(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機用の直流（ＤＣ）配電システムを提供する。【解決手段】電力の供給源１４から複数の電気負荷１６に電力を搬送するように構成されるＤＣシステムバス２０を含む。電気負荷は、航空機１０の機上にある。ＤＣシステムバスは、負荷側を含む。システムは、ＤＣシステムバスの負荷側でＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される、複数の電力変換器モジュールを含む。電力変換器モジュールは、電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられるように構成される。電力変換器モジュールの少なくとも１つは、少なくとも１つの電力変換器モジュールが、電気負荷の対応する部分集合に電力を供給しないように、障害に応答して短絡されるように構成される。【選択図】図１
2013124097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用の直流（ＤＣ）配電システムであって、
電力の供給源から複数の電気負荷に電力を搬送するように構成されるＤＣシステムバスであって、前記電気負荷が、前記航空機の機上にあり、前記ＤＣシステムバスが、負荷側を備える、ＤＣシステムバスと、
前記ＤＣシステムバスの前記負荷側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される、複数の電力変換器モジュールであって、前記電力変換器モジュールが、前記電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられるように構成され、前記電力変換器モジュールの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給しないように、障害に応答して短絡されるように構成される、複数の電力変換器モジュールと
を備えるＤＣ配電システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールを短絡するように構成されるＤＣ−ＤＣ変換器を備え、前記ＤＣ−ＤＣ変換器が、２つのダイオードスイッチ対および２つの端子を備え、前記端子が、前記ダイオードスイッチ対のスイッチの両方が開状態である場合に、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給するように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールを短絡するように構成されるＤＣ−ＤＣ変換器を備え、前記ＤＣ−ＤＣ変換器が、少なくとも１つのスイッチおよび少なくとも１つの端子を備え、前記少なくとも１つの端子が、前記少なくとも１つのスイッチが開状態である場合に、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給するように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項４】
前記ＤＣシステムバスに電気的に結合されるコントローラをさらに備え、前記コントローラが、前記ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記電気負荷の前記対応する部分集合への電流の流れを遮断することなく、前記障害に応答して短絡されるように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項６】
前記電力変換器モジュールが、負荷電力変換器モジュールであり、前記供給源が、交流（ＡＣ）電源であり、前記システムが、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成される供給源電力変換器モジュールをさらに備え、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスの供給源側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合され、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスにＤＣ電力を供給するために、前記供給源に電気的に結合されるように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項７】
前記電力変換器モジュールが、負荷電力変換器モジュールであり、前記システムが、前記ＤＣシステムバスの供給源側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される供給源電力変換器モジュールをさらに備え、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスにＤＣ電力を供給するために、前記供給源に電気的に結合されるように構成され、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するために使用されるように構成されるＤＣ−ＤＣ変換器を備える、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項８】
少なくとも１つの他の電力変換器モジュールが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが短絡される場合に、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給するように構成される、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項９】
前記電力変換器モジュールが、ＤＣ電力を交流（ＡＣ）電力に変換するように構成される、少なくとも１つのＤＣ−ＡＣ電力変換器モジュールを備え、前記少なくとも１つのＤＣ−ＡＣ電力変換器モジュールに対応する前記電気負荷の前記部分集合が、少なくとも１つのＡＣ負荷を備える、請求項１記載のＤＣ配電システム。
【請求項１０】
機体と、
前記機体の機上の電力の供給源と、
前記機体の機上の複数の電気負荷と、
直流（ＤＣ）配電システムとを備え、前記ＤＣ配電システムが、
供給源側および負荷側を備え、前記供給源側で前記供給源に電気的に結合されるＤＣシステムバスと、
前記電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられる、複数の電力変換器モジュールであって、前記電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスから前記電気負荷に電力を搬送するために、前記負荷側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合され、前記電力変換器モジュールの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給しないように、障害に応答して短絡されるように構成される、複数の電力変換器モジュールと
を備える航空機。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記少なくとも１つの電力変換器モジュールを短絡するように構成されるＤＣ−ＤＣ変換器を備え、前記ＤＣ−ＤＣ変換器が、２つのダイオードスイッチ対および２つの端子を備え、前記端子が、前記ダイオードスイッチ対のスイッチの両方が開状態である場合に、前記電気負荷の前記対応する部分集合に電力を供給するように構成される、請求項１０記載の航空機。
【請求項１２】
前記ＤＣ配電システムが、前記ＤＣシステムバスに電気的に結合されるコントローラをさらに備え、前記コントローラが、前記ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するように構成される、請求項１０記載の航空機。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電力変換器モジュールが、前記電気負荷の前記対応する部分集合への電流の流れを遮断することなく、前記障害に応答して短絡されるように構成される、請求項１０記載の航空機。
【請求項１４】
前記電力変換器モジュールが、負荷電力変換器モジュールであり、前記ＤＣ配電システムが、前記ＤＣシステムバスにＤＣ電力を供給するために、前記ＤＣシステムバスと電力の前記供給源との間に電気的に結合される供給源電力変換器モジュールをさらに備え、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するために使用されるように構成されるＤＣ−ＤＣ変換器を備える、請求項１０記載の航空機。
【請求項１５】
前記電力変換器モジュールが、ＤＣ電力を交流（ＡＣ）電力に変換するように構成される、少なくとも１つのＤＣ−ＡＣ電力変換器モジュールを備え、前記少なくとも１つのＤＣ−ＡＣ電力変換器モジュールに対応する前記電気負荷の前記部分集合が、少なくとも１つのＡＣ負荷を備える、請求項１０記載の航空機。
【請求項１６】
前記電気負荷の少なくとも１つがＤＣ負荷である、請求項１０記載の航空機。
【請求項１７】
航空機用の直流（ＤＣ）配電システムであって、
電力の供給源から複数の電気負荷に電力を搬送するように構成されるＤＣシステムバスであって、前記電気負荷が、前記航空機の機上にあり、前記ＤＣシステムバスが、負荷側を備える、ＤＣシステムバスと、
前記ＤＣシステムバスの前記負荷側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される、複数の電力変換器モジュールであって、前記電力変換器モジュールが、前記電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられるように構成される、複数の電力変換器モジュールと、
前記ＤＣシステムバスに電気的に結合されるコントローラであって、前記コントローラが、前記ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するように構成される、コントローラと
を備えるＤＣ配電システム。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記電気負荷の前記対応する部分集合への電流の供給を遮断せずに、障害に応答して、前記電力変換器モジュールの少なくとも１つの電圧を制御するように構成される、請求項１７記載のＤＣ配電システム。
【請求項１９】
前記コントローラが、前記電気負荷の前記対応する部分集合への電流の流れを遮断することなく、障害に応答するように構成される、請求項１７記載のＤＣ配電システム。
【請求項２０】
前記電力変換器モジュールが、負荷電力変換器モジュールであり、前記システムが、前記ＤＣシステムバスの供給源側で前記ＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される供給源電力変換器モジュールをさらに備え、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスにＤＣ電力を供給するために、前記供給源に電気的に結合されるように構成され、前記供給源電力変換器モジュールが、前記ＤＣシステムバスの電流を前記指令される値に維持するために、前記コントローラにより使用されるＤＣ−ＤＣ変換器を備える、請求項１７記載のＤＣ配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電用のシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽航空機、固定翼航空機、動力揚力航空機（ｐｏｗｅｒｅｄ  ｌｉｆｔ  ａｉｒｃｒａｆｔ）、および回転翼航空機などの多くのタイプの航空機は、航空機の機上の様々な電気負荷に電力を分配するための配電システムを含む。航空機の機上の配電システムにより提供される電力に対する需要は、増大し続けている。増大した需要は、増大した数の電気負荷、および／または、航空機の機上の電気負荷により消費される電力の量の増大に基づくものであり得る。例えば、電気的な始動発電機、電動の環境制御および加圧のシステム、電気作動の飛行制御装置、電気的なエンジンおよび飛行の管理システム、ならびに、電気的な防氷および除氷のシステムは、航空機の機上に比較的最近付加されてきた電気負荷である。新しい電気負荷がさらに、快適水準を上昇させるために、ならびに／または、乗客に、より多くの娯楽および／もしくは他のサービスを提供するために、旅客機に付加されてきた。さらに、例えばより多くの特徴および／または性能を含むように、電気負荷がより先進的になるにつれて、電気負荷は、より多量の電力を消費する。
【０００３】
少なくとも一部の既知の航空機は、航空機の機上の様々な電気負荷に交流（ＡＣ）電力を分配するＡＣ配電システムを含む。しかしながら、ＡＣ配電システムには、欠点がないわけではない。例えば、航空機の機上の電気負荷は、過半数ではないにしても多くが、直流（ＤＣ）を使用して動作するように構成されるＤＣ負荷である。したがって、ＡＣ配電システムにより提供されるＡＣ電力を、ＤＣ負荷により使用され得るＤＣ電力に変換するために、電力変換段階を各個のＤＣ負荷で提供しなければならない。しかしながら、ＡＣ電力からＤＣ電力に変換するために、ＤＣ負荷の各個で提供される電力変換段階は、配電システムの構成要素の重量、サイズ、および数を増大する。さらに、ＡＣ電力からＤＣ電力に変換するために、ＤＣ負荷の各個で提供される電力変換段階は、配電システムの信頼性および／または保守性を減少する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１４６６０３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、航空機用の直流（ＤＣ）配電システムが提供される。システムは、電力の供給源から複数の電気負荷に電力を搬送するように構成されるＤＣシステムバスを含む。電気負荷は、航空機の機上にある。ＤＣシステムバスは、負荷側を含む。システムは、ＤＣシステムバスの負荷側でＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される、複数の電力変換器モジュールを含む。電力変換器モジュールは、電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられるように構成される。電力変換器モジュールの少なくとも１つは、少なくとも１つの電力変換器モジュールが、電気負荷の対応する部分集合に電力を供給しないように、障害に応答して短絡されるように構成される。
【０００６】
別の実施形態では、航空機は、機体と、機体の機上の電力の供給源と、機体の機上の複数の電気負荷と、直流（ＤＣ）配電システムとを含む。ＤＣ配電システムは、供給源側および負荷側を有するＤＣシステムバスを含む。ＤＣシステムバスは、供給源側で供給源に電気的に結合される。複数の電力変換器モジュールが、電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられる。電力変換器モジュールは、ＤＣシステムバスから電気負荷に電力を搬送するために、負荷側でＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される。電力変換器モジュールの少なくとも１つは、少なくとも１つの電力変換器モジュールが、電気負荷の対応する部分集合に電力を供給しないように、障害に応答して短絡されるように構成される。
【０００７】
さらに別の実施形態では、航空機用の直流（ＤＣ）配電システムが提供される。システムは、電力の供給源から複数の電気負荷に電力を搬送するように構成されるＤＣシステムバスを含む。電気負荷は、航空機の機上にある。ＤＣシステムバスは、負荷側を有する。複数の電力変換器モジュールが、ＤＣシステムバスの負荷側でＤＣシステムバスに直列に電気的に結合される。電力変換器モジュールは、電気負荷の対応する部分集合に電気的に取り付けられるように構成される。システムは、ＤＣシステムバスに電気的に結合されるコントローラをさらに含む。コントローラは、ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】航空機の実施形態の概略図である。
【図２】図１に示す航空機の直流（ＤＣ）配電システムの実施形態を例示する回路図である。
【図３】図２に示すＤＣ配電システム内の障害に応答するための方法の実施形態を例示するフローチャートである。
【図４】図２に示すシステムとともに使用するためのＤＣ−ＤＣ変換器の別の実施形態を例示する回路図である。
【図５】図２に示すシステムとともに使用するためのＤＣ−ＤＣ変換器の別の実施形態を例示する回路図である。
【図６】図１に示す航空機のＤＣ配電システムの別の実施形態を例示する回路図である。
【図７】図１に示す航空機のＤＣ配電システムの別の実施形態を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ある決まった実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面とともに読むことで、より良く理解されよう。様々な実施形態は、図面に示す配置構成および手段に限定されないことを理解されたい。
【００１０】
本明細書では、単数形で記載し、単語「ａ」または「ａｎ」によって処置する、要素またはステップは、複数の前記要素またはステップを除外しないと、そのような除外を明示的に記述しない限りは理解すべきである。さらに、「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴をやはり組み込む、さらなる実施形態の存在を除外すると解釈されることは意図されない。さらに、そうではないと明示的に記述しない限り、個々の特性を有する要素または複数の要素を、「備える」または「有する」実施形態は、その特性を有さないようなさらなる要素を含み得る。
【００１１】
様々な実施形態が、航空機用の直流（ＤＣ）配電システムを提供する。例えば、ＤＣ配電システムおよび航空機の様々な実施形態は、障害に応答して短絡されるように構成される電力変換器モジュールを含む。さらに、および例えば、ＤＣ配電システムおよび航空機の様々な実施形態は、ＤＣシステムバスの電流を指令される値に維持するように構成されるコントローラを含む。様々な実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、より小さな空間を占有する、かつ／または、低減したコスト、低減した複雑度、低減した数の構成要素、および／もしくは上昇した効率を有する配電システムである。様々な実施形態の少なくとも１つの他の技術的効果は、１つまたは複数のＤＣ回路ブレーカを、配電システムからなくすことである。
【００１２】
ＤＣ配電システムの様々な実施形態は、任意のタイプの航空機内で実装され得る。ＤＣ配電システムの実施形態を、固定翼飛行機に関して、本明細書で説明かつ例示する。しかしながら、本明細書で説明かつ／または例示するＤＣ配電システムの様々な実施形態は、固定翼飛行機に限定されるのではなく、むしろ、本明細書で説明かつ／または例示するＤＣ配電システムの様々な実施形態は、軽航空機、動力揚力航空機、および／または回転翼航空機などのような、ただしそれらに限定されない、任意の他の設計、構造、構成、配置構成等々を有する、任意の他のタイプの航空機とともに使用され得る。
【００１３】
図１は、航空機１０の実施形態の概略図である。例示する実施形態では、航空機１０は固定翼旅客機である。航空機１０は、機体１２と、電力の供給源１４と、複数の電気負荷１６と、ＤＣ配電システム１８とを含む。供給源１４および電気負荷１６は、機体１２の機上にある。具体的には、供給源１４および電気負荷１６は、供給源１４および電気負荷１６が、航空機１０の飛行中に機体１２により搬送されるように、機体１２の上および／または内側の様々な場所に位置決めされる。ＤＣ配電システム１８は、供給源１４から電気負荷１６に電力を搬送するように構成される（例えば、供給源１４と電気負荷１６との間に動作可能に接続される）ＤＣシステムバス２０を含む。ＤＣ配電システム１８の様々な実施形態を、以下でより詳細に説明する。
【００１４】
供給源１４は、電力の任意のタイプの供給源、例えば、発電デバイスまたは蓄電デバイスであり得る。例示する実施形態では、供給源１４は、航空機１０のエンジン２２に関連するタービン発電機である。発電デバイスとしての供給源１４の他の例には、電気発電機および／または太陽電池などがある。蓄電デバイスとしての供給源１４の例には、燃料電池、蓄電池、フライホイール、および／またはコンデンサなどがある。例示する実施形態では、電力の供給源１４は、交流（ＡＣ）電力の供給源である。あるいは、供給源１４は、ＤＣ電力の供給源である。航空機１０のエンジン２２に配置されているように示すが、供給源１４は、機体１２に沿った任意の他の場所に配置され得る。さらに、ただ１つを示すが、航空機１０は、任意の数の供給源１４を含み得る。航空機１０が複数の供給源１４を含む場合、各個の供給源１４は、任意のタイプの供給源であり得る、機体１２に沿った任意の場所に配置され得る、ＤＣもしくはＡＣの電源であり得る、かつ／または、電気負荷１６に電力を供給するために、ＤＣ配電システム１８に動作可能に接続される場合もあれば、接続されない場合もある。
【００１５】
電気負荷１６の部分集合２４を、機体１２に沿った様々な場所で、図１に示す。各個の部分集合２４は、任意の数の電気負荷１６を含み得る。一部の実施形態では、１つまたは複数の部分集合２４は、単一の電気負荷１６を含むだけである。部分集合２４が２つ以上の電気負荷１６を含む場合、部分集合２４の電気負荷１６のすべてが、同じタイプのものである場合があり、または、部分集合２４は、２つ以上の異なるタイプの電気負荷１６を含む場合がある。
【００１６】
図１に示す、機体１２に沿った部分集合２４の場所およびパターンは、単に例のためのものである。各個の部分集合２４は、機体１２に沿った任意の他の場所を有し得るものであり、部分集合２４は、相互に対して任意の他のパターンで配置構成され得る。さらに、単に例示的な目的で、同じ部分集合２４の電気負荷１６を、機体１２に沿った同じ場所で一体にグループ化されるように図１に示す。同じ部分集合２４の電気負荷１６は、機体１２に沿った同じ場所に配置される必要はない。むしろ、各個の電気負荷１６は、機体１２に沿った任意の場所を、そのような場所が、同じ部分集合２４の１つまたは複数の他の電気負荷１６の場所と、同じである、またはそれに近接するか否かに関わらず有し得る。換言すれば、電気負荷１６は、電気負荷１６の場所に基づいては、部分集合２４で一体にグループ化されない。むしろ、電気負荷１６は、電気負荷１６のグループ（すなわち、部分集合２４）に共通である、ＤＣ配電システム１８の（図２に示す）対応する電力変換器モジュール２６に基づいて、部分集合２４で一体にグループ化される。航空機１０は、任意の数の部分集合２４を含み得る。各個の部分集合２４内の電気負荷１６は、相互に対して、直列、並列、および／またはそれらの組み合わせで、対応する電力変換器モジュール２６に電気的に結合され得る。本明細書では、電力変換器モジュール２６を、「負荷電力変換器モジュール」と呼ぶ場合もある。
【００１７】
各個の部分集合２４の各個の電気負荷１６は、任意のタイプの電気負荷であり得る。電気負荷１６の例には、飛行制御装置、航空電子機器、表示装置、計器、センサ、調理室のオーブン、ヒータ、冷却ユニット、照明、送風機、除氷および防氷のシステム、エンジン管理システム、飛行管理システム、始動機、始動発電機、環境制御装置、加圧システム、娯楽システム、電子レンジ、兵器システム、ならびに／またはカメラなどがある。各個の部分集合２４の各個の電気負荷１６は、ＤＣ負荷またはＡＣ負荷であり得る。部分集合２４が複数の電気負荷１６を含む場合、部分集合２４の電気負荷１６のすべてがＤＣ負荷である、または、部分集合２４の電気負荷１６のすべてがＡＣ負荷である。
【００１８】
航空機１０は、電気負荷１６以外に、ＤＣ配電システム１８に動作可能に接続されない、他の電気負荷（図示せず）を含み得る。例えば、航空機１０は、そのような他の電気負荷に電力を供給するために、供給源１４から、および／または、航空機１０の機上の電力の他の供給源から電力を受け取る、他の配電システム（図示せず）を含み得る。
【００１９】
図２は、ＤＣ配電システム１８の実施形態を例示する回路図である。システム１８は、ＤＣシステムバス２０、電力変換器モジュール２８、および、電力変換器モジュール２６の１つまたは複数を含む。システム１８は、コントローラ３０をさらに含み得る。ＤＣシステムバス２０は、供給源側３２および負荷側３４を含む。ＤＣシステムバス２０は、供給源１４から電力を受け取るために、供給源側３２で供給源１４に電気的に結合される。具体的には、ＤＣシステムバス２０は、供給源１４と、ＤＣシステムバス２０の供給源側３２との間に電気的に結合される、電力変換器モジュール２８を介して、供給源１４に電気的に結合される。電力変換器モジュール２８は、供給源１４からＤＣシステムバス２０に電力を搬送するために、ＤＣシステムバス２０に直列に電気的に結合される。
【００２０】
電力変換器モジュール２６は、ＤＣシステムバス２０の負荷側３４で、ＤＣシステムバス２０に直列に電気的に結合される。電力変換器モジュール２６は、電気負荷１６の対応する部分集合２４に電気的に取り付けられる。換言すれば、各個の電力変換器モジュール２６は、ＤＣシステムバス２０の負荷側３４と、電気負荷１６の１つまたは複数の対応する部分集合２４との間に電気的に結合される。電力変換器モジュール２６は、ＤＣシステムバス２０から、対応する部分集合（複数可）２４の電気負荷１６に電力を搬送する。
【００２１】
コントローラ３０は、ＤＣシステムバス２０、電力変換器モジュール２８、および／または、電力変換器モジュール２６の１つもしくは複数の動作を制御するために、ＤＣシステムバス２０、電力変換器モジュール２８、および／または、電力変換器モジュール２６の１つもしくは複数に電気的に結合され得る。ＤＣシステムバス２０、およびＤＣシステムバス２０への直列結合は、ＤＣ電流が沿って流れるＤＣリングを形成する。以下でより詳細に説明するように、コントローラ３０は、ＤＣリングの電流を指令される値に維持するように構成され得る。電力変換器モジュール２６の少なくとも１つは、やはり以下で説明するように、電気負荷１６の対応する部分集合２４への電力の供給を回避するために、障害に応答して短絡されるように構成され得る。一部の実施形態では、コントローラ３０は、電力変換器モジュール２６の１つまたは複数に直接電気的に結合されるのではなく、むしろ、電力変換器モジュール２８および／またはＤＣシステムバス２０を介して、電力変換器モジュール２６に電気的に結合される。
【００２２】
例示する実施形態では、上記で説明したように、供給源１４は、ＡＣ電力の供給源である。電力変換器モジュール２８は、ＡＣ−ＤＣ変換器３８およびＤＣ−ＤＣ変換器４０を含む。（コンデンサとして例示する）接続４２が、変換器３８および４０を一体に電気的に結合する。ＡＣ−ＤＣ変換器３８は、供給源１４に電気的に結合され、供給源１４から受け取るＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。ＤＣ−ＤＣ変換器４０は、ＡＣ−ＤＣ変換器３８により変換されたＤＣ電力をＤＣシステムバス２０に供給するために、ＤＣシステムバス２０の供給源側３２に電気的に結合される。
【００２３】
例示する実施形態では、ＤＣ−ＤＣ変換器４０は、２つのスイッチ４４および４６を含む。しかしながら、ＤＣ−ＤＣ変換器４０は、他の実施形態では、他の構成要素、構成等々を、追加または代替として含み得る。例示する実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換器３８は、複数のダイオード４８を含む。しかしながら、ＡＣ−ＤＣ変換器３８は、他の構成要素、構成等々を、追加または代替として含み得る。例えば、ＡＣ−ＤＣ変換器３８は、１つまたは複数のスイッチを含み得る。
【００２４】
例示する実施形態では、供給源１４により電力変換器モジュール２８に供給される電圧は可変であるが、電力変換器モジュール２８は、実質的に一定の電圧をＤＣシステムバス２０に送出する。あるいは、供給源１４により供給される電圧は実質的に一定である、および／または、電力変換器モジュール２８は、可変電圧をＤＣシステムバス２０に送出する。一部の実施形態では、供給源１４により電力変換器モジュール２８に供給される電圧は可変であり、電力変換器モジュール２８は、可変電圧をＤＣシステムバス２０に送出するということもまた可能である。本明細書では、電力変換器モジュール２８を、「供給源電力変換器モジュール」と呼ぶ場合もある。
【００２５】
例示する実施形態では、電気負荷１６の４つの部分集合２４ａ〜２４ｄが、ＤＣシステムバス２０に直列に電気的に結合される。しかしながら、任意の数の部分集合２４が、ＤＣシステムバス２０に電気的に結合され得る。部分集合２４ａ〜２４ｃは、それぞれ、対応する電力変換器モジュール２６ａ〜２６ｃを介して、ＤＣシステムバス２０に電気的に結合される。例示する実施形態では、部分集合２４ａは、ＡＣ負荷である複数の電気負荷１６ａを含み、部分集合２４ｂは、ＤＣ負荷である複数の電気負荷１６ｂを含み、部分集合２４ｃは、ＤＣ負荷である単一の電気負荷１６ｃを含む。部分集合２４ａの電気負荷１６ａは、相互に対して並列に、対応する電力変換器モジュール２６ａに電気的に結合され、一方で、部分集合２４ｂの電気負荷１６ｂは、相互に対して直列に、対応する電力変換器モジュール２６ｂに電気的に結合される。部分集合２４ｄは、ＤＣシステムバス２０に直列に電気的に結合され得る、１つまたは複数の他の（ＡＣまたはＤＣに関わらない）電気負荷１６を表す。部分集合２４ｄは、対応する電力変換器モジュール（図示せず）を介して、ＤＣシステムバス２０に電気的に結合される場合もあれば、結合されない場合もある。
【００２６】
電力変換器モジュール２６ａは、ＤＣ−ＡＣ変換器５０およびＤＣ−ＤＣ変換器５２を含む。（コンデンサとして例示する）接続５４が、変換器５０および５２を一体に電気的に結合する。ＤＣ−ＡＣ変換器５０は、ＤＣシステムバス２０から受け取るＤＣ電力を、ＡＣ負荷１６ａにより使用するためのＡＣ電力に変換する。例示する実施形態では、ＤＣ−ＡＣ変換器５０は、複数のスイッチ５６を含む。しかしながら、ＤＣ−ＡＣ変換器５０は、他の構成要素、構成等々を、追加または代替として含み得る。例えば、ＤＣ−ＡＣ変換器５０は、１つまたは複数のダイオード（図示せず）を含み得る。
【００２７】
ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、電気負荷１６ａの部分集合２４ａでの電圧を制御または調節するために使用される。例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、電気負荷１６ａの部分集合２４ａの必要量に対して、電圧を適合させる、または調整することができる。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、以下で説明するように、電力変換器モジュール２６ａを短絡するために使用され得る。例示する実施形態では、ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、ブリッジ変換器である。具体的には、ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、２つのダイオードスイッチ対５８および６０、ならびに２つの端子６２および６３を含む。ダイオードスイッチ対５８は、ダイオード６４およびスイッチ６６を含み、一方で、ダイオードスイッチ対６０は、ダイオード６８およびスイッチ７０を含む。端子６２および６３は、両方のスイッチ６６および７０が開状態である場合に、ダイオード６４および６８を介して、電気負荷１６ａの部分集合２４ａに電力を供給するように構成される。ＤＣ−ＤＣ変換器５２は、他の実施形態では、他の構成要素、構成等々を、追加または代替として含み得る。
【００２８】
電力変換器モジュール２６ｂは、電気負荷１６ｂの部分集合２４ｂでの電圧を制御または調節するために使用される、ＤＣ−ＤＣ変換器７２を含む。例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器７２は、電気負荷１６ｂの部分集合２４ｂの必要量に対して、電圧を適合させる、もしくは調整することができる、かつ／または、変換器７２は、電力変換器モジュール２６ｂを短絡するために使用され得る。追加して、または代替として、電力変換器モジュール２６ｂは、（例えば、スイッチ６９を使用して）外部で短絡される。例示する実施形態では、ＤＣ−ＤＣ変換器７２は、２つのダイオードスイッチ対７８および８０、ならびに２つの端子８２および８３を含む、ブリッジ変換器である。ＤＣ−ＤＣ変換器７２は、（コンデンサとして例示する）接続７４をさらに含む。ダイオードスイッチ対７８および８０は、それぞれのダイオード８４および８８、ならびにそれぞれのスイッチ８６および９０を有する。端子８２および８３は、両方のスイッチ８６および９０が開状態である場合に、ダイオード８４および８８を介して、電気負荷１６ｂの部分集合２４ｂに電力を供給するように構成される。例示する実施形態に追加して、またはその代替として、ＤＣ−ＤＣ変換器７２は、他の実施形態では、他の構成要素、構成等々を含み得る。
【００２９】
電力変換器モジュール２６ｃは、電力変換器モジュール２６ｂと実質的に類似し、したがって本明細書では、より詳細に説明しない。
【００３０】
上記で説明したように、コントローラ３０は、ＤＣリングに沿って流れる電流を指令される値に維持するように構成され得る。換言すれば、コントローラ３０は、ＤＣシステムバス２０のＤＣ電流を指令される値に維持するように構成され得る。ＤＣシステムバス２０に沿って流れる電流が、指令される値に維持される場合、電力変換器モジュール２６の各個を往来する電流の値は、電力変換器モジュール２８から供給されるものとほぼ同じである。指令される値は、任意の値であり得る。一部の実施形態では、指令される値は、ある範囲の値である。指令される値が、ある範囲であり、ＤＣシステムバス２０に沿って流れる電流が、指令される値に維持される場合、電流の値は、電力変換器モジュール２８から供給され、電力変換器モジュール２６の各個を往来する際に、その範囲内にある。指令される値は、システム１８の動作サイクル中に、および／またはそのサイクルの間に、時間ごとに調整され得る。
【００３１】
指令される値は、電気負荷１６の部分集合２４により使用されている電力の量に適した値として選択され得る。一部の実施形態では、指令される値は、所望の量の電力を対応する電気負荷１６に供給するために、電力変換器モジュール２６の任意の１つにより使用される最大電流値をサポートするために必要な最小値であるように選択される。換言すれば、一部の実施形態では、指令される値は、電気負荷１６の要求量または需要によって決まる。一部の実施形態では、システム１８から電力が供給される電気負荷１６は、相互に約２０％以内、または相互の約１０％以内などの、ただしそれらに限定されない、比較的類似する量の電力を消費する負荷として選択される。比較的類似する量の電力を消費する負荷を選択することによって、システム１８の効率が向上し得る。例えば、電力変換器モジュール２６は、比較的類似する状況で動作することになるので、モジュール２６は、供給されている電力の量に対して、および／または所望の用途に対して最適化され得る。
【００３２】
例示する実施形態では、コントローラ３０は、電力変換器モジュール２８を使用して、ＤＣシステムバス２０に沿って流れる電流を指令される値に維持するように構成される。具体的には、電力変換器モジュール２８のＤＣ−ＤＣ変換器４０が、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値に維持するように使用される。ＤＣ−ＤＣ変換器４０を使用して、コントローラ３０は、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値にするために、ＤＣ−ＤＣ変換器４０のスイッチ４４および４６を動作させる。フィードバックループが、コントローラ３０が指令される値を決定することを可能にするために使用され得る。
【００３３】
電力変換器モジュール２６の少なくとも１つが、障害に応答して短絡されるように構成され得る。短絡される場合、電力変換器モジュール２６は、対応する電気負荷１６（すなわち、個々の電力変換器モジュール２６に電気的に取り付けられる負荷１６）に電力を供給しない。例えば、個々の電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器（例えば、変換器５２または変換器７２）は、個々の電力変換器モジュール２６の接続（例えば、接続５４または接続７４）での短絡をもたらすことにより、電気負荷１６の対応する部分集合２４への電力の供給を回避することができる。それによって、個々の電力変換器モジュール２６は、ＤＣシステムバス２０に沿って回避される。短絡は、電圧をゼロ、あるいは、プラスもしくはマイナスの約２７０ボルト以下、または、プラスもしくはマイナスの約７００ボルト以下などの、ただしそれらに限定されない任意の公称値に変更することによりもたらされ得る。
【００３４】
例示する実施形態では、個々の電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器が、そのスイッチ（例えば、スイッチ６６、７０、８６、または９０）のいずれかを閉じることにより、接続での短絡をもたらす。しかしながら、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器（例えば、変換器５２および７２）の各個は、ＤＣ−ＤＣ変換器が対応する電力変換器モジュール２６を短絡することを可能にする、任意の他の構成要素、構成等々を、追加または代替として含み得る。コントローラ３０は、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器に、そのスイッチ（例えば、スイッチ６６、７０、８６、または９０）の動作を制御するために、指令信号を送るように構成され得る。
【００３５】
個々の電力変換器モジュール２６が、上記で説明したように短絡される場合、ＤＣシステムバス２０の電流は、電気負荷１６の対応する部分集合２４に依然として供給される。一部の実施形態では、ＤＣシステムバス２０の電流は、対応する電力変換器モジュール２６が、上記で説明したように短絡される場合、電気負荷１６の個々の部分集合２４に指令される値で依然として供給され得る。障害が発生する際に個々の電力変換器モジュール２６を短絡することにより、コントローラ３０は、個々の電力変換器モジュール２６に対応する、電気負荷１６の部分集合２４への電流の流れを遮断することなく、障害に応答する。換言すれば、コントローラ３０は、個々の電力変換器モジュール２６に対応する、電気負荷１６の部分集合２４への電流の供給を遮断せずに、障害に応答して、個々の電力変換器モジュール２６の電圧を制御するように構成される。
【００３６】
障害に応答して電力変換器モジュール２６を短絡することによって、１つまたは複数のＤＣ回路ブレーカ（図示せず）を、システム１８からなくすことが可能になり得る。ＤＣ回路ブレーカは、比較的高価である場合がある、比較的複雑である場合がある、かつ／または、信頼性の懸念がある場合がある。一部の実施形態では、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器のスイッチ（例えば、スイッチ６６、７０、８６、または９０）は、ＤＣ回路ブレーカより小さな電流遮断性能を有する。さらに、一部の実施形態では、ＤＣシステムバス２０に沿って流れる電流の指令される値は、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器のスイッチが、対応する電力変換器モジュール２６を短絡することを可能にするのに十分に低い値として選択される。他の実施形態では、ＤＣシステムバス２０に沿って流れる電流の指令される値は、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器のスイッチの、対応する電力変換器モジュール２６を短絡する能力に影響を与えない。一部の実施形態では、電力変換器モジュール２６のＤＣ−ＤＣ変換器のスイッチの比較的急動な作用によって、障害が発生する場合に、システム１８での保護作用の、より良好な選択性および／または協調が可能になる。
【００３７】
電力変換器モジュール２６の各個は、１つまたは複数の他の電力変換器モジュール２６が（短絡の状況で）回避される場合、無関係に動作状態にあるように構成される。換言すれば、１つまたは複数の電力変換器モジュール２６は、１つまたは複数の他の電力変換器モジュール２６が短絡される場合、電気負荷１６の対応する部分集合２４に電力を供給することができる。１つまたは複数の電力変換器モジュール２６が回避される場合、ＤＣシステムバス２０の電圧は、動作状態にある（すなわち、回避されていない）電力変換器モジュール２６の電圧の和に等しい。コントローラ３０は、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値に維持するために、電力変換器モジュール２８から送出される電圧を調整することができる。したがって、電気負荷１６に伝送される電力の総量は、ＤＣシステムバス２０の電圧を適合させることにより、瞬時に、オンラインで、かつ／または動的に適合され得る。
【００３８】
１つまたは複数の電力変換器モジュール２６を、システム１８の残りのものの動作を遮断することなく個別に回避する性能によって、システム１８のより容易な保守が可能になる。例えば、１つまたは複数の電力変換器モジュール２６を個別に回避することにより、電力変換器モジュール２６、および／またはシステム１８の他の構成要素は、システム１８の残りのものが動作状態にある間に、保守、修理、および／または交換のために回収され得る。１つまたは複数の電力変換器モジュール２６を短絡することに追加して、またはその代替として、電力変換器モジュール２８が、システム１８の回避性能を強化するために短絡されることが可能であり得る。例えば、電力変換器モジュール２８は、電気負荷１６の部分集合２４のすべてを回避するために、（例えば、そのような短絡を可能にする回路トポロジーを有するモジュール２８のＤＣ−ＤＣ変換器を使用して）短絡され得る。
【００３９】
ＤＣシステムバス２０、およびそれへの直列結合により形成されるＤＣリングは、例えば極−地絡障害からの遮断を避けるために、インピーダンス９２を介して接地され得る。インピーダンス９２はＤＣシステムバス２０の両端間に電圧差を生じさせる絶縁をもたらすために十分なものであることができる。
【００４０】
本明細書では、ＤＣ配電システム１８を、単一の供給源１４のみを参照して説明するが、システム１８は、任意の数の供給源に、それから電力を受け取るために電気的に結合され得ることを理解されたい。さらに、システム１８は、供給源１４からＤＣシステムバス２０に電力を搬送するために、ＤＣシステムバス２０と供給源１４との間に電気的に結合される、任意の数の電力変換器モジュール２８を含み得る。ただ１つのコントローラ３０を示すが、本明細書で説明かつ／または例示する、コントローラ３０の機能、動作、作用等々は、コントローラ３０に追加して、またはその代替として、１つまたは複数の他のコントローラにより遂行され得る。例えば、電力変換器モジュール２８、および／または、電力変換器モジュール２６の１つもしくは複数は、本明細書で説明かつ／または例示する、コントローラ３０の１つまたは複数の機能、動作、作用等々を遂行するコントローラ（図示せず）を含み得る。
【００４１】
図３は、（図２に示す）ＤＣ配電システム１８内の障害に応答するための方法１００の実施形態を例示するフローチャートである。一部の実施形態では、方法１００は、１０２で、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値に維持するステップを含む。例えば、コントローラ３０は、（そのすべてを図２に示す）電力変換器モジュールのＤＣ−ＤＣ変換器４０を使用して、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値に維持する（１０２）ことができる。
【００４２】
１０４で、方法１００は、障害を検出するステップを含む。例えば、障害は、電気負荷１６内で、電力変換器モジュール２６内で、および／または、システム１８の任意の他の構成要素内で検出され得る。障害は、誤動作および／または故障などのような、ただしそれらに限定されない、任意のタイプの障害であり得る。コントローラ３０は、障害を検出することができる。障害が１０４で検出されると、方法１００は、１０６で、障害に関連する電力変換器モジュール２６を回避するステップにより、障害に応答するステップを含む。障害に関連するとは、障害が、電力変換器モジュール２６内で、および／または対応する電気負荷１６内で発生したことを意味する。１０６で、障害に関連する電力変換器モジュール２６を回避するステップは、１０６ａで、障害に関連する電力変換器モジュール２６を短絡するステップを含む。一部の実施形態では、方法１００は、１０８で、ＤＣシステムバス２０の電流を指令される値に維持するために、電力変換器モジュール２８から送出される電圧を調整するステップを含む。
【００４３】
図４は、（図２に示す）電力変換器モジュール２６内で使用するためのＤＣ−ＤＣ変換器１５２の別の実施形態を例示する回路図である。例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、（図２に示す）ＤＣ−ＤＣ変換器５２または（図２に示す）ＤＣ−ＤＣ変換器７２の代わりに使用され得る。ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、（図１および２に示す）電気負荷１６の（図１および２に示す）対応する部分集合２４での電圧を制御または調節するために使用される。例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、対応する部分集合２４の必要量に対して、電圧を適合させることができる、かつ／または、変換器１５２は、対応する電力変換器モジュール２６を短絡するために使用され得る。
【００４４】
ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、２つのスイッチ１８６および１９０、２つの端子１８２および１８３、ならびに（コンデンサとして例示する）接続１７４を含む。端子１８２および１８３は、両方のスイッチ１８６および１９０が開状態である場合に、接続１７４を介して、電気負荷１６の対応する部分集合２４に電力を供給するように構成される。ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、スイッチ１８６または１９０のいずれかを閉じることにより、対応する電力変換器モジュール２６を短絡するように構成される。しかしながら、例示する実施形態に追加して、またはその代替として、ＤＣ−ＤＣ変換器１５２は、ＤＣ−ＤＣ変換器１５２が対応する電力変換器モジュール２６を短絡することを可能にする、任意の他の構成要素、構成等々を含み得る。
【００４５】
図５は、（図２に示す）電力変換器モジュール２６内で使用するためのＤＣ−ＤＣ変換器２５２の別の実施形態を例示する回路図である。ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、（図１および２に示す）電気負荷１６の（図１および２に示す）対応する部分集合２４での電圧を制御または調節するために使用される。例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、対応する部分集合２４の必要量に対して、電圧を適合させることができる。さらに、および例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、対応する電力変換器モジュール２６を短絡するために使用され得る。
【００４６】
ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、ダイオードスイッチ対２７８、２つの端子２８２および２８３、ならびに（コンデンサとして例示する）接続２７４を含む。ダイオードスイッチ対２７８は、ダイオード２８４およびスイッチ２８６を含む。端子２８２および２８３は、スイッチ２８６が開状態である場合に、ダイオード２８４および接続２７４を介して、電気負荷１６の対応する部分集合２４に電力を供給するように構成される。ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、スイッチ２８６を閉じることにより、対応する電力変換器モジュール２６を短絡するように構成される。しかしながら、例示する実施形態に追加して、またはその代替として、ＤＣ−ＤＣ変換器２５２は、ＤＣ−ＤＣ変換器２５２が対応する電力変換器モジュール２６を短絡することを可能にする、任意の他の構成要素、構成等々を含み得る。
【００４７】
図６は、ＤＣ配電システム３１８の別の実施形態を例示する回路図である。システム３１８は、ＤＣシステムバス３２０、電力変換器モジュール３２８、および、１つまたは複数の電力変換器モジュール３２６を含む。システム３１８は、コントローラ３３０をさらに含み得る。電力変換器モジュール３２８は、供給源１４からＤＣシステムバス３２０に電力を搬送するために、供給源１４とＤＣシステムバス３２０との間に電気的に結合される。電力変換器モジュール３２６は、ＤＣシステムバス３２０に直列に電気的に結合される。電力変換器モジュール３２６は、ＤＣシステムバス３２０から、対応する部分集合（複数可）２４の電気負荷１６に電力を搬送するために、電気負荷１６の対応する部分集合２４に電気的に取り付けられる。コントローラ３３０は、ＤＣシステムバス３２０、電力変換器モジュール３２８、および／または、電力変換器モジュール３２６の１つもしくは複数に、それらの動作を制御するために、電気的に結合され得る。ＤＣシステムバス３２０、およびＤＣシステムバス３２０への直列結合は、ＤＣ電流が沿って流れるＤＣリングを形成する。
【００４８】
コントローラ３３０は、ＤＣリングの電流を指令される値に維持するように構成され得る。電力変換器モジュール３２６の少なくとも１つは、電気負荷１６の対応する部分集合２４への電力の供給を回避するために、障害に応答して短絡されるように構成され得る。
【００４９】
電力変換器モジュール３２８は、ＡＣ−ＤＣ変換器３３８およびＤＣ−ＤＣ変換器３４０を含む。（コンデンサとして例示する）接続３４２が、変換器３３８および３４０を一体に電気的に結合する。ＡＣ−ＤＣ変換器３３８は、供給源１４に電気的に結合され、供給源１４から受け取るＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。ＤＣ−ＤＣ変換器３４０は、ＡＣ−ＤＣ変換器３３８により変換されたＤＣ電力をＤＣシステムバス３２０に供給するために、ＤＣシステムバス３２０に電気的に結合される。
【００５０】
ＤＣ−ＤＣ変換器３４０は、２つのダイオードスイッチ対３５８および３６０、ならびに２つの端子３６２および３６３を含む、ブリッジ変換器である。ダイオードスイッチ対３５８は、ダイオード３６４およびスイッチ３６６を含み、一方で、ダイオードスイッチ対３６０は、ダイオード３６８およびスイッチ３７０を含む。端子３６２および３６３は、両方のスイッチ３６６および３７０が開状態である場合に、ダイオード３６４および３６８を介して、ＤＣシステムバス３２０に電力を供給するように構成される。
【００５１】
例示する実施形態では、供給源１４により電力変換器モジュール３２８に供給される電圧は可変であるが、電力変換器モジュール３２８は、実質的に一定の電圧をＤＣシステムバス３２０に送出する。あるいは、供給源１４により供給される電圧は実質的に一定である、および／または、電力変換器モジュール３２８は、可変電圧をＤＣシステムバス３２０に送出する。一部の実施形態では、供給源１４により電力変換器モジュール３２８に供給される電圧は可変であり、電力変換器モジュール３２８は、可変電圧をＤＣシステムバス３２０に送出するということもまた可能である。本明細書では、電力変換器モジュール３２８を、「供給源電力変換器モジュール」と呼ぶ場合がある。
【００５２】
例示する実施形態では、電気負荷１６の４つの部分集合２４ｅ〜２４ｈが、ＤＣシステムバス３２０に直列に電気的に結合される。しかしながら、任意の数の部分集合２４が、ＤＣシステムバス３２０に電気的に結合され得る。部分集合２４ｅ〜２４ｇは、それぞれ、対応する電力変換器モジュール３２６ｅ〜３２６ｇを介して、ＤＣシステムバス３２０に電気的に結合される。例示する実施形態では、部分集合２４ｅは、ＡＣ負荷である単一の電気負荷１６ｅを含み、部分集合２４ｆは、ＡＣ負荷である複数の電気負荷１６ｆを含み、部分集合２４ｇは、ＡＣ負荷である単一の電気負荷１６ｇを含む。部分集合２４ｆの電気負荷１６ｆは、相互に対して並列に、対応する電力変換器モジュール３２６ｆに電気的に結合される。部分集合２４ｈは、ＤＣシステムバス３２０に直列に電気的に結合され得る、１つまたは複数の他の（ＡＣまたはＤＣに関わらない）電気負荷１６を表す。部分集合２４ｈは、対応する電力変換器モジュール（図示せず）を介して、ＤＣシステムバス３２０に電気的に結合される場合もあれば、結合されない場合もある。
【００５３】
図７は、ＤＣ配電システム４１８の別の実施形態を例示する回路図である。システム４１８は、ＤＣシステムバス４２０、電力変換器モジュール４２８、および、１つまたは複数の電力変換器モジュール４２６を含む。システム４１８は、コントローラ４３０をさらに含み得る。電力変換器モジュール４２８は、供給源１４からＤＣシステムバス４２０に電力を搬送するために、供給源１４とＤＣシステムバス４２０との間に電気的に結合される。電力変換器モジュール４２６は、ＤＣシステムバス４２０から電気負荷１６に電力を搬送するために、ＤＣシステムバス４２０と、電気負荷１６の対応する部分集合２４との間に電気的に結合される。コントローラ４３０は、ＤＣシステムバス４２０、電力変換器モジュール４２８、および／または、電力変換器モジュール４２６の１つもしくは複数に、それらの動作を制御するために、電気的に結合され得る。ＤＣシステムバス４２０、およびＤＣシステムバス４２０への直列結合は、ＤＣ電流が沿って流れるＤＣリングを形成する。
【００５４】
コントローラ４３０は、ＤＣリングの電流を指令される値に維持するように構成され得る。電力変換器モジュール４２６の少なくとも１つは、電気負荷１６の対応する部分集合２４への電力の供給を回避するために、障害に応答して短絡されるように構成され得る。
【００５５】
例示する実施形態では、電気負荷１６の４つの部分集合２４ｉ〜２４ｌが、ＤＣシステムバス４２０に直列に電気的に結合される。しかしながら、任意の数の部分集合２４が、ＤＣシステムバス４２０に電気的に結合され得る。部分集合２４ｉ〜２４ｋは、それぞれ、対応する電力変換器モジュール４２６ｉ〜４２６ｋを介して、ＤＣシステムバス４２０に電気的に結合される。例示する実施形態では、部分集合２４ｉは、相互に並列に、対応する電力変換器モジュール４２６ｉに電気的に結合される、ＡＣ負荷である複数の電気負荷１６ｉを含む。部分集合２４ｋは、ＤＣ負荷である単一の電気負荷１６ｋを含む。部分集合２４ｌは、ＤＣシステムバス４２０に直列に電気的に結合され得る、１つまたは複数の他の（ＡＣまたはＤＣに関わらない）電気負荷１６を表す。部分集合２４ｌは、対応する電力変換器モジュール（図示せず）を介して、ＤＣシステムバス４２０に電気的に結合される場合もあれば、結合されない場合もある。
【００５６】
部分集合２４ｊは、ＤＣ負荷である複数の電気負荷１６ｊを含む。別のＤＣシステムバス５２０が、電力変換器モジュール４２６ｊと、電気負荷１６ｊの部分集合２４ｊとの間に電気的に結合される。電力変換器モジュール４２６ｊ、および部分集合２４ｊの電気負荷１６ｊは、ＤＣシステムバス５２０に直列に電気的に結合される。ＤＣシステムバス５２０、およびＤＣシステムバス５２０への直列結合は、ＤＣ電流が沿って流れるＤＣリングを形成する。一部の実施形態では、電気負荷１６ｊは、対応する電力変換器モジュール（図示せず）を使用してＤＣシステムバス５２０に電気的に結合される。１つまたは複数のコントローラ（図示せず）が、ＤＣシステムバス５２０、電力変換器モジュール４２６ｊ、および／または、電気負荷１６ｊの対応する電力変換器モジュールの１つもしくは複数に電気的に結合され得る。各個のコントローラは、別個の構成要素であり得る、または、電力変換器モジュール４２６ｊの構成要素、および／もしくは、電気負荷１６ｊの対応する電力変換器モジュールの構成要素であり得る。コントローラ（複数可）は、ＤＣシステムバス５２０の電流を指令される値に維持するように構成され得る。追加して、または代替として、コントローラ４３０が、ＤＣシステムバス５２０の電流を指令される値に維持するように構成され得る。電気負荷１６ｊの対応する電力変換器モジュールの１つまたは複数は、障害に応答して短絡されるように構成され得る。さらに、一部の実施形態では、各個の電気負荷１６ｊは、複数の電気負荷を含む。
【００５７】
本明細書で説明かつ／または例示したスイッチ（例えば、スイッチ５６、６６、７０、８６、９０、１８６、１９０、２８６、３６６、および３７０）の各個は、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、および／または他のトランジスタなどのような、ただしそれらに限定されない、任意のタイプのスイッチであり得る。本明細書で説明かつ／または例示した電力変換器モジュール（例えば、電力変換器モジュール２６、２８、および３２８）は、２レベル変換器、３レベル変換器、または、２レベル変換器および３レベル変換器の組み合わせなどの、ただしそれらに限定されない、三相電力変換器であり得る。他の例には、より大きな数のレベルがある。
【００５８】
様々な実施形態が、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせで実装され得ることに留意されたい。様々な実施形態および／または構成要素、例えば、モジュール、または、それらの中の構成要素およびコントローラは、１つまたは複数の、コンピュータまたはプロセッサの一部として実装される場合もある。コンピュータまたはプロセッサは、コンピューティングデバイス、入力デバイス、表示ユニット、および、例えば、インターネットにアクセスするためのインターフェースを含み得る。コンピュータまたはプロセッサは、マイクロプロセッサを含み得る。マイクロプロセッサは、通信バスに接続され得る。コンピュータまたはプロセッサは、メモリをさらに含み得る。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含み得る。コンピュータまたはプロセッサは、ソリッドステートドライブ、光ディスクドライブ等々のような、ハードディスクドライブまたはリムーバブル記憶ドライブであり得る記憶デバイスをさらに含み得る。記憶デバイスは、コンピュータプログラムまたは他の命令を、コンピュータまたはプロセッサにロードするための他の類似する手段であってもよい。
【００５９】
本明細書では、用語「コンピュータ」または「モジュール」は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、ＡＳＩＣ、論理回路、および、本明細書で説明した機能を実行可能な任意の他の回路またはプロセッサを使用するシステムを含む、任意のプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースのシステムを含み得る。上記の例は、単に一例としてのものであり、したがって、用語「コンピュータ」の定義および／または意味を少しも限定することは意図されない。
【００６０】
コンピュータまたはプロセッサは、入力データを処理するために、１つまたは複数の記憶要素に記憶される１組の命令を実行する。記憶要素は、所望または必要に応じて、データまたは他の情報を記憶することもできる。記憶要素は、処理機械内の情報源または物理的メモリ要素の形式であり得る。
【００６１】
命令の組は、処理機械としてのコンピュータまたはプロセッサに、本発明の様々な実施形態の方法および処理などの具体的な動作を遂行するように命令する様々な指令を含み得る。命令の組は、ソフトウェアプログラムの形式であり得る。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェアなどの様々な形式であり得るとともに、有形かつ非一時的なコンピュータ可読媒体として実施され得る。さらに、ソフトウェアは、別個のプログラムもしくはモジュールの集合体、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、またはプログラムモジュールの一部分の形式であり得る。ソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形式でのモジュラプログラミングもまた含み得る。処理機械による入力データの処理は、操作者の指令に応答して、または前の処理の結果に応答して、または別の処理機械によりもたらされる要求に応答してのものであり得る。
【００６２】
本明細書では、用語「ソフトウェア」および「ファームウェア」は、互換的であり、コンピュータによる実行のために、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含むメモリに記憶される任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリのタイプは、単に一例としてのものであり、したがって、コンピュータプログラムの記憶のために使用可能なメモリのタイプに関して限定的ではない。
【００６３】
上記の説明は、例示的であり、制限的ではないことが意図されることを理解されたい。例えば、上記で説明した実施形態（および／またはその態様）は、相互に組み合わせて使用され得る。加えて、個々の局面または材料を本発明の教示に、その範囲から逸脱することなく適合させるために、多くの修正が行われ得る。本明細書で説明した、寸法、材料のタイプ、様々な構成要素の方向、ならびに、様々な構成要素の数および位置は、ある決まった実施形態のパラメータを定義することが意図され、決して限定的でなく、単なる一例としての実施形態である。特許請求の範囲の趣旨および範囲内の、多くの他の実施形態および修正が、上記の説明を再検討することによって当業者に明らかとなろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲に権利が付与される等価物の全範囲とともに、参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「その中で（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の相当語句として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲では、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」等は、単に標識として使用され、それらの対象に数値的要件を課すことは意図されない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズプラスファンクション形式では表記されず、そのような特許請求の範囲の限定で、さらなる構造を欠いた機能の記述が後に続く「ための手段」という語句を明確に使用しない限り、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることは意図されない。
【符号の説明】
【００６４】
１０  航空機
１２  機体
１４  供給源
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ  電気負荷
１８  ＤＣ配電システム、システム
２０  ＤＣシステムバス
２２  エンジン
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、２４ｉ、２４ｊ、２４ｋ、２４ｌ  部分集合
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２８  電力変換器モジュール
３０  コントローラ
３２  供給源側
３４  負荷側
３８  ＡＣ−ＤＣ変換器
４０  ＤＣ−ＤＣ変換器
４２  接続
４４、４６  スイッチ
４８  ダイオード
５０  ＤＣ−ＡＣ変換器
５２  ＤＣ−ＤＣ変換器
５４  接続
５６  スイッチ
５８、６０  ダイオードスイッチ対
６２、６３  端子
６４  ダイオード
６６  スイッチ
６８  ダイオード
６９、７０  スイッチ
７２  ＤＣ−ＤＣ変換器
７４  接続
７８、８０  ダイオードスイッチ対
８２、８３  端子
８４  ダイオード
８６  スイッチ
８８  ダイオード
９０  スイッチ
９２  インピーダンス
１００  方法
１５２  ＤＣ−ＤＣ変換器
１７４  接続
１８２、１８３  端子
１８６、１９０  スイッチ
２５２  ＤＣ−ＤＣ変換器
２７４  接続
２７８  ダイオードスイッチ対
２８２、２８３  端子
２８４  ダイオード
２８６  スイッチ
３１８  ＤＣ配電システム、システム
３２０  ＤＣシステムバス
３２６、３２６ｅ、３２６ｆ、３２６ｇ、３２８  電力変換器モジュール
３３０  コントローラ
３３８  ＡＣ−ＤＣ変換器
３４０  ＤＣ−ＤＣ変換器
３４２  接続
３５８、３６０  ダイオードスイッチ対
３６２、３６３  端子
３６４  ダイオード
３６６  スイッチ
３６８  ダイオード
３７０  スイッチ
４１８  ＤＣ配電システム、システム
４２０  ＤＣシステムバス
４２６、４２６ｉ、４２６ｊ、４２６ｋ、４２８  電力変換器モジュール
４３０  コントローラ
５２０  ＤＣシステムバス
【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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【外国語明細書】
2013124097000001.pdf