方式で選択される（例えば、アクチュエータには最小、蓄電ソースには最大）。制約の下で最適化のために任意のアルゴリズムを使用することができる（遺伝的、傾斜法など）。
【００３０】
本発明はさらに、電圧源の端子に並列に接続された電気的負荷に電力供給する電圧源を備えるＤＣタイプの給電ネットワークを提供し、そのそれぞれは電流または電力設定点を受領するように設計され、ネットワークは、各負荷が負荷の端子で電圧を測定するための手段に接続された入力および設定点を送出するための手段にも接続された加算回路を介して、負荷設定点を適用するための端子に接続された出力を有する安定化ブロックによって設定点を調整することで安定化されることを特徴としている。
【００３１】
本発明では、ローカル安定化ブロックが各負荷の調整ループに装備されている。負荷がローカルに複数の安定化ブロックを有しているということは、ネットワークに単一の安定化ブロックを組み込み（集中的安定化）、次にブロックは測定値のすべてをブロックに配信するための大量のセンサーに接続される必要があるはずであるものに比べ、情報（測定値、安定化信号基準値）を送信するために必要なケーブル配線の削減につながる。ネットワークにローカル安定化ブロックを組み込むことでさらに、関係するセンサーの数を削減することができ、その理由は、負荷の端子では電圧のみが必要とされるからである。
【００３２】
安定化ブロックは電圧の高周波成分を抽出し、すなわち、ＤＣ成分を除去する必要がある。一例として、フィルタリングはローパスフィルタおよび減算器により行われることができ、フィルタの入力は上述の測定手段に接続されており、出力は測定手段から来る信号からフィルタの出力信号を差し引きするための減算器に接続されている。変形形態では、ハイパスまたはバンドパスフィルタも使用することが可能である。
【００３３】
本発明の一実施形態では、各仮想インピーダンスは、非線形状態フィードバックを生成し、対応する負荷の設定点で重ね合わせられることによってコンバータに転送される安定化ブロックにより、負荷（例えば、インバータ、バック回路、ブースト回路など）に電力供給するコンバータにより生成される。安定化ブロックは、ネットワークが不安定になり、負荷によって消費される場合のある最大電力のしきい値を上げるために、負荷の設定点で重ね合わせるための安定化信号ｐｖ（ｔ）を生成するために適しており、安定化信号は次のタイプからなっている。
【００３４】
ｐｖ（ｔ）＝ｖｓ（ｔ）．Ｃｖ．ｄｖｓ／ｄｔ
または
ｐｖ（ｔ）＝Ｋ．ｖｓ２−Ｘ３
ここで、ｖｓは負荷を制御する電力コンバータの端子での電圧を表し、ＣｖおよびＫは仮想安定化インピーダンスを定義するパラメータで、さらにＸ３は、入力として信号Ｋ．ｖｓ２を受けるカットオフ周波数ｗｃを有するフィルタからの出力信号であり、
パラメータＣｖまたはＫを増大させ、安定化信号を増大させると、ネットワークから負荷によって消費される場合のある最大電力のしきい値が上がり、負荷とネットワーク間の相互作用に対する安定化が保証される。
【００３５】
次いで、給電ネットワークの上記で定義された数学モデルは安定化状態のフィードバックとともに提供されることができる。
【００３６】
本発明はさらに、上述の安定化された給電ネットワークを含むことを特徴とする、航空機などの輸送手段も提供する。
【００３７】
本発明は、限定するものではない例示的な方法で作成された次の記述を読み、添付図面を参照することで、より良く理解されることができ、本発明の他の詳細、利点、および特徴も明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＤＣ電圧源および３つの負荷を有するＤＣ給電ネットワークのレイアウトを示す図である。
【図２】電圧源および端子で仮想インピーダンスＺを生成することによって能動的に安定化される単一の負荷を有する単純化されたＤＣ給電ネットワークを示す図である。
【図３】図１と類似し、負荷を安定化するための仮想インピーダンスを生成するための３つのローカル安定化ブロックを備えるＤＣ給電ネットワークを示す図である。
【図４ａ】ＤＣネットワークの負荷を安定化するためのブロックを示す図である。
【図４ｂ】ＤＣネットワークの負荷を安定化するためのブロックを示す図である。
【図５】本発明の方法のステップを示すブロック図である。
【図６】本発明の方法のステップを示すブロック図である。
【図７】図１のネットワークの３つの負荷が不安定な場合、電力供給ステップに応じ、３つの負荷でのＤＣバス電圧の変動を示すグラフである。
【図８】図３のネットワークの３つの負荷が安定化されている場合に、電力供給ステップに応じ、３つの負荷でのＤＣバス電圧の変動を示すグラフである。
【図９】本図の例にて、図３のネットワークの負荷の２つのみが安定化され、障害が発生した負荷の１つで安定化関数を使用する場合の、３つの負荷でのＤＣバス電圧の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
最初に、航空機などの乗客輸送手段に搭載するのに適したＤＣ給電ネットワーク１０を示す図１を参照すると、ネットワークは異なる３つの負荷の入力端子に並列に接続された出力端子を備えるＤＣ電圧源１１を有している。
【００４０】
第１の負荷１２は、従来のｄ−ｑベクトル制御を介してトルク制御を伴う３相インバータ１６により電力供給される永久磁石動同期機１４（ＰＭＳＭ）を備えている。
【００４１】
第２の負荷１８は、単一の抵抗２２に電力供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２０を備え、ユニットは、これがネットワークからの十分に制御された電力を消費する負荷に提供するように調整された電源である。
【００４２】
第３の負荷２４は、電気的に双方向である別のＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介してネットワークに接続されたスーパーコンデンサ（ＳＣ）である。ユニットはさらに、調整された電源である。したがって、ＳＣとネットワーク間で電力の交換を制御することが可能である。
【００４３】
ＤＣバスの電圧はｖｎで、３つの負荷の端子での電圧はそれぞれ、ｖ１、ｖ２、およびｖｎである。
【００４４】
本発明のＤＣネットワークまたはサブネットワークは例えば、電気ブレーキ作動コントローラ（ＥＢＡＣ）タイプ、電気着陸ギアシステム（ＥＬＳ）サブネットワーク、または電気フライト制御システム（ＥＦＣＳ）のユニット、プライムタイプの主な分散ユニットなどとすることができる。
【００４５】
ネットワーク１０の負荷は、一定の電力での動作を前提とすることができるほど十分にサーボ制御されている。入力電圧Ｖｅはさらに完全に一定であることも前提とされている。負荷の安定度は、３つすべての負荷がネットワークに同時に接続される場合の状態を処理する前に、個別に検討されることができる。各負荷の安定度は、カスケード接続された構成（１つの負荷）向けのシステムのオープンループ伝達関数（ＯＬＴＦ）のナイキスト周波数プロットを検討することによって検討されることができる。ネットワーク全体（３つの負荷）の安定性は、伝達関数の分母のゼロを調査することによって評価され、各負荷に対して、これは、入力電圧Ｖｅ（ｖｓ／Ｖｅ）と比べた、負荷（ｖ１、ｖ２、またはｖｎ）の端子の両端の電圧ｖｓの比率の伝達関数である。以下で説明されるように、得られる結果はシミュレーションによって確認されることができる。
【００４６】
上述のとおり、ネットワークの電気的構成は、負荷の制御設定点（例えば、電力）が特定のしきい値を超過する場合に、不安定になる場合がある。この電力限界は、ネットワークの構造およびネットワークの内容、すなわち、構成するパラメータの値によって定義される。コンデンサ、抵抗、またはインダクタなどの受動素子の値は必ずしも制御可能および／または一定とは限らない複数のパラメータに応じて変動することが知られている。例えば、システムの電気特性に影響する、温度の変動または経年劣化について考慮が行われる場合がある。したがって、このことは不安定な状態を引き起こす場合のあるシステムの安定化特性の変化につながる。この厄介な現象に対処するために、本発明では、負荷の基準設定点で重ね合わされ、したがって、システムの完全な安定性を保証またはシステムの安定度を改善することを可能にする「安定化」信号を生成する適切なコマンドを定義することを提案している。これらの信号は、ユーザーまたは当初の動作点により求められる設定点の妨害または変更を回避するために、定常条件でゼロであることが利点となる。
【００４７】
負荷の設定点パラメータを変更すると、ネットワークの動作点も変わることになる。言い換えれば、ネットワークの各動作点に対して、設定点パラメータが各種負荷に対して定義される。例えば、動作点はｉｑ＝７アンペア（Ａ）、Ｐ２＝５００ワット（Ｗ）、Ｐｓｃ＝０Ｗからなるに対応するように定義される。
【００４８】
本発明の方法により、ネットワークの受動素子の過大サイズ設定を、各負荷の上流の仮想インピーダンスＺ（例えば、静電容量または抵抗）を生成することによって、わずかな程度にしたり、あるいはまったくサイズ設定せずにすることが可能になり、それによって、負荷およびネットワーク全体が安定化されることが可能になる（図２）。この仮想インピーダンスの目的は、ネットワークまたは負荷の端子で生成されるあらゆる外乱を減衰し、求められる各種の動作点で、当該所定の各種ネットワーク構成において、そして少なくとも負荷の１つに障害が発生した場合（すなわち、機能停止または故障）にネットワークを安定化するような方式で「サイズ設定される」ことである。
【００４９】
本発明によると、各負荷の安定化インピーダンスは、設定点を制御し、安定化を提供するために負荷の設定点ループに直接作用する安定化ブロック２８（図３）により生成され、詳細には次のことによる：
要求された各種動作点間の設定点での変動を調整する、
安定化ブロックの少なくとも１つが動作していない場合に、ネットワークが安定していることを確認する、
負荷の少なくとも１つが切断している場合（ネットワークの再構成）に、ネットワークが安定していることを確認する。
【００５０】
図４ａの安定化ブロック２８は、負荷の端子で仮想抵抗を生成するために機能する。ブロック２８は、信号Ｕを生成するために、安定化信号の振幅に直接比例する利得または補正係数Ｋ（１／Ｒに等しい）により、負荷の端子の両端で測定されたとおり電圧ｖｓを乗算するための電圧乗算器手段３０を備えている。カットオフ周波数ｗｃを有するローパスフィルタ３２の入力は手段３０の出力に接続されており、したがって、信号Ｕを受信する。フィルタ３２からの出力信号Ｘ３は減算器３４により信号Ｕから差し引きされる。減算器３４からの出力信号Ｐｖは、負荷に接続された出力を有する加算回路３６により負荷の設定点信号Ｐｓ０に加えられる。
【００５１】
カットオフ角周波数ｗｃは、電圧変動がローカル安定化装置にのみ認識されるようにサイズ設定され、ＤＣ成分は除去される。選択された数値は、ネットワークの相互接続フィルタによって生成される共振周波数に隣接した周波数のすべては、全体として、各ローカル安定化回路により考慮されることが可能である必要があるということを反映している必要がある。図４ｂで示されている安定化ブロック２８’の変形実施形態は、負荷の端子の両端で仮想静電容量Ｃｖを生成するために機能する。当該ブロック２８’はさらに、入力としてＤＣバス電圧ｖｓを受け取り、ｖｓｌｆと書かれた出力を提供するカットオフ周波数ｗｃを有するローパスフィルタ３２も備えている。減算器３４は、信号ｖｓからフィルタ処理された信号ｖｓｌｆを差し引きするために機能する。減算器３４からの出力信号は、利得ｗｃの乗算器手段３５により、ローパスフィルタの角周波数により乗算される高周波発振に対応する。手段３５からの出力信号および信号ｖｓｌｆは、負荷の端子で生成される仮想静電容量Ｃｖに応じて調整された電力信号ｐｖを生成するために、追加の乗算器手段３７に送信される。
【００５２】
図２（ここで、Ｐｓ＝Ｐｓ０は動作点（ｉｅ０、ｖｓ０）での負荷の入力または設定点電力で、Ｐｓ０＝ｖｓ０．ｉｅ０は一定であるものと考えられる）で示されるような負荷のＤＣバス電圧の安定化を検討するための数学モデルは次のように表現される場合がある：
【００５３】
【数１】
2014531889.tif 000003
ここで、Ｌｆはインダクタンスを表し、すなわち、電圧源Ｖｅによって配電される電流を表し、ｒｆは抵抗を表し、ｖｓは負荷の端子の両端間の電圧を表し、Ｖｅは電圧を表し、ＣまたはＣｆはＬＣフィルタを形成する、インダクタンスＬｆと組み合わせる静電容量を表す。
【００５４】
このモデルを単純化するために、負荷の制御は有効であり、そのため、ＤＣバス電圧の変動は負荷の制御された電流に対してほとんどなく、または影響を与えないことを前提とする。
【００５５】
図２に示された負荷の信号の安定性の分析は、動作点付近でローカルに線形化される数学モデルの極を調査することにより始められることができる。このことは、安定した動作点のために受容可能な最大負荷電力を付与する次の条件につながる：
【００５６】
【数２】
2014531889.tif 000004
ここで、ｖｓ０は考慮中の動作点の場合の負荷の端子の両端の電圧である。
【００５７】
負荷の電力設定点（Ｐｓ０）がＰｓ０ｍａｘに達する場合、負荷はもはや安定していない。したがって、Ｐｓ０ｍａｘは設定点Ｐｓ０で到達されてはならないしきい値を表す。上記の方程式から理解可能なように、Ｐｓ０ｍａｘは静電容量Ｃに直接比例している。この静電容量を増大させ、追加の仮想静電容量を負荷の端子に追加することにより、しきい値Ｐｓ０ｍａｘを増大させることが可能になる。
【００５８】
実際のところ、この仮想静電容量は電力設定点Ｐｓへの追加の電力Ｐｖの投入によって生成され、この追加の電力は次の方程式を満たし、安定化ブロックによって配信される負荷安定化信号を表す（Ｐｖ＝０の場合、負荷は安定化されない）：
【００５９】
【数３】
2014531889.tif 000005
ここで、Ｃｖは安定化ブロックによって負荷の上流に生成される仮想静電容量で、ｉｖは静電容量を通過する電流である。
【００６０】
インピーダンスに対する安定化ブロックの影響を知るために、上記モデルの負荷の端子で、追加の電流ｉｖを取り込む必要がある。このため、モデルではＤＣバス電圧（ｖｓ）の測定のフィルタ処理された派生物を組み込み、このモデルは次のタイプからなる：
【００６１】
【数４】
2014531889.tif 000006
【００６２】
これらの方程式は、安定化ブロックによって安定化された場合の図２のネットワークの数学モデルを表し、当該状態変数は次のとおりである：
【００６３】
【数５】
2014531889.tif 000007
さらに、動作点（ｉｓ０、ｖｓ０）に対して次のパラメータを伴う：
【００６４】
【数６】
2014531889.tif 000008
ここで、一次フィルタには、ｖｓｌｆは追加の状態変数である。
【００６５】
上述の状態変数ｘ１、ｘ２、およびｘ３は、ネットワークまたはネットワークデータの物理的に測定可能なパラメータの関数である。
【００６６】
負荷を安定化するためにはさらに、次の安定化関係を提案することも可能であり、ここで、Ｋは負荷を安定化するために定義される補正係数（１／Ｋは仮想抵抗を表し、Ｋは１／Ｒに等しい）である。
【００６７】
Ｕ＝Ｋ．ｖｓ２およびｐｖ（ｔ）＝ｖｓ２−Ｘ３
（図４ａを参照）、ここで、ｐｖ（ｔ）＝Ｋ．ｖｓ２−Ｘ３は大信号のために図４ａ構成で負荷を安定化するための信号を表しており、当該信号は所定の動作点付近でＫ．ｆ（ｘ）形式で表現される。
【００６８】
パラメータＫの決定は特に、ネットワークのアーキテクチャおよびネットワークの有効な負荷の数に応じて異なる。当該パラメータは第１にネットワークを定義する行列のセットを解くことにより、第２に求められる各種動作点、可能な各種構成、および負荷に対する動的パフォーマンスの影響を最小化するための条件に応じて決定される。
【００６９】
安定化関係では、信号の減衰を組み込み、非減衰発振は消滅する必要があるということを考慮に入れる。この減衰は動作点付近でのみ必要なので、図４ａおよび図４ｂで示されているように、次に適したフィルタ、例えばローパスフィルタが続く場合がある。
【００７０】
図３のネットワークは、所定の動作点でモデル化され線形化される。当該ネットワークはそこに追加された本発明の安定化ブロックを伴う図１のネットワークに対応し、各ブロックはネットワーク内で負荷を安定化するような方式で結合される負荷の制御設定点を調整するために機能する。
【００７１】
ＤＣネットワークの線形数学モデルは、次の行列（Ｍｓｏｕｎｄ）により定義される場合があり、ここでパラメータＫ１、Ｋ２、およびＫｓｃはそれぞれ、第１、第２、および第３負荷の補正係数を表す。
【００７２】
【数７】
2014531889.tif 000009
【００７３】
目的関数は、以下でより詳細に記述される制約に応じてネットワークを安定化するために決定される。この目的関数は次の方程式によって表現されることができる：
【００７４】
【数８】
2014531889.tif 000010
【００７５】
制約は、システムの安定性を保証するために機能する。制約は、各種構成のシステムの状態行列の固有値λの実数部分に課される。制約はローカルにおいて動作点付近で有効であり、２つの電力範囲により付与されたドメインＤに対応する動作点のすべての安定性が調査され、当該範囲は次の関係によって定義される：
【００７６】
【数９】
2014531889.tif 000011
さらに、これは次の環境向けに行われる：
ａ）３つの安定化装置から少なくとも２つが有効（３つの内の１に障害が発生している可能性）である、
ｂ）システムの分岐の１つの接続解除（安全のための自動接続解除）。
【００７７】
障害発生シナリオでは、したがって、事象および最適化を管理するアルゴリズムによってシステムに暗示するものが考慮に入れられ、当該アルゴリズムは、収束するために何とかする場合、考慮中の環境すべてでの安定化を確保する安定化ブロックをサイズ設定するために機能する。ドメインの動作点のすべてでのローカル安定化を確保することは、当該ドメイン全体の大信号の安定化を確保することに対応するものではないことが思い起こされる必要がある。
【００７８】
考慮される他の制約は、ネットワークが再構成される状況、例えば、ネットワークの分岐に障害が発生する場合に関係する。
【００７９】
次の行列Ｍｆａｉｌｕｒｅ１は、第１の負荷の１つの分岐が、例えば、図３の点Ｏ１でオープンである場合の、ネットワークの数学モデルである。
【００８０】
【数１０】
2014531889.tif 000012
次の行列Ｍｆａｉｌｕｒｅ２は、第２の負荷の１つの分岐が、例えば、図３の点Ｏ２でオープンである場合の、ネットワークの数学モデルである。
【００８１】
【数１１】
2014531889.tif 000013
次の行列Ｍｆａｉｌｕｒｅｓｃは、第３の負荷の１つの分岐が、例えば、図３の点Ｏ３でオープンである場合の、ネットワークの数学モデルである。
【００８２】
【数１２】
2014531889.tif 000014
ロバスト性の基準を組み込むため、行列Ｍｓｏｕｎｄ、Ｍｆａｉｌｕｒｅ１、Ｍｆａｉｌｕｒｅｓｃ、およびＭｆａｉｌｕｒｅ２の固有値の実数部分は、ＲＭと書かれた厳密に負の値未満である必要がある。これによって、パラメータ値の可能性のある変動または不正確さを考慮に入れる安全のための許容範囲が提供される。最終的に、満足される制約が次の関係によって付与される：
【００８３】
【数１３】
2014531889.tif 000015
【００８４】
方程式の形で表現される他のいずれかの制約もアルゴリズムで考慮に入れられることができる。
【００８５】
システムの線形化によって、Ｋの各種値に作用することによってシステムの固有値を定義することが可能になり、各極の実数部分は負にされ（これにより、線形化点付近のドメインの安定化を保証する）、システムのロバスト性の許容範囲を増大するために−５未満にされることは利点となる。
【００８６】
その後、例えば、求められる各種動作点、各種の可能な構成、負荷に対する動的パフォーマンスの影響を最小限にするための条件に応じて、当該条件のすべてを満たすＫの各種値がネットワークの安定性を確保するために決定される。
【００８７】
図５は、ＤＣネットワーク内で負荷を安定化するために、負荷の設定点に適用される補正係数を決定するための本発明の方法のステップを高度に略式図示したものである。当該図では、補正係数を定義するために考慮に入れられることのできる制約を示している。
【００８８】
示されている例では、考慮に入れられる制約は次のとおりである：
ａ）安定化ブロックの係数Ｋの受容可能な範囲（ブロック６０）、
ｂ）各負荷の安定化のためのロバスト性の許容範囲（ブロック６２）、
ｃ）ネットワークの再構成の管理（ブロック６４）
ｄ）安定化ブロックの１つの損失の管理（ブロック６６）。
【００８９】
上記で確立されたようなネットワークモデルは、安定化に対する各負荷の影響が最小化されたり、評価するための目的関数を定義するために機能する（ブロック６８）。
【００９０】
ネットワーク、動作点、および求められ受容可能な低下したモードをモデリングすると、値の単一のセットが係数（Ｋ１からＫｎ）に対して定義されることが可能になる方程式のセットを定義することが可能になる。そのような独自の解決策の利点は、定義した値がモデリングおよび連立方程式で考慮に入れられる求められるすべての状況でロバストかつ唯一であることが可能であることである。
【００９１】
次いで、最適化アルゴリズムは、最適化条件を満たすＫの最良の値を見つけるために使用され、繰り返される（ブロック７０および７２）。計算および最適化アルゴリズムは特有のものではなく、方程式のセットを解き、最適化する、例えば、Ｍａｔｌａｂ  ｆｍｉｎｃｏｎ関数とすることができる。これによって、上述の補正係数Ｋの値を定義することができる。
【００９２】
非集中化またはマルチブロック安定化の目的は、システムが複数の環境で安定であるために、安定化ブロックの一貫したサイズ設定を実現することである。この目的を達成するために、制約の下で最適化の方法を利用する。そのような方法では、システムの安定化に関する制約を考慮に入れることが可能である。一例として、これらは、ネットワークの負荷の１つに障害が発生した場合のロバスト性の許容範囲、安定化装置の障害に対する許容度、および可能なシステムの再構成を管理することとすることができる。加えて、最小化に応じて、安定化ブロックのすべてをそれぞれの負荷に対する影響に関連付ける関係を利用する。
【００９３】
どの最適化アルゴリズムが選択されるかで問題が明白になる。言い換えれば、現在提案された方法の利点は問題を定義することにある。次いで、どのアルゴリズムが制約下で最適化するために活用されても解決される。この例では、使用される方法は、「最適化ツールボックス」で使用可能なＭａｔｌａｂ  ｆｍｉｎｃｏｎ関数である。これは、加重化された補正係数が追加される目的関数を最小化することに基づいている。制約を加重化する係数により、このように定義される新しい関数の最小化が制約を満足しない解に対応していないことが確保される。
【００９４】
最適化は、上述のシナリオの可能な各種シナリオに対応する線形モデル（Ｍｓｏｕｎｄ、Ｍｆａｉｌｕｒｅ１、Ｍｆａｉｌｕｒｅｓｃ、およびＭｆａｉｌｕｒｅ２）に基づいている。
【００９５】
インピーダンスは、制約下の最適化の問題の定義および解法により決定される。インピーダンスは、制約下の最適化の問題に対する解である。それらは、ＫおよびＣｖに対応している。
【００９６】
図６は、本発明の最適化方法のステップを略示している。
【００９７】
ユーザーは、補正係数Ｋが決定されるドメインＤを決定することによって開始する。最適化アルゴリズムにより、このドメインでベクトルＸ０を定義し、当該ベクトルは負荷補正係数のセットを備えている（ブロック８０）。３つの負荷を有するＤＣネットワークの本例では、Ｘ０＝［Ｋ１、Ｋ２、およびＫｓｃ］で、最適化アルゴリズムは上述の制約のすべてがベクトルＸ０に対して満足されることを検証することにより開始される（ブロック８２）。制約が満足されない場合には、アルゴリズムにより新しいベクトルが定義される（８４、８０）。反対に、制約のすべてが満足される場合、アルゴリズムは、ベクトルＸ０を使って目的関数を計算し（ブロック８６）、次いで、使用されるベクトルが可能な限り小さい場合、すなわち、補償する補正係数が可能な限り小さい場合、同じ関数の結果と得られた結果を比較する（ブロック８８）。目的（または「目標」）関数ｆｏｂｊ（Ｘ０）がｆｏｂｊ（Ｘｍｉｎ）以上の場合（分岐９０、８４）、アルゴリズムでは新しいベクトルを計算して、ブロック８０、８２、および８６のステップを繰り返す。目的関数ｆｏｂｊ（Ｘ０）がｆｏｂｊ（Ｘｍｉｎ）未満で、Ｘ０がＸｍｉｎに等しく、すなわち、ベクトルが可能な最小ベクトルである場合（ブロック９２）には、最適化が終了し（分岐９４）、識別されたベクトルは最適化ベクトルと見なされることができ（Ｘ０＝Ｘｍｉｎ＝Ｘｏｐｔ、ブロック９６）、当該最適化ベクトルは負荷およびＤＣネットワークのすべてを安定化させるための最適化補正係数Ｋ１、Ｋ２、およびＫｓｃを備えている。
【００９８】
マルチブロック安定化システムを所定位置に配置するためのメインステップは、設定されている制約を満たす係数値Ｋを得ることある。このため、制約下の最適化の上記で定義された問題はＭａｔｌａｂ  ｆｍｉｎｃｏｎ関数によって要求されるフォーマティングに適合するようになされることで、以下のとおりである：
Ｘ＝ｆｍｉｎｃｏｎ（ｆｍｉｎ、ｘ０、Ａ、Ｂ、Ａｅｑ、ｂｅｑ、ｘｍｉｎ、ｘｍａｘ、ＮＬｃｏｎ）
ｆｍｉｎ：目的関数
ｘ０：最適化の開始点
Ａおよびｂ：不等式制約Ａ．ｘ≦ｂ
Ａｅｑおよびｂｅｑ：等式制約Ａｅｑ．ｘ＝ｂｅｑ
ｘｍｉｎおよびｘｍａｘ：ｘの定義範囲
ＮＬｃｏｎ：非線形の不等式および等式制約。
【００９９】
本発明で記述された問題に対して、非線形制約（ＮＬｃｏｎ）のみが記述される。それらは、考慮中の環境で行列Ｍｓｏｕｎｄ、Ｍｆａｉｌｕｒｅ１、Ｍｆａｉｌｕｒｅｓｃの固有値を決定し、上記で定義されたような制約を最適化アルゴリズムに提案するＭａｔｌａｂファイルで定義される。
【０１００】
ベクトルｘｍｉｎおよびｘｍａｘで、係数Ｋが取り得る最大および最小値が定義される。この例では、３つの係数に対して、仮想抵抗の値（１／Ｋに相当）は無限（減衰なし）から１の範囲に設定される。したがって次の定義が適用される：ｘｍｉｎ＝０およびｘｍａｘ＝１。
【０１０１】
最適化のための開始点ｘ０は、２０で各安定化ブロックの仮想抵抗の最初の値を２０に配置するように選択され、すなわち：
ｘ０＝［０．０５  ０．０５  ０．０５］ｔ
ロバスト性の許容範囲（ＲＭ）は５に等しくなるように取られる。
【０１０２】
最小限にされる目的関数を定義する係数ａｉを選択する場合、負号を有するためにａｓｃが取得され、次の形式で、ｆｍｉｎを有するような正号を有するためにａ１＝ａ２が取得される：
ｆｍｉｎ（Ｋ１，Ｋ２，Ｋｓｃ）＝  −  ｜ａｓｃ｜Ｋｓｃ  ＋  ｜ａ１｜（Ｋ１＋Ｋ２）
｜ａｓｃ｜  ＋  ２｜ａ１｜  ＝１
【０１０３】
これによって、Ｋｓｃの「大きな」値に優先権を付与し、反対に、Ｋ１およびＫ２に対して可能な最小の値を求めることが可能になる。比率ｒｏｐｔ＝ａ１／ａｓｃは最適化成果を加重化するために機能する。この比率が大きくなればなるほど、負荷１および２の係数はそれだけ小さくなる。
【０１０４】
最適化の結果（電力範囲Ｐ１  ∈  ［０、７００Ｗ］およびＰ２  ∈  ［０、５００Ｗ］の比率ｒｏｐｔに応じたものは、Ｋｓｃが実際のところ必ずＫ１およびＫ２より大きく、したがって、係数の符号の選択を確証していることが示されている。その後、Ｋ１の値はｒｏｐｔとほとんど変わらないことが確認されることができる。これは、負荷２の安定化装置に障害が発生した状態で付与される制約のためである。当該状態では、負荷１およびＳＣのみがバスを安定化することができる。しかし、ネットワークの構造を考えると、ＳＣの安定化装置は特定の固有値の変更に対して限られた影響しか与えないことが上記で示されている。そのような環境下では、したがって負荷１は安定化の主な部分を行い、係数Ｋ１の値を設定するのはこれである。他の係数の場合、ｒｏｐｔの値が低下すると、他の係数も少なくなることが確認されることができる。ｒｏｐｔ＜０．０６の場合、アルゴリズムはもはや収束しない。
【０１０５】
上述の本発明の特定の実装形態で、上記方程式を使用する場合、マルチブロック安定化システムのサイズ設定を終結させる次の係数が選択される：
Ｋｓｃ＝０．０８４
Ｋ１＝０．００８
Ｋ２＝０．０５３５
【０１０６】
全部のＤＣネットワークが安定化される有効性はシミュレーションおよび実験によって検証されることができる。このためには、ネットワークのＳｉｍｕｌｉｎｋモデルを作成することが可能である。図７から図９の曲線が実験によって得られた。
【０１０７】
図７は、３つの負荷が不安定な場合、電力供給ステップに応じ、図１のネットワークの３つの負荷でのＤＣバス電圧（ｖ１、ｖ２、およびｖｎ）の変動を示すグラフである。電力供給ステップに続き、信号の発振が安定していないことが確認されることができる。反対に、当該振幅は増大している。各負荷の伝達関数ｖｎ／Ｖｅの固有値が調べられると、伝達関数の分母のゼロ少なくとも一部が正の実数部を有していることが見つけられ、したがって、システムの不安定性が実証される。
【０１０８】
図８は、３つの負荷が本発明の方法によって安定化される場合に、電力供給ステップに応じ、図１のネットワークの３つの負荷でのＤＣバス電圧（ｖ１、ｖ２、およびｖｎ）の変動を示すグラフである。前の図とは異なり、信号の発振は安定化しており、当該振幅は、電力供給ステップに応じ、時間とともに減少している。したがって、ＤＣネットワークは安定化される。
【０１０９】
負荷のそれぞれの伝達関数ｖｎ／Ｖｅの固有値が調べられると、各伝達関数の分母のゼロすべてが負の実数部を有していることが見つけられることができ、したがって、３つの分岐すべてが同時に動作する場合にネットワークの安定性が実証される。
【０１１０】
図９は図８に対応するグラフであるが、負荷ＳＣのための安定化ブロックに障害が発生し、安定化を最早行わない。引き続き、信号の発振は安定化しており、当該振幅は、電力供給ステップに応じ、時間とともに減っていることが確認されることができる。したがってＤＣネットワークは、安定化ブロックの１つの機能が停止されているにも関わらず、安定化された状態のままである。
【０１１１】
これらの結果は、提案された方法の安定化の影響を確証している。システムの各種安定化ブロックが一度サイズ設定されるだけで、ブロックの１つに障害が発生しても、ネットワークが再構成されても、ネットワークの安定を確保することが可能である。このことは、最適化の制約に含まれていないシナリオは不安定であるということによっていっそう確証される。そして、マルチブロックシステムでは、対応するシナリオに関連付けられた制約が最適化の際に考慮に入れられない場合には、システムの安定性を提供することができない。
【０１１２】
シミュレーションの結果で観察された状況もさらに実験的検査に存在している。最も制約を強いるシナリオ（システムの応答が最小に減衰されるシナリオ）は、安定化装置１が故障した際に発生することが見つけられた。反対に、最も制約を強いることのないシナリオはＳＣの安定化装置に障害が発生した際に発生する。
【図１】
2014531889.tif 000016
【図２】
2014531889.tif 000017
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
2014531889.tif 000022
【図７】
2014531889.tif 000023
【図８】
2014531889.tif 000024
【図９】
2014531889.tif 000025
【国際調査報告】
2014531889.tif 000026
2014531889.tif 000027
2014531889.tif 000028
2014531889.tif 000029