(57)【要約】  航空機の地上支援システムがマルチ電圧電源を備える。このシステムは、空調モジュールと、制御モジュールと、電源モジュールとを備える。電源モジュールは、ＡＣ電力入力と、少なくとも１つの電力出力とを有し、入力信号として電力出力選択信号を有する。電力変換モジュール内の制御システムが電力出力における電圧の測定値を受信する。制御システムは、電力変換制御信号を生成し、その電力変換制御信号を調節して、電力モジュールの出力を、電力出力選択信号によって指定される事前設定電圧レベルに管理する。代替の実施形態では、マルチ電圧またはアップグレード可能な電源が、ＡＣ機能およびＤＣ機能を有し、ＡＣのみの機能の場合、ＡＣ機能に加えてＤＣ機能を追加するのに使用可能なアップグレード機能を有し、ＤＣのみの機能の場合、ＤＣ機能に加えてＡＣ機能を追加するのに使用可能なアップグレード機能を有する。電源モジュールはＡＣ電力入力と、少なくとも１つの電力出力とを有し、ＡＣ機能およびＤＣ機能が設置されているとき、入力される信号としてまたは作業員からの選択によって、電力出力選択信号を受信する。
2014527937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ電圧電源であって、
ディスプレイとプロセッサとを備える制御モジュールであって、該ディスプレイとプロセッサとは、航空機のタイプまたはクラス選択メニューを航空機保守技術者に提示するとともに、前記航空機のタイプまたはクラスの選択に対し、前記選択された航空機のタイプまたはクラスが必要とする電力のタイプを指定する電力出力選択信号を生成することによって応答する制御モジュールと、
ＡＣ電力入力と、ＡＣ電力出力およびＤＣ電力出力のうちの少なくとも１つとを有するとともに、入力信号として前記電力出力選択信号を有する電源モジュールと、
前記電源モジュール内の正弦波合成器であって、ＤＣ電力入力と、合成されるＡＣ電力出力とを有するとともに、入力として１または複数の正弦波合成制御信号を有する正弦波合成器と、
前記電源モジュールのＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の第１の接続部であって、第１の整流器を含む、第１の接続部と、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記電源モジュールのＡＣ電力出力との間の第２の接続部と、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記電源モジュールのＤＣ電力出力との間の第３の接続部であって、第２の整流器を含む、第３の接続部と、
前記電源モジュールの電力出力における電圧の測定値を受信するとともに、前記制御モジュールの電力出力選択信号も受信する制御システムであって、該制御システムは前記選択信号によって選択された前記出力信号を管理して、該選択された出力信号が、前記電力出力選択信号によって指定される所定の事前設定電圧値レベルに維持されるようにし、該制御システムは前記選択信号に従って正弦波合成制御信号を調節してＡＣ出力信号またはＤＣ出力信号を管理し、該選択された出力信号が所定のＡＣまたはＤＣの事前設定電圧値レベルに維持されるようにする制御システムとを具備するマルチ電圧電源。
【請求項２】
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＡＣ電力出力との間の前記第２の接続部は、第１のスイッチ閉鎖信号によって制御される第１のスイッチを備え、
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＤＣ電力出力との間の前記第３の接続部は第２のスイッチ閉鎖信号によって制御される第２のスイッチと直列に接続される前記第２の整流器を備え、
前記制御システムは前記選択信号によってＡＣ電力が選択されるとき、前記第１のスイッチ閉鎖信号を生成し、ＤＣ電力が選択されるとき、前記第２のスイッチ閉鎖信号を生成する請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項３】
前記モジュールのＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の前記第１の接続部は、前記第１の整流器と直列に接続されるΔ出力およびＹ出力を有する３相変圧器であって該第１の整流器が該Δ電力信号および該Ｙ電力信号を整流するようになっている３相変圧器を備え、
前記正弦波合成器のＡＣ出力は多相４００Ｈｚスイッチング信号を生成し、該スイッチング信号は、該多相変圧器の出力端子間にわたって接続されるコンデンサーを有する該多相変圧器を通過することによってフィルタリングされ、
クランプ信号によって制御されるクランプ回路が前記モジュールの電力出力のうちの少なくとも１つにわたって接続され、前記制御システムは該電力出力への逆流電力の測定値に応答して前記クランプ信号を生成する請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項４】
切離し信号によって制御される切離し回路が、前記モジュールの電力出力のうちの少なくとも１つへの前記接続部のうちの１つと直列に接続され、前記制御システムは該電力出力における不適切な電力の流れの測定値に応答して前記切離し信号を生成する請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項５】
前記制御システムは、作業員インターフェースから命令を受信し、該制御システムは前記正弦波合成制御信号を生成するとともに該正弦波合成成制御信号を調節して、前記選択信号または前記作業員インターフェースによって選択される出力信号を、ＡＣまたはＤＣのいずれであっても管理し、該選択された出力電力が所定のＡＣまたはＤＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにする請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項６】
前記選択信号が４００Ｈｚの１１５ボルトのタイプの電力を指示するとき、前記正弦波合成器のＡＣ出力は４００Ｈｚの１１５ボルトまたは略１１５ボルトである請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項７】
前記選択信号に従って、前記ＤＣ出力を２７０ボルト若しくは略２７０ボルト、または２８ボルト若しくは略２８ボルトに維持する請求項１に記載のマルチ電圧電源。
【請求項８】
マルチ電圧電源であって、
ＡＣ電力入力と、ＤＣ電力出力機能を追加するアップグレードキットを受け入れる状態にある回路部および機械構造部を有する少なくとも１つのＡＣ電力出力とを有する電源モジュールと、
前記モジュール内の正弦波合成器であって、ＤＣ電力入力と、合成されるＡＣ電力出力とを有するとともに、入力として１または複数の正弦波合成制御信号を有する正弦波合成器と、
前記モジュールのＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の第１の接続部であって、第１の整流器を含む、第１の接続部と、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記モジュールのＡＣ電力出力との間の第２の接続部と、
前記モジュールのＡＣ出力における電圧の測定値を受信する制御システムであって、
該制御システムは前記正弦波合成制御信号を生成するとともに該正弦波合成制御信号を調節して、前記出力ＡＣ信号を管理し、該出力ＡＣ信号が所定のＡＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにする制御システムと、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記モジュールのＤＣ電力出力との間の第３の接続部を追加するＤＣ出力信号アップグレードキットであって、該第３の接続部は第２の整流器を含む、ＤＣ出力信号アップグレードキットと、
前記モジュールのＡＣ電力出力およびＤＣ電力出力における電圧の測定値を受信するとともに前記モジュールのＡＣ電力出力選択信号若しくはＤＣ電力出力選択信号または作業員インターフェースも受信するＤＣ制御システムアップグレードキットであって、前記制御システムは前記正弦波合成制御信号を生成するとともに該正弦波合成制御信号を調節して、前記選択信号またはユーザーインターフェースによって選択される出力信号を、ＡＣまたはＤＣのいずれであっても管理し、該選択された出力信号が所定のＡＣまたはＤＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにするＤＣ制御システムアップグレードキットとを具備するマルチ電圧電源。
【請求項９】
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＡＣ電力出力との間の前記第２の接続部は第１のスイッチ閉鎖信号によって制御される第１のスイッチを含み、
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＤＣ電力出力との間の前記第３の接続部は前記ＤＣアップグレードキットの一部分であり、第２のスイッチ閉鎖信号によって制御される第２のスイッチに直列に接続された前記第２の整流器を含み、
前記ＤＣ出力アップグレードキットの一部分としてアップグレードされる前記制御システムは、前記選択信号または前記作業員インターフェースによってＡＣ電力が選択されるとき、前記第１のスイッチ閉鎖信号を生成し、ＤＣ電力が選択されるとき、前記第２のスイッチ閉鎖信号を生成する請求項８に記載の電源。
【請求項１０】
前記電源のＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の前記第１の接続部は、前記第１の整流器に直列に接続されたΔ出力とＹ出力とを有する３相変圧器であって、該第１の整流器が該Δ出力信号と該Ｙ出力信号とを整流するようになっている３相変圧器を備え、
前記正弦波合成器のＡＣ出力は、多相４００Ｈｚスイッチング信号を生成し、該スイッチング信号は、多相変圧器の出力端子間にわたって接続されるコンデンサーを有する該多相変圧器を通過することによってフィルタリングされる請求項８に記載の電源。
【請求項１１】
クランプ信号によって制御されるクランプ回路が前記電源出力の両端にわたって接続し、前記制御システムは、該電源出力に逆流してくる電力の流れの測定値に応答して、前記クランプ信号を生成する請求項８に記載の電源。
【請求項１２】
切離し信号によって制御される切離し回路が電源出力と直列に接続され、前記制御システムは、該電源出力における不適切な電力の流れの測定値に応答して、前記切離し信号を生成し、
前記選択信号が１１５ボルトの４００Ｈｚタイプの電力を指示するとき、前記正弦波合成器ＡＣ出力は１１５ボルトまたは略１１５ボルトの４００Ｈｚである請求項８に記載の電源。
【請求項１３】
切離し信号によって制御される切離し回路が電源出力と直列に接続され、前記制御システムは、該電源出力における不適切な電力の流れの測定値に応答して、前記切離し信号を生成し、
前記ＤＣアップグレードが設置された後、前記選択信号が２７０ボルトタイプの電力を指示するとき、前記ＤＣ出力は２７０ボルトまたは略２７０ボルトに維持される請求項８に記載の電源。
【請求項１４】
マルチ電圧電源であって、
ＡＣ電力入力と、ＡＣ電力出力機能を追加するアップグレードキットを受け入れる状態にある回路部および機械構造部を有する少なくとも１つのＤＣ電力出力とを有する電源モジュールと、
前記モジュール内の正弦波合成器であって、ＤＣ電力入力と、合成されるＡＣ電力出力とを有するとともに、入力として１または複数の正弦波合成制御信号を有する正弦波合成器と、
前記モジュールのＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の第１の接続部であって、第１の整流器を含む、第１の接続部と、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記モジュールのＤＣ電力出力との間の第３の接続部であって、第２の整流器を備える第３の接続部と、
前記モジュールのＤＣ出力における電圧の測定値を受信する制御システムであって、
該制御システムは前記正弦波合成制御信号を生成するとともに該正弦波合成制御信号を調節して、前記出力ＤＣ信号を管理し、該出力ＤＣ信号が所定のＤＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにする制御システムと、
前記合成器のＡＣ電力出力と前記モジュールのＡＣ電力出力との間の第２の接続部を追加するＡＣ出力信号アップグレードキットと、
前記モジュールのＡＣ電力出力およびＤＣ電力出力における電圧の測定値を受信するとともに前記モジュールのＡＣ電力出力選択信号若しくはＤＣ電力出力選択信号または作業員インターフェースも受信するＡＣ制御システムアップグレードキットであって、前記制御システムは前記正弦波合成制御信号を生成するとともに該正弦波合成制御信号を調節して、前記選択信号または前記ユーザーインターフェースによって選択される出力信号を、ＡＣまたはＤＣのいずれであっても管理し、該選択された出力信号が所定のＡＣまたはＤＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにするＤＣ制御システムアップグレードキットとを具備するマルチ電圧電源。
【請求項１５】
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＡＣ電力出力との間の前記第２の接続部はＡＣアップグレードキットの一部分であり、第１のスイッチ閉鎖信号によって制御される第１のスイッチを含み、
前記合成されるＡＣ電力出力と前記モジュールのＤＣ電力出力との間の前記第３の接続部は、第２のスイッチ閉鎖信号によって制御される第２のスイッチに直列に接続された前記第２の整流器を含み、
前記ＡＣ出力アップグレードキットの一部分としてアップグレードされる前記制御システムは、前記選択信号または前記作業員インターフェースによってＡＣ電力が選択されるとき、前記第１のスイッチ閉鎖信号を生成し、ＤＣ電力が選択されるとき、前記第２のスイッチ閉鎖信号を生成する請求項１４に記載の電源。
【請求項１６】
前記モジュールのＡＣ電力入力と前記合成器のＤＣ電力入力との間の前記第１の接続部は、前記第１の整流器に直列に接続されたΔ出力とＹ出力とを有する３相変圧器であって、該第１の整流器が該Δ出力信号と該Ｙ出力信号とを整流するようになっている３相変圧器を備え、
前記正弦波合成器のＡＣ出力は、多相４００Ｈｚスイッチング信号を生成し、該スイッチング信号は、多相変圧器の出力端子間にわたって接続されるコンデンサーを有する該多相変圧器を通過することによってフィルタリングされる請求項１４に記載の電源。
【請求項１７】
クランプ信号によって制御されるクランプ回路が前記電源出力の両端にわたって接続され、前記制御システムは、該電源出力に逆流してくる電力の流れの測定値に応答して、前記クランプ信号を生成する請求項１４に記載の電源。
【請求項１８】
切離し信号によって制御される切離し回路が電源出力と直列に接続され、前記制御システムは、該電源出力における不適切な電力の流れの測定値に応答して、前記切離し信号を生成し、
前記ＡＣアップグレードが設置された後、前記選択信号が１１５ボルトの４００Ｈｚタイプの電力を指示するとき、前記正弦波合成器のＡＣ出力は１１５ボルトまたは略１１５ボルトの４００Ｈｚである請求項１４に記載の電源。
【請求項１９】
切離し信号によって制御される切離し回路が電源出力と直列に接続され、前記制御システムは、該電源出力における不適切な電力の流れの測定値に応答して、前記切離し信号を生成し、
前記選択信号が２７０ボルトタイプの電力を指示するとき、前記ＤＣ出力は２７０ボルトまたは略２７０ボルトに維持される請求項１４に記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には電源の分野に関し、より詳細には航空機のカート形汎用地上支援装置において用いるのに適したマルチ電圧電源に関する。
【０００２】
［優先権の主張］
本願は、引用することにより本願の一部をなす、２００８年１０月１３日に出願された米国出願第１２／２５０２６５号および米国特許出願公開第２００９／０１２１５５２号の一部継続出願であり、２００７年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６０／９８４１６４号および２００８年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／０３６７２２号の本出願である。
【０００３】
［関連出願の相互参照］
本特許出願は、幾人かの発明者が共通し、航空機の地上支援装置およびカートに関連した、本願と同一出願日の所有権が共通する複数の一連の特許出願の１つである。ここで列挙されるこの一連の特許出願における他の特許出願、すなわち、Jeffrey E. MontminyおよびSteven E. Bivensによる「An Adjustable Cooling System for Airplane Electronics」（米国特許出願第２００９／０１０７６５７号、代理人整理番号50-003 ITW 21585U）、Jeffrey E. Montminy、Brian A. TeetersおよびKyta Insixiengmayによる「A Frame and Panel System for Constructing Modules to be Installed on an Airplane Ground Support Equipment Cart」（米国特許出願第２００９／０１０８５４９号、代理人整理番号50-004 ITW 21588U）、Jeffrey E. Montminy、Brian A. TeetersおよびKyta Insixiengmayによる「A System of Fasteners for Attaching Panels onto Modules that are to be Installed on an Airplane Ground Support Equipment Cart」（米国特許出願第２００９／０１１０４７１号、代理人整理番号50-005 ITW 21587U）、James W. Mann, IIIおよびJeffrey E. Montminyによる「Airplane Ground Support Equipment Cart Having Extractable Modules and a Generator Module that is Separable from Power and Air Conditioning Modules」（米国特許出願第２００９／０１０８５５２号、代理人整理番号50-006 ITW 21586U）、James W. Mann, III、Jeffrey E. Montminy、Benjamin E. NewellおよびTy A. Newellによる「An Adjustable Air Conditioning Control System for a Universal Airplane Ground Support Equipment Cart」（米国特許出願第２００９／０１０７１５９号、代理人整理番号50-007 ITW 21606U）、Jeffrey E. Montminy、Kyta Insixiengmay、James W. Mann, III、Benjamin E. NewellおよびTy A. Newellによる「A Compact, Modularized Air Conditioning System that can be Mounted Upon an Airplane Ground Support Equipment Cart」（米国特許出願第２００９／０１０７１６０号、代理人整理番号50-008 ITW 21583U）、並びに、James W. Mann, III、Jeffrey E. Montminy、Steven E. BivensおよびDavid Wayne Leadinghamによる「Maintenance and Control System for Ground Support Equipment」（米国特許出願第２００９／０１１２３６８号、代理人整理番号50-009 ITW 21605U）は、本願において引用することにより本願の一部をなす。
【背景技術】
【０００４】
航空機は、エンジンを停止して地上にある間、通常、その電気系統へ電力を供給できず、また、その空調システムへ冷却した空気を供給することができない。また、航空機によっては重要な電子（すなわち「航空電子工学」）機器へ冷却液を供給することができない。このような地上機は航空機の地上支援装置システムに接続されるのが通例である。このようなシステムはその機器を、航空機のカート形地上支援装置と呼ばれる機器用の移動カート上に搭載することができ、このカート形地上支援装置は、地上支援を必要とする航空機の近傍に適宜に駐車、配置または搭載することができる。このようなカート形地上支援装置は、通常、航空機に調整および冷却した空気を供給可能な空調機を備え、加えて、地域電力網から引き込んだ電力を、航空機が必要とする適切な電圧（ＡＣまたはＤＣ）および周波数に変換することができる電力変換器を備えている。このようなカート形航空機地上支援装置は、また、発電機に連結されたディーゼルエンジンを備えている場合もあり、地域電力網に接続することなく、空調および電力の双方を航空機に提供可能となっている。航空機が、電子機器のために冷却液源を必要とする場合には、カート形地上支援装置によっては、冷却液源、通常はポリアルファオレフィンすなわちＰＡＯ、熱輸送流体または冷却液を含むこともできる。
【０００５】
検討したように、航空機は、エンジンを停止して地上にある間、通常その電気系統へ電力を供給できない。このような地上機は電源に接続されるのが通例である。このような電源はその機器を、施設内、または施設外の滑走路、フライトライン若しくは同様のエリア上の固定位置に永久的に搭載することができるか、または電源は、位置間で移送することを可能にするように、トレーラー等の移動プラットフォーム上に搭載することができる。この変換器の出力ケーブルは、その位置にて可能である場合航空機に直接接続するか、またはいくつかの位置に電力供給するために配電系統に接続することができる。電力変換器は、地域電力網から引き込んだ電力を、航空機が必要とする適切な電圧（ＡＣまたはＤＣ）および適切な周波数の電力に変換する。施設または位置では、変換器が最初に設置された時点で或るタイプの電力を必要とし、その後新たな航空機が現地に到着すると、第２のタイプの電力を必要とする場合があり得る。
【０００６】
航空機によっては、その電力が交流（ＡＣ）の１１５ボルトに調節されている必要がある。この交流は１秒間に４００回交番するすなわち順方向および逆方向に流れる（１１５ボルト４００ＨｚＡＣ）。他の航空機では、順方向および逆方向に交番しては流れない２７０ボルトの直流（２７０ボルトＤＣ）を必要とする。
【０００７】
従来、特に軍用機に関連して、そのような変換器は航空機の特定のタイプに基づいて４００ＨｚＡＣまたは２７０ボルトＤＣの電力を供給したが、両方を供給したわけではない。他のタイプの電力に対する必要性が発生した場合、第２の変換器を取得する必要があった。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一実施形態は、マルチ電圧のＡＣおよびＤＣ電源に関する。電源モジュールはＡＣ電力入力と、少なくとも１つのＡＣ電力出力およびＤＣ電力出力と、入力される電力出力選択信号とを有する。このモジュールは正弦波合成器を備え、この正弦波合成器はＤＣ電力入力と、モジュールのＡＣ電力出力に接続する合成されたＡＣ電力出力とを有するとともに、この合成器は１または複数の正弦波合成制御信号を受信する入力も有する。
【０００９】
本発明の更なる実施形態は、最初からデュアル出力電源として与えることができるか、または１つのタイプの電源であるが第２のタイプの電力を追加するように現場でアップグレード可能な電源として与えることができるマルチ電圧のＡＣおよびＤＣ電源に関する。例えば、１１５ＶＡＣ４００Ｈｚのタイプの電力を必要とする航空機へ電力供給するために、電源はこの出力を有する状態で与えることができる。２７０ＶＤＣの電力を必要とする新たな航空機が現地に到着すると、この電源はそのときに現地でアップグレードされて、１１５ＶＡＣ４００Ｈｚの機能に加えて２７０ＶＤＣの機能を追加することができる。したがって、これらの変換器の設計では１１５ＶＡＣ４００Ｈｚおよび２７０ＶＤＣの出力機能を含むだけでなく、１つのみのタイプの電力が最初に取得されているときにアップグレードして第２のタイプの電力を追加する内在機能も含む。
【００１０】
電源はＡＣ電力入力、少なくとも１つのＡＣ電力出力、および／またはＤＣ電力出力を有する。電力の選択は入力される電力出力選択信号またはユーザーインターフェースにおける作業員からの入力とすることができる。この電源は、４００Ｈｚおよび２７０ＶＤＣの双方が含まれるとき、正弦波合成器を備え、この正弦波合成器はＤＣ電力入力と、モジュールのＡＣ電力出力に接続する合成されたＡＣ電力出力とを有するとともに、この合成器は１または複数の正弦波合成制御信号を受信する入力も有する。第１の整流器はモジュールのＡＣ電力入力を合成器のＤＣ電力入力に接続し、第２の整流器は合成器のＡＣ電力出力をモジュールのＤＣ電力出力に接続する。制御システムがモジュールのＡＣ電力出力およびＤＣ電力出力における電圧の測定値を受信し、モジュールのＡＣ電力出力選択信号またはＤＣ電力出力選択信号も受信する。この制御システムは正弦波合成制御信号を生成するとともにこの制御御信号を調節して、選択信号によって選択される出力信号を、ＡＣまたはＤＣのいずれであっても管理し、選択される出力信号が所定のＡＣまたはＤＣの事前設定電圧レベルに維持されるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って設計された電力変換モジュールを含む航空機のカート形汎用地上支援装置の等角図である。
【図２】カート形地上支援装置の他の構成部材から分離された発電モジュールを有する図１に示すカート形地上支援装置の等角図である。
【図３】図１、２に示す電力変換モジュールが整備目的のために、いかに取付けられてカート形地上支援装置から滑り出されるかを示す、電力変換モジュールの等角図である。
【図４】本発明に従って構築される地上支援装置用のマルチ電圧電源のブロック図である。
【図５】図４で用いられる変圧器の１つの実施形態の回路図である。
【図６】図４で用いられる整流器の１つの実施形態の回路図である。
【図７】図４で用いられるスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器の１つの実施形態の回路図である。
【図８】図７で用いられるスイッチの１つの実施形態の回路図である。
【図９】図４で用いられる出力変圧器およびフィルターの１つの実施形態の回路図である。
【図１０】図４で用いられる２７０ＶＤＣ整流器の１つの実施形態の回路図である。
【図１１】図４で用いられる出力クランプスイッチの１つの実施形態の回路図である。
【図１２】カート形地上支援装置およびそのカート形地上支援装置の制御モジュール内の様々なモジュールの相互ネットワークのブロック図である。
【図１３】整備を受ける航空機のタイプまたはクラスの選択を可能にする表示スクリーン上に表示されるメインメニューを示す図である。
【図１４】表示スクリーン上に表示することができるメインテナンスメニューを示す図である。
【図１５】２７０ボルトＤＣ電力用の図１６の電力変換器モジュール現場組立て４００Ｈｚ変換器モジュール内に示される配置用工場組立品として提供される改良型整流器組立体を示す図である。
【図１６】本明細書に記載される実施形態によるＤＣ電力用として示される図１５の改良型整流器組立体を設置したことによってアップグレードされた電力変換器モジュール４００Ｈｚ変換器組立体を示す図である。
【図１７】ＤＣ電圧電力を制御する現場設置の変圧器整流器ユニットＰＣＢによりアップグレードされた電力変換器モジュールを示す図である。
【図１８】アップグレードのために現場設置可能な他の機器として２７０ボルトＤＣ電力用に示されているような配置で、ＤＣ電圧レベルを制御するための平滑コンデンサー（３０３４、３０３６、３０３８、３０４０）、ＤＣ出力接触器（３１０３）、過渡電流ダンピング抵抗（３１０８）および出力フィルターインダクター（３０１０）を設置することによりアップグレードされた電力変換器モジュールを示す図である。
【図１９】本発明に従って構築される地上支援装置用のマルチ電圧電源のブロック図である。
【図２０】図１９で用いられる変圧器の１つの実施形態の回路図である。
【図２１】図１９で用いられる整流器の１つの実施形態の回路図である。
【図２２】図１９で用いられるスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器の１つの実施形態の回路図である。
【図２３】図２２で用いられるスイッチの１つの実施形態の回路図である。
【図２４】図１９で用いられる出力変圧器フィルターの１つの実施形態の回路図である。
【図２５】図１９で用いられる２７０ＶＤＣ整流器の１つの実施形態の回路図である。
【図２６】図２２で用いられる出力クランプスイッチの１つの実施形態の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、本発明を取り巻く環境を説明する第１のパートＡと、特に本発明の一実施形態、すなわちマルチ電圧電力変換モジュールの詳細に主眼をおいた第２のパートＢと含む。
【００１３】
Ａ：航空機のモジュラー式汎用カート形地上支援装置
航空機のカート形地上支援装置は、車輪が設けられた牽引可能な台車、または（永久的または一時的に）固定して搭載された装置であり、航空機のエンジンが停止している間、空調、アビオニクス機器の液体冷却、並びに電力変換サービスおよび発電サービスをその航空機に提供する。これらのカート形地上支援装置は、好ましくは、軍用機その他の航空機によって世界中の空港または軍用機地へ輸送されるべきであるので、このような機器は標準的な軍用機器輸送パレットより長くないことが便利かつ有利であろう。しかしながら、今日、多くのそのようなカート形地上支援装置は１つの標準的なパレットに適合せず、それによって、現場で利用可能な地上支援装置の数が少なくなってしまっている。従来、このようなカート形地上支援装置は特注設計されており、たった１つのタイプまたはクラスの航空機にのみ上記サービスを提供する。したがって、異なるタイプの航空機の各々に対して異なるカート形地上支援装置を提供しなければならない。また、従来このようなカート形地上支援装置に搭載の空調システムの機器は嵩張り、カート形地上支援装置の全体を占め、電力変換機器および他の機器をあらゆる隙間に挟み込む必要があり、したがって、このようなカート形地上支援装置に搭載された機器の整備または交換が非常に手間のかかる作業となっている。
【００１４】
本発明は、航空機の汎用のカート形地上支援装置において実施される。汎用とは、１つのみのタイプまたはクラスではなく、種々のタイプおよびクラスの航空機の様々な需要に対してサービスを提供するように設計されたという意味である。また、このカート形地上支援装置はモジュラー式であり、つまり、各機器は矩形のモジュールであり、整備または交換のためにカート形地上支援装置から簡単に分離または取外し可能である。モジュールはカート形地上支援装置とは独立に使用可能であり、特定のタイプの航空機で必要のないモジュールは簡単に取外され、非常に柔軟に、別の場所で自立して使用することができる。図１〜図３には、このようなカート形地上支援装置１０、および、発電モジュール１４、電力変換モジュール２０、および２段式空調モジュール４００（ＰＡＯ液冷却も提供する）といった他の複数のモジュールが簡略化されて図示されている。（上記機器のより一層詳細な図面が本願および上記で挙げた関連出願にも含まれている）。
【００１５】
使用に際して、カート形地上支援装置１０は航空機（図示せず）の近傍に取付けられるか、または、適切なトラクター若しくはトラック（図示せず）によって航空機まで牽引される。作業員が空調機のプレナムまたは空気ダクト２６を２段式空調モジュール４００から航空機の冷気入力ポート（図示せず）に接続する。航空機が、冷却液の供給が必要なアビオニクスまたは他の電子機器を有する場合には、作業員は、また、一対のＰＡＯ冷却液管路２８を空調モジュール４００から航空機の一対のＰＡＯポートに接続する。作業員は、次いで、適切な電気ケーブル（図示せず）を用いて、電力変換モジュール２０の電力出力ポートまたは電気レセプタクル（図１〜図３には図示されていない）を航空機の対応ポートまたはケーブルに接続する。異なるタイプの航空機の様々な要求を満たすために、カート形地上支援装置１０には、２つの電力変換モジュール２０を設けることができる。第１のモジュール２０は、１１５ボルト４００Ｈｚの交流出力ポートおよび独立した２７０ボルトの直流出力ポートの両方を有し、第２のモジュール１２０８（図１２）は、２８ボルトの直流出力ポートを有している（モジュール２０または１２０８のうちの一方または他方はカート形地上支援装置１０から取外される場合がある）。
【００１６】
図１２を参照すると、作業員は、表示スクリーン２４を有する制御モジュール２２の正面パネルの「起動」押ボタン１２１６を押す。すると、表示スクリーンには、図１３に示すようなメインメニューが表示される。航空機がT-50 Golden Eagleの場合、作業員は、このメニュー（図１３）の４つの押ボタン１２０４のうちラベル「T-50 Golden Eagle」の隣にある押ボタンを押し、次に、このとき現れる「T-50」メニュー（図１４）上の４つの押ボタン１２０２のうち「起動」ラベルの隣にある押ボタンを押す。これに応じて、全てのモジュールは、この特定のタイプの航空機に適切な空気圧力および空気流量の空調、適切なタイプ、電圧および周波数の電力、並びに（必要に応じて）冷却液を提供する必要に応じて自動的に再設定される。作業員が間違った航空機のタイプを選択すると、圧力および空気流量を測定することによって、この過誤を検知し、システムが停止し、エラーを知らせる有色の表示ランプ１２１４が点灯するとともに、作業員へ向けて制御パネル２４上に適切なエラーメッセージが表示される。作業員が制御モジュール２２の正面パネル上の「停止」押ボタン１２１８または表示スクリーン２４のメニュー（図１３、１４）のいずれか１つのメニュー上の「停止」ラベルの隣にある押ボタン１２０２または１２０４を押すとシステムが停止する。
【００１７】
航空機のカート形汎用地上支援装置は、多くの異なるタイプおよびクラスの航空機の広範に変化する空調、および液体の冷却、および電力支援の要求に対して柔軟に支援を行うように設計されている。本発明は、異なる圧力および流量の冷却した空気および液体を異なる航空機に供給可能であり、かつ、異なる航空機に異なるタイプおよび電力量の電力を供給可能である。また、本発明は、単純で統合的な制御パネルを提供し、この制御パネルにおいて、航空機の保守要員は、整備することになっている航空機のタイプを簡単に選択し、この特定のタイプの航空機のための支援を最適化するようにカート形地上支援装置上の種々の機器を自動的に構成させることができる。
【００１８】
航空機のモジュラー式カート形地上支援装置は、このカート形地上支援装置によって提供される異なる支援システムの各々が、堅牢で、小型で、任意選択でＥＭＩ遮蔽を設けられた矩形モジュールに収容されたものであり、この矩形モジュールは、容易に取外し、整備し、交換し、このカート形地上支援装置および他のモジュール機器から分離させて独立して用いることができる。
【００１９】
カート形地上支援装置１０では、例えば、２段式空調モジュール４００は、ＰＡＯ液冷却システムを含めてカート形地上支援装置１０の空調機器の全てを備える。電力変換モジュール２０は、２７０ボルトＤＣ電源、および１１５ボルト４００Ｈｚ交流電源を含めてカート形地上支援装置１０の電力変換機器の全てを備える。電力変換モジュール２０は、２８ボルトＤＣ電源を含む、別の同様のモジュール１２０８（図１２）と交換するか、または同モジュールを補充して、異なるタイプおよびクラスの航空機の特定の要求に応じて、３つの異なるタイプの電力変換を可能にすることができる。
【００２０】
電源モジュール１４は、カート形地上支援装置を電力網によって提供される３６０Ｖ〜５００Ｖ、５０または６０サイクルの三相ＡＣ電源に好都合に接続できない場合に、ディーゼルエンジンおよび６０サイクル４６０Ｖの三相電力を生成する発電機を備える。電源モジュール１４は、カート形地上支援装置１０の一方の端部に閉じこめられ、図２に示すように、カート形地上支援装置１０から取外可能とすることができる。
【００２１】
これらのモジュール１４、２０、４００および１２０８のいずれかまたは全てに、任意選択で内部変圧器（図示せず）を配設して、高電圧の入力電力を１２０ボルトまたは２４０ボルトの５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに変換して、この低電圧を標準的な耐候性コンセント（図示せず）へ供給し、この低電圧電力を、手持ち工具および携帯用照明器具等に電力を供給するのに用いることができる。これらの電気器具にも地絡防止が提供される。
【００２２】
図１２に示すように、制御モジュール２２はカート形地上支援装置１０において電力変換モジュール２０の上方に取付けられている。制御モジュール２２は、その正面パネルに一対の起動押ボタン１２１６および停止押ボタン１２１８、有色の表示ランプ１２１４、並びに表示スクリーン２４の左右側縁部に隣接して４つの押ボタン組１２０２、１２０４を配置した表示スクリーン２４を有している。起動すると、図１３に示す表示スクリーン２４にはメインメニュー表示が提示され、航空機の保守要員は、隣接する押ボタン１２０２および１２０４の１つを押すことによって、整備することになっている航空機のタイプを選択することができる。航空機整備要員だけが知っている特定の押ボタンの押下パターンによって整備メニュー表示（図示せず）を提示することができる。これによってこれらの整備要員は、空調およびＰＡＯモジュール４００、電力変換モジュール２０および１２０８、並びに電源モジュール１４の状態を目視し、（場合によっては）その状態を変更することができる。図１２に概略的に示すように、全てのモジュール１４、２０、２２、４００および１２０８は、カート形地上支援装置１０上に設置されると、ネットワーク１２１２によって自動的にともにネットワーク接続される。さらに、モジュール１４、２０、２２、４００および１２０８の各々には、外部の携帯用コンピューター（図示せず）に接続することができるネットワークジャック（図示せず）が配設されており、このコンピューターはこのとき、全てのモジュールに対する制御モジュールおよびディスプレイとしての役割を果たし、押ボタン１２０２および１２０４を押すことに代えて図１３、１４に示すメニュー上でマウスクリックが用いられる。
【００２３】
カート形地上支援装置１０は、任意選択で二輪式台車組立体１８および１９に搭載することができる。カート形地上支援装置１０上で、発電モジュール１４と２段空調機モジュール４００との間の空間には、図２、３に示すように、電力変換モジュール２０および１２０８の一方または双方を所定の位置に滑り入れ、カート形地上支援装置１０に取付けることができる。（双方のモジュールが設置される場合、図に示すようにカート形地上支援装置の両側部に設置するか、または双方を上下に重ねて設置することができる）。
【００２４】
特定の航空機の支援作業に発電モジュール１４が不必要な場合、モジュール１４およびモジュール１４の下側の車輪および軸台車組立体１９を、図２に示すように、カート形地上支援装置１０の残りの部分から完全に切離し、６０Ｈｚ４６０ボルトの携帯用の三相電源が必要などこか別の場所で完全に別個に用いるように取除くことができる。図２、３に示すように、電力変換モジュール２０および１２０８は、トラック上で滑り出して所定位置に固定して、モジュール２０および１２０８並びにそれらの内部の電気部品および電子部品を整備するために整備要員が容易に接近可能にすることができる。これらのモジュールは、修理のためまたは他の場所で独立した電力変換器として使用するために取外すこともできるし、様々な航空機の整備に必要とされるのに応じて、様々な電圧および周波数の電力を生成する様々な電力変換モジュールと置換することもできる。
【００２５】
Ｂ：マルチ電圧電力変換器モジュールの説明
特定の機器を有し特定の環境で用いられる特定の電力変換モジュール２０を参照して本発明を説明するが、最初に、本発明は他の電源、機器とともに実施することもでき、かつ他の環境において用いることもできることが理解されるべきである。
【００２６】
ここで、図４を参照すると、地上支援装置用のマルチ電圧電力変換モジュール２０が示されている。モジュール２０は電力入力４０２から３８０ボルト〜５００ボルト（ＲＭＳ）の範囲内の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの多相電力を受信し、整備を受ける航空機の電力要件に応じて、その電力を１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力または２７０ボルトＤＣ電力に変換する。図１３を参照すると、航空機の整備要員が表示されたメニュー上の航空機の名前を触れることによって航空機を選択し、電力変換器モジュール２０は、その航空機が要求するのが２つの電圧のうちのいずれであってもその電圧を生成するように自身を自動的にプログラミングするように自身を自動的にプログラミングことによって応答する。制御モジュール２２内のプロセッサ１２０６（図１２）は表示スクリーン２４を備える。航空機を選択するために、保守技術者は押ボタン１２０４のうちの１つを押して航空機タイプを選択し、これに応答してプロセッサ１２０６は、バス１２１２を介して電力変換モジュール２０内の制御システム４１０（図４）に搬送される電力出力選択信号を生成する。この信号に応答して制御システム４１０は、図４に示され、まとめて電力変換システムととも称される残りの機器４００、５００、６００、７００、９００および１０００をプログラミングする電力変換制御信号６０６、７０８、（等）（以下で説明）を送出して、選択された航空機のタイプまたはクラスに対する電力の特定のタイプ（ＡＣまたはＤＣ）および電圧を生成する。制御システム４１０は（４４２および４４６において）出力ＡＣ電圧または出力ＤＣ電圧を監視して電力変換制御信号、特に正弦波合成制御信号７０８を調節して、出力電圧を管理し、それにより出力電圧を、電力出力選択信号によって指令される所定の電圧レベルに維持する。
【００２７】
入力される電力は、電力入力４０２から共通コアフィルターおよびインダクター回路４０４を通って多相変圧器５００に向かう。変圧器５００は位相を異にする（out-of-phase）多相電力信号の２つの組を生成し、整流器６００に印加する。整流器６００は、多相の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの電力信号を約６００ボルトＤＣの信号に変換し、このＤＣ信号をスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器７００に提供する。
【００２８】
スイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器７００は、６００ボルトＤＣ電力信号を４００Ｈｚ１１５ボルト多相（ＲＭＳ）電力信号に変換する（以下で説明するように、２７０ボルトのＤＣ電力が生成されているときは、この電圧は１１５ボルトから変化することになる）。４００Ｈｚ多相電力信号は変圧器およびフィルター回路９００に印加される。この変圧器およびフィルター回路９００は４００Ｈｚ電力信号をフィルタリングし、比較的歪のない（pure）正弦波信号に平滑する。その後、平滑された４００Ｈｚ１１５ボルト（ＲＭＳ）多相電力信号は第１の出力スイッチ４０６および第２の出力スイッチ４０８に印加される。
【００２９】
第１の出力スイッチ４０６は１１５ボルト４００ＨｚＡＣ多相電力信号Ａ、ＢおよびＣをモジュール２０の１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力４０７に接続する。その後、１１５ボルトＡＣ電力信号は１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力４０７から適切なケーブルを介して１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力を必要とする航空機に流れる。第２の出力スイッチ４０８は多相電力信号の同じ組を整流器１０００に接続する。整流器１０００は４００Ｈｚ１１５ボルト（ＲＭＳ）多相電力信号を２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ2＋およびＶ2−に変換し、２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ2＋およびＶ2−は航空機切離しスイッチ１１０３およびクランプ回路１１００を通過して、モジュール２０の２７０ボルトＤＣ電力出力４０９へ流れる。クランプ回路１１００は電力変換器モジュール２０内の回路部を過渡電流から保護する。その後、２７０ボルトＤＣ電力信号は２７０ボルトＤＣ電力出力４０９から適切なケーブルを介して２７０ボルトＤＣ電力を必要とする航空機に流れる。
【００３０】
ここで、図５を参照すると、パワー変圧器５００は、入力多相電力信号５０２を図４において説明した共通コアフィルターおよびインダクター回路４０４から受信する。パワー変圧器５００内で、入力多相電力信号５０２はＹ巻線の入力組５０４を通して送信される。パワー変圧器は２つの多相電力信号出力を生成する。Ｙ結線された２次巻線の組５０６は出力電力信号の組５１０を生成し、Δ結線された２次巻線の組５０８は、信号５１０と位相を異にする出力電力信号の組５１２を生成する。出力信号の組５１０および５１２の双方は、図６において説明するように、整流器６００に印加される（変圧器５００はＩＴＷ軍用部品、製品番号ＴＴ５１０５である）。
【００３１】
ここで、図６を参照すると、整流器回路６００は２つの多相電力信号出力５１０および５１２をパワー変圧器５００から受信する。多相電力信号出力５１０および５１２のそれぞれは、ダイオード６０４およびサイリスター６０２を備える整流回路に印加される。
【００３２】
整流器回路６００はそれぞれが組み合わされて用いられるサイリスターおよびダイオードを含む６つの組からなる。第１のサイリスターおよびダイオードの組を例として用いると、この組はダイオード６０４とサイリスター６０２とを備え、これらが図５で説明されたパワー変圧器５００から電力信号をともに受信する。受信する電力信号は、パワー変圧器５００から流出する多相電力信号の対５１０および５１２からの６つの信号のうちの１つの信号である信号Ｕ1である。多相電力信号の第１の組５１０は、３つのＡＣ電力信号Ｕ1、Ｖ1およびＷ1の多相の組として表される。多相電力信号の第２の組５１２は３つのＡＣ電力信号Ｕ2、Ｖ2およびＷ2の多相の組として表される。図示されるように、ＡＣ電力信号Ｕ1は、第１のサイリスターおよびダイオードの組のダイオード６０４のカソードとサイリスター６０２のアノードとに接続される。サイリスター６０２のゲートは制御システム４１０からトリガータイミング信号６０６を受信し、トリガータイミング信号６０６によって整流器回路６００のパフォーマンスを変化させることができる。サイリスター６０２のカソードは、整流器回路６００の正の出力端子Ｖ１＋に接続される。ダイオード６０４のアノードは、負の出力端子Ｖ１−に接続される。残り５つのサイリスターおよびダイオードの組のそれぞれは、異なる位相の入力信号と同じ出力信号とに同様に接続される。タイミング信号６０６は起動時にサイリスターをゲートするのに用いられる。起動時にサイリスターをゲートすることによって、コンデンサー４３２がゼロ電位からチャージされるときに、電力入力４０２からの入力電流が決して最大定格電流を超えて増加しないようにすることができる。これにより、電力入力４０２に接続された電力源の過負荷による遮断を回避するソフトスタート（soft-start）機能を提供する。
【００３３】
図４に図示されているフィルターコンデンサー４３２は、整流器回路６００のＤＣ出力端子Ｖ1＋およびＶ1−の両端にわたって接続される。サイリスターおよびダイオードの６つの組は、このＤＣ出力フィルターコンデンサー４３２（図１に示す）を、入力ＡＣ電力信号の各サイクル中に６回ずつ、それらの電力信号が到達する正負の最大電圧レベルの差に略等しい電圧レベルまでフルに充電するＡＣ電圧の正負のピーク検出器および整流器としての役割を果たす。６つの信号Ｕ1、Ｖ1、Ｗ1、Ｕ2、Ｖ2およびＷ2のそれぞれは、各１／５０秒または１／６０秒（入力電力信号の周波数に依拠する）内の６つの異なる時点において正負のピークに達する。これらの６つの信号のうちの１つが正のピーク電圧に達すると、それと同時にこれらの同じ６つの信号のうちの別の１つが常に負のピーク電圧に達する。それらの２つのピーク到達信号は、協働してフィルターコンデンサー４３２をフルに充電する。正の方向でピークに達した信号は、その対応するダイオードを通じて、コンデンサー４３２のＶ＋端子に電流を供給し、同時に、負の方向でピークに達した信号は、その対応するサイリスターを通じて、コンデンサー４３２のＶ−端子から電流を引き出し、それにより正負のピーク信号間の略電圧レベル差までコンデンサー４３２をフルに充電する。
【００３４】
コンデンサー４３２は３７マイクロファラッドの高電圧コンデンサーであり、整流器６００によって生成される結果としてのＤＣ電力信号を平滑する平滑コンデンサーとしての役割を果たす。Ｖ１＋出力端子およびＶ１−出力端子はこのＤＣ電力を、図７において説明するスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器およびフィルター回路７００に直接印加する。
【００３５】
ここで、図７を参照すると、スイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器７００が示されている。この回路は、図示されるように、Ｖ1＋とＶ1−（図１、６）とにわたって直列に接続されたスイッチ７０２および７０４の６つの対を含む。スイッチの通常の対は、図７に示されているように直列に接続されている第１のスイッチ７０４と第２のスイッチ７０２とを備える。第１のスイッチ７０４はＶ1＋に接続されて、第２のスイッチはＶ1−に接続されている。第１のスイッチ７０４と第２のスイッチ７０２との連結部７０６は、パルス幅変調された矩形波である電力信号１1を表す。この矩形波は３つの状態Ｖ1＋、Ｖ1−または０Ｖの間を絶えず変化する。スイッチ７０４および７０２は、変圧器９００の位相Ａでの４００Ｈｚ電力信号がパルス幅変調された波形（representation）を構築する。変圧器９００の位相Ａでの電圧が正であるときは、電力信号１1は０ＶとＶ1＋との間でスイッチし、負であるときは、電力信号１1は０ＶとＶ1−との間でスイッチする。８３．３３μｓ（１２ｋＨｚ）ごとにスイッチの状態が変化する可能性があり、その可能性は負荷に基づく。第１のスイッチ７０４および第２のスイッチ７０２の双方に、制御システム４１０で発生したパルス幅変調スイッチング制御信号７０８が接続される。制御システム４１０はこれらのスイッチング信号を生成し、第１のスイッチ７０４および第２のスイッチ７０２にそれぞれの電力信号Ｖ１＋およびＶ１−の電力信号１1への導通を交番させる。４００Ｈｚの基本波より高次の全ての高調波が（出力変圧器およびフィルター９００並びにコンデンサー３４、３６および３８によって）フィルタリングされた後に、この交番は信号１1が、制御システム４１０によって調節されて、航空機に供給される電圧レベルを管理することができる制御された振幅を有する正弦波になるようにタイミング合わせされる。
【００３６】
同様にして随伴信号１2が生成されるが、信号１1とは位相を異にする。追加の信号対、信号２1および信号２2並びに信号３1および信号３2も、今信号１1および信号１2について説明したのと同様にして生成されるが、信号２1および信号２2は、信号１1および信号１2に対して位相が１２０度シフトしており、信号３1および信号３2は、信号１1および信号１2に対して位相が２４０度シフトしている。したがって、フィルタリングした後、７１０で示されている信号は３相４００Ｈｚの電力信号の組になる。
【００３７】
図４において、出力信号１2、２2および３2における電流振幅「Ｉ」が測定される。これらの電流測定値４４８は、電力変換器モジュール２０から引き出される電流および電力の尺度として、制御システム４１０に中継される（測定値４４０）。ホール効果電流センサーを用いて電流を測定する。これらのセンサーは電流トランスデューサー部品番号ＬＦ５０５−ＳとしてLEM SA社（スイス国、ジュネーブ）から入手することができる。
【００３８】
ここで、図８を参照すると、図７で用いられるスイッチの回路図が示されている。スイッチ７０２は、図示されるように、ゲート８１０を有し、ソース８０６とドレイン８０８とを相互接続するダイオード８０４を設計に組み込んだパワー電界効果トランジスターとして視覚化する（visualized）ことができるＩＧＢＴトランジスターである。したがって、スイッチ７０２は幾分、ダイオードによってバイパスされたスイッチとして動作する。スイッチ７０２は製品番号ＢＳＭ３００ＧＢ１２０ＤＬＣとしてEupec社（ニュージャージー州、レバノン）によって製造された集積回路である。
【００３９】
４００Ｈｚ正弦波合成器７００の電力出力信号７１０は、図９に示されている出力パワー変圧器およびフィルター９００を通して供給される。電力出力信号の対１1および１2は出力パワー変圧器９００の１次巻線９０４の第１の巻線に印加される。電力出力信号の対２1および２2は出力パワー変圧器９００の１次巻線９０４の第２の巻線に供給される。電力出力信号の対３1および３2は出力パワー変圧器９００の１次巻線９０４の第３の巻線に供給される。
【００４０】
変圧器およびフィルター９００の反対側の２次巻線９０６は、Ａ、Ｂ、Ｃおよび中立のＮとラベル付けされている多相、正弦波のＹ結線電力出力信号９０８を提供する。これらの電力出力信号は、モジュール２０が動作中であるときは常時多相４００Ｈｚの電力を提供する。提供される電圧は、電力変換器モジュール２０が生成することを要求されている出力電圧に依拠して変動する。制御システム４１０は信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される電圧を測定し、これらの電圧測定値４４２は電圧および電流測定値４４０の一部として制御システム４１０に供給される。モジュール２０が１１５ボルト４００ＨｚＡＣの電力を生成することを要求されるとき、制御システム４１０は、負荷に左右されることなく、信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される１１５ボルト（ＲＭＳ）の正弦波電圧（４４２において測定される）を維持するようにパルス幅を調節された波形を信号線１1、１2、２1、２2、３1および３2上に生成するように、正弦波合成器７００に指令する。しかしながら、電流および電力の流出（drain）が過大である場合（電力は電流と電圧の積である）、システムは停止する。様々な航空機に対して様々な電流および電力の制限を制定することができる。制御システム４１０はスイッチ４０６を閉じ、適切なケーブルで航空機に接続される１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力４０７において、電力信号Ａ、ＢおよびＣを提供する。電圧測定値４４２は、スイッチ４０６が閉じているときの電力出力４０７における電圧の測定値である。
【００４１】
電力変換器モジュール２０が、このように変換された電力を必要とする航空機に対して２７０ボルトＤＣを生成することを要求されるとき、制御システム４１０はスイッチ４０６を開き、スイッチ４０８を閉じる。それにより、信号Ａ、ＢおよびＣが２７０ボルトＤＣ整流器１０００を通って供給されるとともに２７０ボルトＤＣ整流器１０００によって整流され、適切なケーブルによって航空機に接続される２７０ボルトのＤＣ電力出力４０９において提供される。制御システム４１０は信号Ａ、ＢおよびＣの電圧を無視し、代わりに（図４において）ＤＣ出力電流Ｉ（電流測定値４４８）および電圧Ｖ2＋（電圧測定値４４６）を測定し、その双方がＤＣ電力出力４０９（図４）の正の端子にて測定され、正弦波合成器７００によって生成されるパルス幅を調節して、電流および電力の流出が過大でない場合、ＤＣ出力電圧を２７０ボルトに安定して保持するようにパルス幅を調節された波形を信号線１1、１2、２1、２2、３1および３2上に生成する。様々な航空機に対して様々な電流および電力の制限を制定することができる。
【００４２】
今ちょうど説明したように、信号９０８（信号Ａ、ＢおよびＣ）は第１のＡＣ出力スイッチ４０６と第２のＤＣ出力スイッチ４０８とに配線される（図４）。信号９０８（信号Ａ、ＢおよびＣ）は、残っている任意の４００サイクルの高調波を更に抑制する１組の平滑コンデンサー４３４、４３６および４３８（図４に示される）にも接続される。
【００４３】
ここで、図１０を参照すると、第２の整流器１０００が示されている。整流器１０００は、ＤＣ電力スイッチ４０８が閉じているときは常に、４００Ｈｚの電力信号Ａ、ＢおよびＣ９０８を整流する。２７０ボルトのＤＣが生成されているとき、電力信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される電圧は上下に調節されて、２７０ボルトＤＣ電力出力４０９（図４）を２７０ボルトのＤＣに維持する。図１０は３つの電力信号Ａ、ＢおよびＣ（９０８で示されている）のそれぞれが、４つの整流器ダイオードの組１００２、１００４および１００６のそれぞれに接続されることを示している。４つのダイオードの組１００２、１００４および１００６のそれぞれ、例えば、４つのダイオード１０１６、１０１８、１０２０および１０２２の例示の組は、並列に接続された２つのダイオード対１０１６−１０１８および１０２０−１０２２を備える。２つの並列接続のダイオード１０１６−１０１８のアノードは電力信号Ａに接続され、これら２つのダイオードのカソードは、ＤＣの正の出力ライン１０３０に接続される。２つの並列接続のダイオード１０２０−１０２２のカソードは電力信号Ａに接続され、これら２つのダイオードのアノードは、ＤＣの負の出力ライン１０３２に接続される。残りの２つの４ダイオード組１００４および１００６は、同様に、入力電力ラインＢおよびＣを正の出力ライン１０３０および負の出力ライン１０３２に接続する。出力ライン１０３０および１０３２は第１のフィルターコンデンサー１００８に結合される。今ちょうど説明した回路配置によって、ダイオードの組１００２、１００４および１００６が、フィルターコンデンサー１００８の両端にわたって、信号のピーク検出整流器のように、３つの電力信号Ａ、ＢおよびＣの正負の最大電圧振れ幅間の瞬間の電圧差に略等しいＤＣ電圧を発生する。
【００４４】
ＤＣ電流は、コンデンサー１００８からフィルターインダクター１０１０を通って４つの４７００μｆ４００ボルトのフィルターコンデンサー１０３４、１０２６、１０３８および１０４０のバンクに流れる。この１揃いのフィルターコンデンサーのバンクの両端に発生した（developed）ＤＣ電圧は、２７０ボルトのフィルタリングされたＤＣ出力電圧Ｖ2＋およびＶ2−として、１０２８において提供される。
【００４５】
ここで、図１１を参照すると、クランプ回路１１００が示されている。このクランプ回路１１００は、電圧スパイク捕捉コンデンサー（voltage-spike-capturing capacitor）１１１８、および電力コンディショニングモジュール２０の２７０ボルトＤＣ電力出力４０９（図４に示されている）の両端にわたって直接接続される電子クランプ回路１１０４−１１０６を備える。このクランプ回路は、整流器１０００（図１０に示されている）から流れる２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ２＋およびＶ２−１０２８にわたって、航空機切離しスイッチ１１０３（制御システム４１０によってリレー制御される）と直列に接続されている。コンデンサー１１１０は、スイッチ１１０４、１１０６、１１１２および１１１４の降伏電圧を超える可能性がある突然の過渡電圧から、電子クランプ回路を保護する。２つのクランプ回路１１０４−１１０６および１１１２−１１１４は、アーク若しくは誘導性逆弧（inductive arc back）または航空機からフィードバックされてくる可能性がある過渡電流の他のソースにより引き起こされるサージ電流を短絡する。スイッチ１１０３がＤＣ電力供給を航空機から完全に切断すると、クランプ回路１１００はスイッチ１１０３のリレー接触点のアークを防止し、変換器に取り付けられたＤＣバスに蓄えられる可能性がある電荷を消散させる。状況によっては、航空機は変換器に向かって電力が逆流する場合がある。そのような事象中に、クランプ回路１１００はそのような電力を消散し、フィードバック事象が進行している間のスイッチ１１０３にわたるアークの発生および電源への損傷を防止する。
【００４６】
クランプ回路１１００は、直列に接続された一対の電子スイッチ１１０４−１１０６を備える。これらのスイッチは、図８に示されているタイプのものである。
【００４７】
一対のスイッチ１１０４−１１０６は、図に示されるように（図８、１１）、第１のスイッチ１１０６および第２のスイッチ１１０４を備え、第２のスイッチ１１０４のソースおよびゲートが第１のスイッチ１１０６のドレインに接続されている。第１のスイッチ１１０６のソースおよびドレインは、コンデンサー１１１０と並列に接続される。第１のスイッチ１１０６のソースおよびゲートは、非常時クランプ信号１１１６によって、制御システム４１０に接続される。第２のスイッチ１１０４のソースおよびドレインは、抵抗１１０８と並列に接続される。この配置によって、２つのスイッチが、回路内のこの場所において起こる可能性がある高電圧に耐えることが可能になる。
【００４８】
図４を参照して、制御システム４１０が上述した全ての制御信号を供給できるようにするのに、制御システムは、１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力信号出力４０７および２７０ボルトＤＣ電力出力４０９の双方における電圧の測定値「Ｖ」および電流の測定値「Ｉ」を受信しなければならない。図４に見られるように、電圧および電流の双方が、ＤＣ電力出力４０９において測定される。４００ＨｚＡＣ電圧は、信号Ａ、ＢおよびＣにおいて測定され、４００ＨｚＡＣ電流は、ホール効果電流センサーを用いて、信号１2、２2および３2において測定される。これらの電圧測定値および電流測定値は制御システム４１０に供給され、制御システム４１０は、これらの電圧および電流のうちの適切な１つを解析し、スイッチング制御信号７０８を含むパルスの幅の必要な補正を行って、１１５ボルトの４００ＨｚＡＣ電圧または２７０ボルトのＤＣ電圧を、現在航空機に供給されている電力がいずれのタイプであろうと安定させる。
【００４９】
ここで、図１２を参照すると、カート形地上支援装置１０の様々なモジュール間の信号相互作用のブロック図が例示されている。デイスプレイ２４および汎用制御および診断プロセッサ１２０６は、制御モジュール２２の一部である。ディスプレイ２４は、通常、図１３に示されるメインメニューをユーザーに表示する。このメインメニューは、ユーザーが、整備を受ける航空機のタイプまたはクラスを指定する押ボタン１２０２または１２０４の１つを単に押すことによって、特定のタイプまたはクラスの航空機に対して、カート形地上支援装置１０上の全てのモジュールを構成することを可能にする。航空機のタイプまたはクラスが指定されると、汎用制御および診断プロセッサ１２０６は、ネットワークバスドライバー１２１０に、およびＣＡＮバス１２１２を介してカート形地上支援装置１０上に搭載される様々なモジュール１４、２０、４００および１２０８に制御信号を送信する。様々なモジュール１４、２０、４００および１２０８は、全てのモジュールをユーザーが選択したタイプまたはクラスの航空機で安全に使用することができるように、これらの信号によって構成される。電力変換モジュール２０の場合には、制御信号は、航空機が１１５ボルト、４００Ｈｚ電力を要求する場合にスイッチ４０６を閉じること、航空機が２７０ボルトＤＣ電力を要求する場合にスイッチ４０８を閉じること、または航空機が２８ボルトＤＣ電力を要求する場合にスイッチ４０６および４０８の双方を開く（この場合は、制御信号は２４０ボルトＤＣ電力変換モジュール１２０８がカート形地上支援装置１０上に存在する場合にそれをオンにする）こと、のうちのいずれかを制御システム４１０に行わせる。
【００５０】
ここで、図１３を参照すると、ディスプレイ２４のメインメニューが示されている。ディスプレイ２４は、ユーザーが特定のタイプまたはクラスの航空機を指定することを許可し、この場合には全てのモジュールはその航空機の特定のタイプまたはクラスに対して自動的に適切に構成される。また、ユーザーは、「保守」のような他のオプションを選択することができる。ユーザーが「保守」のオプションを選択する場合、図１４に示される保守メニューが表示される。この保守メニューのオプションの１つは、「２７０ボルト保守」であり、これは、電圧、電流および生成された電力、状態（１１５ボルト４００ＨｚＡＣ、２７０ボルトＤＣまたは待機）並びに履歴ログ等の、電力変換モジュール２０の状態を報告する１または複数のスクリーンに導く。正しいパスワードを有する整備要員に対して、電圧レベル、並びに警告および停止の電流および電力レベル等の、様々な特性を変更することを許可することができる。
【００５１】
図１５は改良型整流器組立体２１００を例示している。改良型整流器組立体２１００は、図１６に示し以下で説明するように、電力変換器モジュール２１内に配置するように工場組立てされて配置用工場組立品として提供される。電力変換器モジュール２１は、電力入力２４０２から３８０ボルト〜５００ボルト（ＲＭＳ）の範囲の多相の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの電力を受信し、改良型整流器組立体２１００がＡＣ電力を２７０ボルトＤＣ電力に変換することを可能にする。図１６は、１１５ボルト４００ＨｚＡＣの電力を生成する現場組立て式の４００Ｈｚ変換器モジュールであり、本明細書で説明されるように、２７０ボルトＤＣ電力に関して例示したような配置で改良型整流器組立体２１００を設置したことによってアップグレードされた電力変換器モジュール２１を示している。図１７は、２７０ボルトＤＣ電力に関して例示したような配置で、ＤＣ電圧レベルを制御する現場設置式の変圧器整流器ユニット（ＰＣＢ３０００）を設置したことによってアップグレードされた電力変換器モジュール２１を示している。図１８は、２７０ボルトＤＣ電力に関して例示したような配置でＤＣ電圧レベルを制御するＤＣ平滑コンデンサー（３０３４、３０３６、３０３８、３０４０）、ＤＣ出力接触器（３１０３）、過渡電流ダンピング抵抗（３１０８）および出力フィルターインダクター（３０１０）をアップグレードのために現場設置可能な他の機器として設置したことによってアップグレードされた電力変換器モジュール２１を示している。
【００５２】
ここで、図１９を参照すると、地上支援装置用のマルチ電圧電源の代替の実施形態が示されている。本発明は、特定の部品を有し特定の環境で用いられる特定の電源を参照して例示されているが、最初に、本発明を他の電源、部品とともに実施し、他の環境で用いることもできることが理解されるべきである。モジュール２１は３８０ボルト〜５００ボルト（ＲＭＳ）の範囲の多相の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの電力を電力入力２４０２から受信し、整備を受ける航空機の電力要件に従って、その電力を１１５ボルト４００ＨｚのＡＣ電力または２７０ボルトＤＣ電力のいずれかに変換する。所望される電力出力のタイプは、遠隔制御パネル、外部信号または電源自体の制御パネルからの入力によるものとすることができる。それらの信号の１つに応答して、制御システム２４１０は図１９に示され、まとめて電力変換システムとも称される残りの機器２４００、２５００、２６００、２７００、２９００および３０００をプログラムする電力変換制御信号２６０６、２７０８（等）（以下で説明）を送出して、整備を受ける航空機のタイプまたはクラスに対する特定のタイプ（ＡＣまたはＤＣ）および電圧の電力を生成する。また、制御システム２４１０は（２４４２および２４４６において）出力ＡＣおよびＤＣ電圧を監視し、電力変換制御信号、および特に正弦波合成制御信号２７０８を調節して、出力電圧を管理し、それによって、その出力電圧を電力出力選択信号によって指令された所定の電圧レベルに維持する。制御システムは電力変換制御信号を生成し、その信号を調節して電力モジュールの出力を、電力出力選択信号によって指令された所定の事前設定電圧レベルに管理する。本明細書で説明される実施形態では、マルチ電圧またはアップグレード可能な電源は、ＡＣおよびＤＣの機能と、ＡＣの機能に加えてＤＣの機能を追加するのに利用可能なアップグレードキットを持つＡＣのみの機能と、ＤＣの機能に加えてＡＣの機能を追加するのに利用可能なアップグレードキットを持つＤＣのみの機能と、を有する。電源モジュールはＡＣ電力入力、少なくとも１つの電力出力を有し、ＡＣおよびＤＣの出力機能が設置されているとき、入力信号としてまたは作業員からの選択による電力出力選択信号を受信する。
【００５３】
入力される電力は電力入力２４０２から共通コアフィルターおよびインダクター回路２４０４を通って多相変圧器２５００に向かう。変圧器２５００は位相を異にする２つの多相電力信号の組を生成し、それらを整流器２６００に印加する。整流器２６００は多相の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの電力信号を略６００ボルトのＤＣ信号に変換し、このＤＣ信号をスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器２７００に提供する。
【００５４】
スイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器２７００は６００ボルトのＤＣ信号を４００Ｈｚ１１５ボルトのＡＣ多相（ＲＭＳ）電力信号に変換する（以下で説明するように、この電圧は２７０ボルトのＤＣ電力が生成されているときは１１５ボルトから変化することになる）。４００Ｈｚ多相電力信号は変圧器およびフィルター回路２９００に印加される。この変圧器およびフィルター回路は４００Ｈｚ電力信号をフィルタリングし、比較的歪のない正弦波信号に平滑する。その後、平滑された４００Ｈｚ１１５ボルト（ＲＭＳ）多相電力信号は第１の出力スイッチ２４０６および第２の出力スイッチ２４０８に印加される。
【００５５】
第１の出力スイッチ２４０６は１１５ボルト４００ＨｚＡＣ多相電力信号Ａ、ＢおよびＣをモジュール２１の１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力２４０７に接続する。その後、１１５ボルトＡＣ電力信号は１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力２４０７から適切なケーブルを介して１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力を必要とする航空機に流れる。第２の出力スイッチ２４０８は多相電力信号の同じ組を整流器３０００に接続する。整流器３０００は４００Ｈｚ１１５ボルト（ＲＭＳ）多相電力信号を２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ２＋およびＶ２−に変換し、２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ２＋およびＶ２−は航空機切離しスイッチ１１０３およびクランプ回路３１００を通って、モジュール２１の２７０ボルトＤＣ電力出力２４０９へ流れる。クランプ回路３１００は電力変換器モジュール２１内の回路部を過渡電流から保護する。その後、２７０ボルトＤＣ電力信号は２７０ボルトＤＣ電力出力２４０９から適切なケーブルを介して２７０ボルトＤＣ電力を必要とする航空機に流れる。
【００５６】
ここで図２０を参照すると、パワー変圧器２５００は、入力多相電力信号２５０２を図２２において説明した共通コアフィルターおよびインダクター回路２４０４から受信する。パワー変圧器２５００内で、入力多相電力信号２５０２はＹ巻線の入力組２５０４を通して送信される。パワー変圧器は２つの多相電力信号出力を生成する。Ｙ結線された２次巻線の組２５０６は出力電力信号の組２５１０を生成し、Δ結線された２次巻線の組２５０８は、信号２５１０と位相を異にする出力電力信号の組２５１２を生成する。出力信号の組２５１０および２５１２の双方は、説明するように、整流器２６００に印加される。（変圧器５００はＩＴＷ軍用部品、製品番号ＴＴ５１０５である）。
【００５７】
ここで、図２１を参照すると、整流器回路２６００は２つの多相電力信号出力２５１０および２５１２をパワー変圧器２５００から受信する。多相電力信号出力２５１０および２５１２のそれぞれは、ダイオード２６０４およびサイリスター２６０２を備える整流回路に印加される。
【００５８】
整流器回路２６００はそれぞれが組み合わされて用いられるサイリスターおよびダイオードを含む６つの組からなる。第１のサイリスターおよびダイオードの組を例として用いると、この組はダイオード２６０４とサイリスター２６０２とを備え、これらが説明されたパワー変圧器２５００から電力信号をともに受信する。受信する電力信号は、パワー変圧器２５００から流出する多相電力信号の対２５１０および２５１２からの６つの信号のうちの１つの信号である信号Ｕ１である。多相電力信号の第１の組２５１０は、３つのＡＣ電力信号Ｕ１、Ｖ１およびＷ１の多相の組として表される。多相電力信号の第２の組２５１２は３つのＡＣ電力信号Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の多相の組として表される。図示されるように、ＡＣ電力信号Ｕ１は、第１のサイリスターおよびダイオードの組のダイオード２６０４のカソードとサイリスター２６０２のアノードとに接続される。サイリスター２６０２のゲートは制御システム２４１０からのトリガータイミング信号２６０６を受信し、トリガータイミング信号２６０６によって整流器回路２６００のパフォーマンスを変化させることができる。サイリスター６０２のカソードは、整流器回路２６００の正の出力端子Ｖ１＋に接続される。ダイオード２６０４のアノードは、負の出力端子Ｖ１−に接続される。残り５つのサイリスターおよびダイオードの組のそれぞれは、異なる位相の入力信号と同じ出力信号とに同様に接続される。タイミング信号２６０６は起動時にサイリスターをゲートするのに用いられる。起動時にサイリスターをゲートすることによって、コンデンサー２４３２がゼロ電位からチャージされるときに、電力入力２４０２からの入力電流が決して最大定格電流を超えて増加しないようにすることができる。これにより、電力入力２４０２に接続された電力源の過負荷による遮断を回避するソフトスタート機能を提供する。
【００５９】
図１９に図示されているフィルターコンデンサー２４３２は、整流器回路２６００のＤＣ出力端子Ｖ１＋およびＶ１−にわたって接続される。サイリスターおよびダイオードの６つの組は、このＤＣ出力フィルターコンデンサー２４３２（図１９に示す）を、入力ＡＣ電力信号の各サイクル中に６回ずつ、それらの電力信号が到達する正負の最大電圧レベルの差に略等しい電圧レベルまでフルに充電するＡＣ電圧の正負のピーク検出器および整流器としての役割を果たす。６つの信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２およびＷ２のそれぞれは、各１／５０秒または１／６０秒（入力電力信号の周波数に依拠する）内の６つの異なる時間において正負のピークに達する。これらの６つの信号のうちの１つが正のピーク電圧に達すると、それと同時にこれらの同じ６つの信号のうちの別の１つが常に負のピーク電圧に達する。それらの２つのピーク到達信号は、協働してフィルターコンデンサー２４３２をフルに充電する。正の方向でピークに達した信号は、その対応するダイオードを通じて、コンデンサー２４３２のＶ＋端子に電流を供給し、同時に、負の方向でピークに達した信号は、その対応するサイリスターを通じて、コンデンサー２４３２のＶ−端子から電流を引き出し、それにより正負のピーク信号間の略電圧レベル差までコンデンサー２４３２をフルに充電する。
【００６０】
コンデンサー２４３２は３７マイクロファラッドの高電圧コンデンサーであり、整流器２６００によって生成される結果としてのＤＣ電力信号を平滑する平滑コンデンサーとしての役割を果たす。Ｖ１＋出力端子およびＶ１−出力端子はこのＤＣ電力を、図２２において説明するスイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器およびフィルター回路２７００に直接印加する。
【００６１】
ここで、図２２を参照すると、スイッチング４００Ｈｚ正弦波合成器２７００が示されている。この回路は、図示されるように、Ｖ１＋とＶ１−とにわたって直列に接続されたスイッチ２７０２および２７０４の６つの対を含む。スイッチの通常の対は、図２２に示されているように直列に接続されている第１のスイッチ２７０４と第２のスイッチ２７０２とを備える。第１のスイッチ７０４はＶ１＋に接続されて、第２のスイッチはＶ１−に接続されている。第１のスイッチ２７０４と第２のスイッチ２７０２との連結部２７０６は、パルス幅変調された矩形波である電力信号１１を表す。この矩形波は３つの状態Ｖ１＋、Ｖ１−または０Ｖの間を絶えず変化する。スイッチ２７０４および２７０２は、変圧器２９００の位相Ａでの４００Ｈｚ電力信号がパルス幅変調された波形を構築する。変圧器２９００の位相Ａでの電圧が正であるときは、電力信号１1は０ＶとＶ１＋の間でスイッチし、負であるときは、電力信号１1は０ＶとＶ１−の間でスイッチする。８３．３３μｓ（１２ｋＨｚ）ごとにスイッチの状態が変化する可能性があり、その可能性は負荷に基づく。第１のスイッチ２７０４および第２のスイッチ２７０２の双方に、制御システム２４１０で発生したパルス幅変調スイッチング制御信号２７０８が接続される。制御システム２４１０はこれらのスイッチング信号を生成し、第１のスイッチ２７０４および第２のスイッチ２７０２にそれぞれの電力信号Ｖ１＋およびＶ１−の電力信号１1への導通を交番させる。４００Ｈｚの基本波より高次の全ての高調波が（出力変圧器およびフィルター２９００並びにコンデンサー２４３４、２４３６および２４３８によって）フィルタリングされた後に、この交番は信号１1が、制御システム２４１０によって調節されて、航空機に供給される電圧レベルを管理することができる制御された振幅を有する正弦波になるようにタイミング合わせされる。
【００６２】
同様にして随伴信号１2が生成されるが、信号１1とは位相を異にする。追加の信号対、信号２1および信号２2並びに信号３1および信号３2も、今信号１1および信号１2について説明したのと同様にして生成されるが、信号２1および信号２2は、信号１1および信号１2に対して位相が１２０度シフトしており、信号３1および信号３2は、信号１1および信号１２に対して位相が２４０度シフトしている。したがって、フィルタリングした後、７１０で示されている信号は３相４００Ｈｚの電力信号の組になる。
【００６３】
図１９において、出力信号１2、２2および３2における電流振幅「Ｉ」が測定される。これらの電流測定値２４４８は、電力変換器モジュール２１から引き出される電流および電力の尺度として、制御システム２４１０（測定値２４４０）に中継される。ホール効果電流センサーを用いて電流を測定する。これらのセンサーは電流トランスデューサー部品番号ＬＦ５０５−ＳとしてLEM SA社（スイス国、ジュネーブ）から入手することができる。
【００６４】
ここで、図２３を参照すると、図２２で用いられるスイッチの回路図が示されている。スイッチ２７０２は、図示されるように、ゲート２８１０を有し、ソース２８０６とドレイン２８０８とを相互接続するダイオード２８０４を設計に組み込んだパワー電界効果トランジスターとして視覚化することができるＩＧＢＴトランジスターである。したがって、スイッチ２７０２は幾分ダイオードによってバイパスされたスイッチとして動作する。スイッチ２７０２は製品番号ＢＳＭ３００ＧＢ１２０ＤＬＣとしてEupec社（ニュージャージー州、レバノン）によって製造された集積回路である。
【００６５】
４００Ｈｚ正弦波合成器２７００の電力出力信号２７１０は、図２４に示されている出力パワー変圧器およびフィルター２９００を通して供給される。電力出力信号の対１1および１2は出力パワー変圧器２９００の１次巻線２９０４の第１の巻線に印加される。電力出力信号の対２1および２2は出力パワー変圧器２９００の１次巻線２９０４の第２の巻線に供給される。電力出力信号の対３1および３2は出力パワー変圧器２９００の１次巻線２９０４の第３の巻線に供給される。
【００６６】
変圧器およびフィルター２９００の反対側の２次巻線２９０６は、Ａ、Ｂ、Ｃおよび中立のＮとラベル付けされている多相、正弦波のＹ結線電力出力信号２９０８を提供する。これらの電力出力信号は、モジュール２１が動作中であるときは常時多相４００Ｈｚの電力を提供する。提供される電圧は、電力変換器モジュール２１が生成することを要求されている出力電圧に依拠して変動する。制御システム２４１０は信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される電圧を測定し、これらの電流測定値２４４２は電圧測定値および電流測定値２４４０の一部として制御システム２４１０に供給される。モジュール２１が１１５ボルト４００ＨｚＡＣの電力を生成することを要求されるとき、制御システム２４１０は、負荷に左右されることなく、信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される１１５ボルト（ＲＭＳ）の正弦波電圧（２４４２において測定される）を維持するようにパルス幅を調節された波形を信号線１1、１2、２1、２2、３1および３2上に生成するように、正弦波合成器２７００に指令する。しかしながら、電流および電力の流出が過大である場合（電力は電流と電圧の積である）、システムは停止する。様々な航空機に対して様々な電流および電力の制限を制定することができる。制御システム２４１０はスイッチ２４０６を閉じ、適切なケーブルで航空機に接続される１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力出力２４０７において電力信号Ａ、ＢおよびＣを提供する。電圧測定値２４４２は、スイッチ２４０６が閉じているときの電力出力２４０７における電圧の測定値である。
【００６７】
電力変換器モジュール２１が、このように変換された電力を必要とする航空機に対して２７０ボルトＤＣを生成することを要求されるとき、制御システム２４１０はスイッチ２４０６を開き、スイッチ２４０８を閉じる。それにより、信号Ａ、ＢおよびＣが２７０ボルトＤＣ整流器３０００を通って供給されるともに２７０ボルトＤＣ整流器３０００によって整流され、適切なケーブルによって航空機に接続される２７０ボルトのＤＣ電力出力２４０９において提供される。制御システム２４１０は信号Ａ、ＢおよびＣの電圧を無視し、代わりにＤＣ出力電流Ｉ（電流測定値２４４８）および電圧Ｖ２＋（電圧測定値２４４６）を測定し、その双方がＤＣ電力出力２４０９（図１９）の正の端子にて測定され、正弦波合成器２７００によって生成されるパルス幅を調節して、電流および電力の流出が過大でない場合、ＤＣ出力電圧を２７０ボルトに安定して保持するようにパルス幅を調節された波形を信号線１1、１2、２1、２2、３1および３2上に生成する。様々な航空機に対して様々な電流および電力の制限を制定することができる。
【００６８】
今ちょうど説明したように、信号２９０８（Ａ、ＢおよびＣ）は第１のＡＣ出力スイッチ２４０６と第２のＤＣ出力スイッチ２４０８とに配線される（図１９）。信号２９０８（Ａ、ＢおよびＣ）は、残っている任意の４００サイクルのいずれの高調波を更に抑制する１組の平滑コンデンサー２４３４、２４３６および２４３８（図１９に示される）にも接続される。
【００６９】
ここで、図２５を参照すると、第２の整流器３０００が示されている。整流器３０００は、ＤＣ電力スイッチ２４０８が閉じているときは常に、４００Ｈｚの電力信号Ａ、ＢおよびＣ２９０８を整流する。２７０ボルトのＤＣが生成されているとき、電力信号Ａ、ＢおよびＣによって提供される電圧は上下に調節されて、２７０ボルトＤＣ電力出力２４０９（図１９）を２７０ボルトのＤＣに維持する。図２５は３つの電力信号Ａ、ＢおよびＣ（２９０８で示されている）のそれぞれが、４つの整流器ダイオードの組３００２、３００４および３００６のそれぞれに接続されることを示している。４つのダイオードの組３００２、３００４および３００６のそれぞれ、例えば、４つのダイオード３０１６、３０１８、３０２０および３０２２の例示の組は、並列に接続された２つのダイオード対３０１６−３０１８および３０２０−３０２２を備える。２つの並列接続のダイオード３０１６−３０１８のアノードは電力信号Ａに接続され、これら２つのダイオードのカソードは、ＤＣの正の出力ライン３０３０に接続される。２つの並列接続のダイオード３０２０−３０２２のカソードは電力信号Ａに接続され、これら２つのダイオードのアノードは、ＤＣの負の出力ライン３０３２に接続される。残りの２つの４ダイオード組３００４および３００６は、同様に、入力電力ラインＢおよびＣを正の出力ライン３０３０および負の出力ライン３０３２に接続する。出力ライン３０３０および３０３２は第１のフィルターコンデンサー３００８に結合される。今ちょうど説明した回路配置によって、ダイオードの組３００２、３００４および３００６は、フィルターコンデンサー３００８の両端にわたって、信号のピーク検出整流器のように、３つの電力信号Ａ、ＢおよびＣの正負の最大電圧振れ幅間の瞬間の電圧差に略等しいＤＣ電圧を発生する。
【００７０】
ＤＣ電流は、コンデンサー３００８からフィルターインダクター３０１０を通って４つの４７００μｆ４００ボルトのフィルターコンデンサー３０３４、３０２６、３０３８および３０４０のバンクに流れる。このフィルターコンデンサーのバンクの両端に発生したＤＣ電圧は、２７０ボルトのフィルタリングされたＤＣ出力電圧Ｖ２＋およびＶ２−として、３０２８において提供される。
【００７１】
ここで図２６を参照すると、クランプ回路３１００が示されている。このクランプ回路３１００は、電力コンディショニングモジュール２１（図１６、１９に示されている）の２７０ボルトＤＣ電力出力２４０９の両端にわたって直接接続される電子クランプ回路３１０４−３１０６を備える。このクランプ回路は整流器３０００（図２５に示されている）から流れる２７０ボルトＤＣ電力信号Ｖ２＋およびＶ２−３０２８にわたって、航空機切離しスイッチ３１０３（制御システム２４１０によってリレー制御される）と直列に接続されている。２つのクランプ回路３１０４−３１０６および３１１２−３１１４は、アーク若しくは誘導性逆弧または航空機からフィードバックされてくる可能性がある過渡電流の他のソースにより引き起こされるサージ電流を短絡する。スイッチ３１０３がＤＣ電力供給を航空機から完全に切断すると、クランプ回路３１００は、スイッチ３１０３のリレー接触点のアークを防止し、変換器に取り付けられたＤＣバスに蓄えられる可能性がある電荷を消散させる。状況によっては、航空機は変換器に向かって電力が逆流する場合がある。そのような事象中、クランプ回路３１００はそのような電力を消費し、フィードバック事象が進行している間のスイッチ３１０３にわたるアークの発生および電源への損傷を防止する。
【００７２】
クランプ回路３１００は、直列に接続された一対の電子スイッチ３１０４−３１０６を備える。これらのスイッチは、図２３に示されているタイプのものである。
【００７３】
一対のスイッチ３１０４−３１０６は、図に示されるように（図２３、２６）、第１のスイッチ３１０６および第２のスイッチ３１０４を備え、第２のスイッチ３１０４のソースおよびゲートが第１のスイッチ３１０６のドレインに接続されている。第１のスイッチ３１０６のソースおよびゲートは、非常時クランプ信号３１１６によって、制御システム２４１０に接続される。第２のスイッチ３１０４のソースおよびドレインは、１１オームの抵抗３１０８と並列に接続される。この配置によって、２つのスイッチが、回路内のこの場所において起こる可能性がある高電圧に耐えることが可能になる。
【００７４】
図１９を参照すると、制御システム２４１０が上述した全ての制御信号を供給できるようにするのに、制御システムは、１１５ボルト４００ＨｚＡＣ電力信号出力２４０７および２７０ボルトＤＣ電力出力２４０９の双方における電圧の測定値「Ｖ」および電流の測定値「Ｉ」を受信しなければならない。図１９に見られるように、電圧および電流の双方が、ＤＣ電力出力２４０９において測定される。４００ＨｚＡＣ電圧は、信号Ａ、ＢおよびＣにおいて測定され、４００ＨｚＡＣ電流は、ホール効果電流センサーを用いて、信号１2、２2および３2において測定される。これらの電圧測定値および電流測定値は制御システム２４１０に供給され、制御システム２４１０は、これらの電圧および電流のうちの適切な１つを解析し、スイッチング制御信号２７０８を含むパルスの幅の必要な補正を行って、１１５ボルトの４００ＨｚＡＣ電圧または２７０ボルトのＤＣ電圧を、現在航空機に供給されている電力がいずれのタイプであろうと安定させる。
【００７５】
本発明の実施形態が開示されたが、当業者であれば、本明細書に添付され、本明細書の一部分を形成する特許請求の範囲によって規定される特許請求の範囲の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、数多くの変形および変更を行うことができることを認識するであろう。
【符号の説明】
【００７６】
１０    カート形地上支援装置
１４    電源モジュール
１８    二輪式台車組立体
１９    軸台車組立体
２０    電圧電力変換モジュール
２１    電力変換器モジュール
２２    制御モジュール
２２    制御モジュール
２４    表示スクリーン
２６    空気ダクト
２８    冷却液管路
４００    空調モジュール
４００    モジュール
４０２    電力入力
４０４    インダクター回路
４０６    第１の出力スイッチ
４０７    電力出力
４０８    第２の出力スイッチ
４０９    電力出力
４１０    制御システム
４３２    出力フィルターコンデンサー
４４０    電流測定値
４４２    電圧測定値
４４６    電圧測定値
４４８    電流測定値
５００    多相変圧器
５０２    入力多相電力信号
５０４    入力組
５１０    多相電力信号出力
６００    整流器回路
６０２    サイリスター
６０４    ダイオード
６０６    タイミング信号
７００    正弦波合成器
７００    フィルター回路
７０２    第２のスイッチ
７０４    第１のスイッチ
７０６    連結部
７０８    パルス幅変調スイッチング制御信号
７１０    電力出力信号
８０４    ダイオード
８０６    ソース
８０８    ドレイン
８１０    ゲート
９００    フィルター回路
９００    出力パワー変圧器
９０８    結線電力出力信号
１０００    第２の整流器
１００８    第１のフィルターコンデンサー
１０３０    出力ライン
１０３２    出力ライン
１１００    クランプ回路
１１０３    航空機切離しスイッチ
１１０４    第２のスイッチ
１１０６    第１のスイッチ
１１０８    抵抗
１１１０    コンデンサー
１１１６    非常時クランプ信号
１１１８    電圧スパイク捕捉コンデンサー
１２０２    押ボタン
１２０４    押ボタン
１２０６    プロセッサ
１２０８    電力変換モジュール
１２１０    ネットワークバスドライバー
１２１２    ネットワーク
１２１４    表示ランプ
１２１６    起動押ボタン
１２１８    停止押ボタン
２１００    改良型整流器組立体
２４０２    電力入力
２４０４    インダクター回路
２４０６    第１の出力スイッチ
２４０６    出力スイッチ
２４０７    電力信号出力
２４０８    第２の出力スイッチ
２４０９    電力出力
２４１０    制御システム
２４３２    出力フィルターコンデンサー
２４４０    測定値
２４４０    電流測定値
２４４２    電圧測定値
２４４６    電圧測定値
２４４８    電流測定値
２５００    多相変圧器
２５００    変圧器
２５００    パワー変圧器
２５０２    入力多相電力信号
２５０４    入力組
２５１０    多相電力信号出力
２６００    整流器
２６００    整流器回路
２６０２    サイリスター
２６０４    ダイオード
２６０６    トリガータイミング信号
２６０６    タイミング信号
２７００    正弦波合成器
２７０２    第２のスイッチ
２７０４    第１のスイッチ
２７０６    連結部
２７０８    パルス幅変調スイッチング制御信号
２７１０    電力出力信号
２８０４    ダイオード
２８０６    ソース
２８０８    ドレイン
２８１０    ゲート
２９００    フィルター回路
２９０８    結線電力出力信号
３０００    第２の整流器
３００８    第１のフィルターコンデンサー
３０１０    出力フィルターインダクター
３０３０    出力ライン
３０３２    出力ライン
３１００    クランプ回路
３１０３    航空機切離しスイッチ
３１０４    第２のスイッチ
３１０６    第１のスイッチ
３１０８    過渡電流ダンピング抵抗
３１１６    非常時クランプ信号
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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