(57)【要約】  航空機の電気ネットワーク（１）の発電機モジュール（２０）により実行される発生方法であって、前記電気ネットワーク（１）は、前記発電機モジュール（２０）により電力を供給される電源ライン（３）、整流器（５）を介して前記電源ライン（３）から電力を供給されるＤＣバス（４）、およびインバータ（８）を介してＤＣバス（４）からＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータ（９）を備え、  発生方法は、ＡＣ電圧（ＶＡＣ）を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワーク（１）で測定される電圧の関数として供給するステップを備え、  前記発生方法は、前記電圧設定値を前記アクチュエータ（９）の作動パラメータ（ｖ９）の関数として決定するステップを備えることを特徴とする発生方法。
2014513511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の電気ネットワーク（１）の発電機モジュール（２０）により実行される、電圧を発生させるための発生方法であって、前記電気ネットワーク（１）は、前記発電機モジュール（２０）により電力を供給される電源ライン（３）、整流器（５）を介して前記電源ライン（３）から電力を供給されるＤＣバス（４）、およびインバータ（８）を介してＤＣバス（４）からＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータ（９）を備え、
発生方法は、ＡＣ電圧（ＶＡＣ）を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワーク（１）で測定される電圧の関数として供給するステップを備え、
前記発生方法は、前記電圧設定値を前記アクチュエータ（９）の作動パラメータ（ｖ９）の関数として決定するステップを備えることを特徴とする、発生方法。
【請求項２】
前記測定される電圧が、ＤＣバス（４）の電圧（ＶＤＣ）である、請求項１に記載の発生方法。
【請求項３】
作動パラメータ（ｖ９）が、前記アクチュエータ（９）の回転速度である、請求項１または２に記載の発生方法。
【請求項４】
前記発電機モジュール（２０）が、発電機（２）および発電機制御ユニット（６）を備え、発電機（２）は、前記ＡＣ電圧（ＶＡＣ）を発電機制御ユニット（６）により決定される制御電流（Ｉｅ）の関数として供給するのに適しており、発電機制御ユニット（６）は、制御電流（Ｉｅ）を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワーク（１）で測定される電圧の関数として決定するのに適している、請求項１から３のいずれか一項に記載の発生方法。
【請求項５】
航空機の電気ネットワーク（１）用電圧発電機モジュール（２０）であって、前記発電機モジュール（２０）は、ＡＣ電圧（ＶＡＣ）を電圧設定値および前記電気ネットワーク（１）で測定される電圧の関数として供給するのに適しており、前記電気ネットワーク（１）は、前記発電機モジュール（２０）により電力を供給される電源ライン（３）、整流器（５）を介して前記電源ライン（３）から電力を供給されるＤＣバス（４）、およびインバータ（８）を介してＤＣバス（４）からＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータ（９）を備え、
前記発電機モジュールは、前記電圧設定値を前記アクチュエータの作動パラメータ（ｖ９）の関数として決定するモジュールを含むことを特徴とする、電圧発電機モジュール（２０）。
【請求項６】
発電機（２）および発電機制御ユニット（６）を備え、発電機（２）が、前記ＡＣ電圧（ＶＡＣ）を発電機制御ユニット（６）により決定される制御電流（Ｉｅ）の関数として供給するのに適しており、発電機制御ユニット（６）は、制御電流（Ｉｅ）を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワーク（１）で測定される電圧の関数として決定するのに適している、請求項５に記載の発電機モジュール（２０）。
【請求項７】
航空機であって、請求項５または６に記載の発電機モジュール（２０）、前記発電機モジュール（２０）により電力を供給される電源ライン（３）、整流器（５）を介して前記電源ライン（３）から電力を供給されるＤＣバス（４）、およびインバータ（８）を介してＤＣバス（４）からＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータ（９）を含む電気ネットワーク（１）を有する、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の装置に専用のネットワークに電力を供給すること関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の機内に搭載された電気ネットワークに、機内に搭載された発電機から電力を供給することが公知である。典型的には、発電機は、航空機の推進エンジンに接続された、またはガスタービンを有する補助動力装置（ＡＰＵ）に接続された、発電機である。
【０００３】
従来の手法では、このような発電機は、結合されたタービンエンジンが始動し、作動している後に、同期モードで作動する主発電機を形成する、主要な電気機械を備える。主要な電気機械は、交流（ＡＣ）電力を航空機の電気ネットワークの三相バスに供給するインデューサロータおよびステータ巻線を有する。
【０００４】
専用ネットワークはまた、整流器を介して三相バスのＡＣ電圧から直流（ＤＣ）バスに電力が供給される電源装置を有する。電源装置は、インバータタイプの電力変換器を介してＤＣバスのＤＣ電圧から三相電動アクチュエータに電力を供給する。
【０００５】
三相バスのＡＣ電圧またはＤＣバスのＤＣ電圧は、回転整流器を介して主要な電気機械のロータインデューサに接続されたロータ巻線を有する励磁機のステータインデューサにＤＣを供給する発電機制御ユニット（ＧＣＵ）を用いて制御される。典型的には、発電機の制御ユニットは、一定の設定値に等しい三相バスのＡＣまたはＤＣバスのＤＣを維持するような手法で、励磁ＤＣを変化させる。
【０００６】
励磁機のインデューサに電力を供給するために必要な電力は、永久磁石同期発電機などの補助発電機により供給されてもよい、または航空機の機内に搭載されない電気ネットワークから供給されてもよい。
【０００７】
このタイプの電気ネットワークでは、アクチュエータに電力を供給する、インバータタイプの電力変換器は、アクチュエータを作動させるために必要な機械動力に結合された電気的応力と熱応力の両方を適合させるような寸法に作られる必要がある。このような電力変換器は、一般に重く、かさばる、装置である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の従来技術の欠点のうち少なくともいくつかを回避することが可能になる発生方法および発電機モジュールを提供することを模索する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、航空機の電気ネットワークの発電機モジュールにより実行される発生方法を提供し、前記電気ネットワークは、前記発電機モジュールにより電力を供給される電源ライン、整流器を介して前記電源ラインから電力を供給されるＤＣバス、およびインバータを介してＤＣバスからＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータを備え、
発生方法は、ＡＣ電圧を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワークで測定される電圧の関数として供給するステップを備え、
前記発生方法は、前記電圧設定値を前記アクチュエータの作動パラメータの関数として決定するステップを備えることを特徴とする。
【００１０】
したがって、これらの特徴によって、ＤＣバスのＤＣ電圧は、アクチュエータの作動パラメータに依存する。これにより、インバータの寸法を制限すること、および／またはインバータの損失を低減することが可能になる。
【００１１】
一実装形態では、前記測定される電圧は、ＤＣバスの電圧である。
【００１２】
作動パラメータは、アクチュエータの回転速度であってもよい。
【００１３】
これに対応して、本発明は、航空機の電気ネットワーク用発電機モジュールを提供し、前記発電機モジュールは、ＡＣ電圧を電圧設定値および前記電気ネットワークで測定される電圧の関数として供給するのに適しており、前記電気ネットワークは、前記発電機モジュールにより電力を供給される電源ライン、整流器を介して前記電源ラインから電力を供給されるＤＣバス、およびインバータを介してＤＣバスからＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータを備え、
前記発電機モジュールは、前記電圧設定値を前記アクチュエータの作動パラメータの関数として決定するモジュールを含むことを特徴とする。
【００１４】
一実施形態では、発電機モジュールは、発電機および発電機制御ユニットを備え、発電機は、前記ＡＣ電圧を発電機制御ユニットにより決定される制御電流の関数として供給するのに適しており、発電機制御ユニットは、制御電流を電圧設定値および前記機内に搭載されたネットワークで測定される電圧の関数として決定するのに適している。
【００１５】
発生方法を参照して上記で述べられた利点および特徴はまた、発電機モジュールにも適用される。
【００１６】
本発明はまた、本発明の発電機モジュール、前記発電機モジュールにより電力を供給される電源ライン、整流器を介して前記電源ラインから電力を供給されるＤＣバス、およびインバータを介してＤＣバスからＡＣで電力を供給される少なくとも１つの電動アクチュエータを含む電気ネットワークを有する航空機を提供する。
【００１７】
本発明は、限定しない指示によって、添付図面を参照して行われる以下の説明を読むとより良く理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】航空機の機内に搭載された電力を供給する電源装置に専用の電気ネットワークの図である。
【図２】電動アクチュエータの作動曲線を示すグラフである。
【図３】図２に示されるような作動曲線を有するアクチュエータに電力を供給するコンバータでの電気損失を示すグラフである。
【図４】図２に類似しており、他のタイプの電動アクチュエータと関係がある。
【図５】図３に類似しており、他のタイプの電動アクチュエータと関係がある。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、航空機の電気ネットワークをその環境の中で示す。電気ネットワーク１は、電力を供給する電源装置３０に専用のネットワークであり、発電機モジュール２０、電源装置３０、および発電機モジュール２０を電源装置３０に接続する三相電源ライン３を備える。
【００２０】
発電機モジュール２０は、三相電圧ＶＡＣを供給する。図示される例では、発電機モジュール２０は、発電機２および発電機制御ユニット６を備える。
【００２１】
発電機２は、たとえば推進力を提供するためのエンジンあるいは航空機の補助動力装置であってもよいエンジン７に、機械的に接続される。発電機２は、エンジン７を始動するときに電動機として作動するのに適したスタータ／発電機であってもよい。
【００２２】
発電機２は、エンジン７により順に駆動されたとき、発電機制御ユニット６により供給される制御電流Ｉｅに依存する三相電圧ＶＡＣを供給する。例として、発電機２は、導入部で説明されたタイプの三相発電機である。
【００２３】
電源ライン３は、発電機２により供給される三相電圧ＶＡＣで電力を供給される。
【００２４】
電源装置３０は、ＤＣバス４、整流器５およびインバータ８を有する。ＤＣバス４は、整流器５を介して電源ライン３の三相電圧ＶＡＣからＤＣ電圧ＶＤＣにより電力を供給される。
【００２５】
電動アクチュエータ９は、電源装置３０により電力を供給される。より正確には、各電動アクチュエータ９は、インバータ８を介してＤＣバス４から三相電圧で電力を供給される。各電動アクチュエータ９は、典型的には、ｖ９と書かれる回転速度およびＣ９と書かれるトルクにより特徴づけられてもよい作動の電動機である。
【００２６】
発電機制御ユニット６は、ＤＣバス４のＤＣ電圧ＶＤＣおよび回転速度ｖ９を表す測定信号を受信し、制御電流Ｉｅを発電機２に供給する。
【００２７】
このために、発電機制御ユニット６は、制御電流Ｉｅが、ＤＣバス４のＤＣ電圧ＶＤＣおよびＤＣ電圧設定値ＶＤＣ＿ｓｅｔの関数として決定される制御ループを使用する。
【００２８】
設定値ＶＤＣ＿ｓｅｔは、発電機制御ユニット６により回転速度ｖ９の関数として決定される。したがって、電気ネットワーク１では、ＤＣバス４のＤＣ電圧ＶＤＣは、回転速度ｖ９に依存し、それにより、図２から図５を参照して以下で説明されるように、損失を制限すること、およびインバータ８の寸法を制限することが可能になる。
【００２９】
電動アクチュエータ９の機械動力Ｐｍが、Ｐｍ＝ｖ９×Ｃ９と表現されることができることは公知である。トルクＣ９が電動アクチュエータ９の相電流Ｉと共に増大することも公知である。
【００３０】
この機械動力Ｐｍは、積Ｕ９×Ｉに比例する、吸収される電力Ｐｅに対応し、ここで、Ｕ９は、インバータ８によりアクチュエータ９に供給される電圧である。
【００３１】
低い回転速度ｖ９で、トルクＣ９と無関係に、機械動力Ｐｍ、および、したがって、吸収される電力Ｐｅは低い。したがって、インバータ８によりアクチュエータ９に供給される電圧Ｕ９は、低くすることができる。
【００３２】
図２は、第１のタイプの電動アクチュエータ９の作動曲線を示すグラフであり、トルクＣ９を回転速度ｖ９の関数としてプロットする。図２に示されるように、トルクＣ９は、事実上、速度Ω１までの全範囲の速度にわたり最大値である。
【００３３】
図３は、図２に示されるタイプの電動アクチュエータ９について、電動アクチュエータ９に接続されたインバータ８で損失した電力Ｐ８の変動を示すグラフであり、速度ｖ９の関数としてプロットされる。曲線１１は、本発明に従って速度ｖ９と共に変化するＤＣ電圧ＶＤＣに対応する。曲線１０は、導入部で述べられた従来技術のように、一定に保たれるＤＣ電圧ＶＤＣに対応し、比較のために示される。
【００３４】
インバータ８内で損失した電力Ｐ８は、伝導損およびスイッチング損失に分解されてもよい。スイッチング損失は、積ＶＤＣ×Ｉに依存する。図２の曲線が供給されると、電流Ｉは、回転速度ｖ９と無関係に、高いトルクＣ９を供給するために高くなければならない。したがって、ＶＤＣが一定に保たれる場合、曲線１０に示されるように、電力Ｐ８は、小さな回転速度ｖ９でさえ高くなる。
【００３５】
それにもかかわらず、上記で説明されたように、電圧Ｕ９は、小さな回転速度ｖ９で低くてもよい。しかしながら、電圧Ｕ９は、ＤＣ電圧ＶＤＣに依存する。電圧Ｕ９が低くなることが可能である場合、ＤＣ電圧ＶＤＣも低くすることができる。したがって、小さな回転速度ｖ９でＤＣ電圧ＶＤＣを低減することにより、インバータ８で損失する電力Ｐ８は、曲線１１で示されるように、曲線１０と比較して低減されることができる。
【００３６】
図３では、曲線１０および１１は、速度Ω１で、点Ｐで交わる。
【００３７】
換言すれば、図２に示されるタイプの作動曲線を示す電動アクチュエータ９では、インバータ８で損失する電力Ｐ８が低減されることが可能になる設定値電圧ＶＤＣ＿ｓｅｔ（電動アクチュエータ９の回転速度ｖ９が依存する）を決定することが可能である。したがって、インバータ８の熱的寸法設計が制限されることができる。それにもかかわらず、インバータ８の電気的寸法設計により、上述の点Ｐで依然として作動することが可能でなければならない。
【００３８】
図４および図５は、それぞれ図２および図３のグラフに類似するグラフであり、図４に示すように、異なる形状を有する作動曲線を示す、第２のタイプの電動アクチュエータ９に関係がある。図４および図５は同一参照記号を使用するが、混乱の危険性はない。
【００３９】
この実施形態では、トルクＣ９は、速度Ω１まで低い速度で、最大値であり、その後、残りの速度範囲にわたり漸次低減する。
【００４０】
図２および図３の実施形態のように、ＤＣ電圧ＶＤＣは低い回転速度で小さくてもよい。図５は、このような状況の下で、インバータで損失する電力Ｐ８が、図３（曲線１０の下方に位置する曲線１１を参照のこと）のように低減されることを示す。
【００４１】
さらに、この実施形態では、曲線１１で示される電力Ｐ８が最大値になる作動点Ｐ２は、曲線１０で示される電力Ｐ８が最大値になる作動点Ｐ１より低い電力に対応する。
【００４２】
換言すれば、図４に示されるタイプの作動曲線を示す電動アクチュエータ９では、インバータ８で損失する電力Ｐ８が低減されることが可能になり、同じく最大損失電力Ｐ８を低減することが可能になる設定点ＶＤＣ＿ｓｅｔ（電動アクチュエータ９の回転速度ｖ９が依存する）を決定することが可能である。したがって、インバータ８の寸法設計が、熱的にも電気的にも制限されることが可能である。
【００４３】
発電機制御ユニット６は、回転速度ｖ９を設定値ＶＤＣ＿ｓｅｔに変換する決定モジュールを有する。例として、決定モジュールは、対応表または変換関係式を使用する。当業者は、たとえば図２に示されるタイプの、または図４に示されるタイプの所与の作動曲線に適合した決定モジュールを設計することができる。
【００４４】
一変形形態では、発電機制御ユニット６は、回転速度ｖ９を使用する代わりに、設定値ＶＤＣ＿ｓｅｔを決定するために、電動アクチュエータ９の何らかの他の作動パラメータを利用する。
【００４５】
また、一変形形態では、発電機制御ユニット６により実行される調整は、電源ライン３の三相電圧ＶＡＣに適用される。このような状況の下で、発電機制御ユニット６は、速度ｖ９、または電動アクチュエータ９の他の作動パラメータの関数である三相電圧設定値ＶＡＣ＿ｓｅｔを決定する。
【００４６】
発電機２により供給される三相電圧が制御ユニット６により決定されるような制御電流に依存する発電機モジュール２０が上記で説明された。それにもかかわらず、本発明は、このタイプの発電機モジュールに限定されない。したがって、発電機モジュールは、複数の電圧レベルを提供するために、スイッチドコンデンサに結合された自励非同期発電機を備えてもよい。一変形形態では、発電機モジュールは、ＤＣ調整のための磁化電流を供給するインバータに結合された自励非同期発電機を備えてもよい。また、一変形形態では、発電機モジュールは、複数のレベルで作動するための多巻線永久磁石同期発電機を備えてもよい。
【００４７】
電気ネットワーク１の一例の用途が、航空機の環境に優しい地上走行に見いだされる。この例では、アクチュエータ９は、航空機の地上走行を可能にするのに適した電動機であり、エンジン７は、補助動力装置である。このとき、航空機の推進エンジンは、作動している必要はなく、したがって、かなりの燃料節約を達成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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