(57)【要約】【課題】障害ライドスルーのための系統および方法を提供する。【解決手段】電源１０５および複数の負荷１０６と連動している電力配電系統１０１が、変換器１０２と、複数の個体電力制御装置を含み、変換器１０２から電力を複数の負荷１０６に提供するように構成された電力配電ユニット１０４と、変換器１０２、電力配電ユニット１０４、または両方に動作可能に結合された障害保護ユニット１０８とを含む。障害保護ユニット１０８は、電力配電ユニット１０４および変換器１０２のうちの少なくとも１つの出力端子において電流を感知するセンサ１１４と、感知された電流を対応する電流の閾値と比較し、比較に基づいて複数の負荷１０６、電力配電ユニット１０４、および変換器１０２のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別し、障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるように構成された制御装置１１０とを含む。【選択図】図１
2017099267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害ライドスルーを提供するための電力配電系統（１０１、２０１）であって、電源（１０５、２２２）および複数の負荷（１０６、２０６）と連動していて、
変換器（１０２、２０２）と、
複数の個体電力制御装置（２３０）を備え、前記複数の負荷（１０６、２０６）に前記変換器（１０２、２０２）から電力を提供するように構成された電力配電ユニット（１０４、２０４）と、
前記変換器（１０２、２０２）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、または両方に動作可能に結合された障害保護ユニット（１０８、２０８）であって、
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの出力端子（２１４、２２０）における電流を感知するように構成されたセンサ（１１４、２３８）、および
前記感知された電流を対応する電流の閾値と比較し、
前記比較に基づいて前記複数の負荷（１０６、２０６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別し、
前記障害が存在する間、前記障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるように構成された制御装置（１１０、２３４）を備える、障害保護ユニット（１０８、２０８）とを備える、系統（１０１、２０１）。
【請求項２】
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）の入力端子（２１４）と前記出力端子（２２０）とのうちの少なくとも１つに選択的に結合された１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）をさらに備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項３】
前記１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、前記変換器（１０２、２０２）、および前記障害保護ユニット（１０８、２０８）が、単一のユニットとして実装される、請求項２記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項４】
前記変換器（１０２、２０２）が、複数の半導体スイッチ（２２４、２２５）を備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項５】
前記変換器（１０２、２０２）および前記電力配電ユニット（１０４、２０４）が、炭化ケイ素ベースのスイッチを備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項６】
前記変換器（１０２、２０２）が、交流対直流変換器（１０２、２０２）または直流対直流変換器を備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項７】
前記変換器（１０２、２０２）が、マルチレベル変換器を備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項８】
前記変換器（１０２、２０２）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記障害保護ユニット（１０８、２０８）を通信可能に結合するように構成された通信チャネル（２４０）をさらに備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項９】
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）が、複数の電気機械電力制御装置をさらに備える、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項１０】
電力配電系統（１０１、２０１）において障害ライドスルーを提供するための方法であって、前記系統（１０１、２０１）が、電源（１０５、２２２）および複数の負荷（１０６、２０６）と連動している、方法であって、
センサ（１１４、２３８）を使用して、前記電力配電系統（１０１、２０１）の電力配電ユニット（１０４、２０４）および変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの出力端子（２１４、２２０）における電流を感知するステップと、
前記電力配電系統（１０１、２０１）における障害保護ユニット（１０８、２０８）の制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの前記出力端子（２１４、２２０）において感知された前記電流を対応する電流の閾値と制御装置（１１０、２３４）を介して比較するステップと、
前記制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記比較に基づいて前記複数の負荷（１０６、２０６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別するステップと、
前記制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるステップとを含む、方法。
【請求項１１】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記変換器（１０２、２０２）に対応する基準電圧を低減するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）を前記電力配電ユニット（１０４、２０４）の入力端子（２１４）と出力端子（２２０）とのうちの少なくとも１つに選択的に結合するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）における複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における複数のスイッチ（２２４、３２５）とのうちの少なくとも１つをソフトスイッチングするステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の個体電力制御装置（２３０）を前記ソフトスイッチングするステップが、パルス幅変調技法を使用して、前記複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つを動作させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）における複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する温度を決定するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する前記温度を決定するステップが、前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）に対応する前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とに障害ライドスルーを提供するために前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する所定の熱的モデルを使用するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの前記少なくとも１つに対応する前記決定された温度を温度の閾値と比較するステップと、
前記比較に基づいて前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つのスイッチングパターンを決定するステップとをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記変換器（１０２、２０２）と前記電力配電ユニット（１０４、２０４）とのうちの少なくとも１つに対応する磁気構成部品（２２６、２２８）の飽和を防止するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は、一般に電力配電系統に関し、より詳しくは、任意の関連した障害をうまく切り抜けるように構成された直流（ＤＣ）電力配電系統に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、航空機に使用される電力配電系統は、交流（ＡＣ）電力配電系統である。しかし、最近では、航空機における直流（ＤＣ）電力配電系統の使用が検討されている。ＤＣ電力配電系統の使用は、変圧器の使用を回避するのに役立ち、それによって、電力配電系統の設置面積が低減する。
【０００３】
航空機、船舶、工業用途、および軍事用途に使用されるＤＣ電力配電系統は、典型的には、複数の２８ボルト（Ｖ）の負荷に給電するための変換器を含む。この変換器は、入力電圧をＤＣ＋／−２７０ＶからＤＣ２８Ｖにダウンコンバートするように構成される。さらに、変換器は、電力配電ユニットを介して２８Ｖの負荷の各々に電力を提供し、その場合、電力配電ユニットはスイッチの集合体を含む。
【０００４】
動作中に、これらの２８Ｖの負荷は、異なる種類の障害を受けることがある。負荷に障害があると、結果として、電力配電ユニットを介して変換器に対する、より高い値の電流の需要になる。また、初期時間の間、２８Ｖの負荷がＤＣ電力配電系統に結合されているとき、変換器に対して突然の電流の高い需要がある。この突然の電流の高い需要は、次いで、ＤＣ電力配電系統に対して損傷を引き起こす。
【０００５】
一般に、ＤＣ電力配電系統において、変換器は、電力配電ユニットに対して実質的に同様のまたは電力配電ユニットの総合定格よりもわずかに高い出力電流を提供する。その結果として、電力配電ユニットから取り出される任意の過電流が変換器からも取り出される。一例において、航空機用のＤＣ電力配電系統は、１００ミリ秒もの長さにわたって過電流の最大１０倍まで耐えるように設計される。結果として、変換器は、より高い値の電流を少なくとも１００ミリ秒にわたって提供するように設計される必要がある。変換器の設計の任意の変更は、結果として変換器のサイズ、重量、および／または費用の増加となる。また、変換器の総合定格は大幅に増加することがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の態様によれば、障害ライドスルーを提供するための電力配電系統が提示される。系統は、電源および複数の負荷と連動している。系統は、変換器と、複数の個体電力制御装置を含み、変換器から複数の負荷に電力を提供するように構成された電力配電ユニットと、変換器、電力配電ユニット、または両方に動作可能に結合された障害保護ユニットとを含む。障害保護ユニットは、電力配電ユニットと変換器とのうちの少なくとも１つの出力端子において電流を感知するように構成されたセンサを含む。さらに、障害保護ユニットは、感知された電流を対応する電流の閾値と比較し、比較に基づいて複数の負荷、電力配電ユニット、および変換器のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別し、障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるように構成された制御装置を含む。
【０００７】
本明細書の別の態様によれば、電力配電系統において障害ライドスルーを提供するための方法であって、その場合、系統が電源および複数の負荷と連動している、方法が提示される。方法は、センサを使用して、電力配電系統の電力配電ユニットと変換器とのうちの少なくとも１つの出力端子における電流を感知するステップを含む。さらに、方法は、電力配電系統における障害保護ユニットの制御装置を使用して、電力配電ユニットおよび変換器のうちの少なくとも１つの出力端子において感知された電流を、障害保護ユニットの制御装置を介して、対応する電流の閾値と比較するステップを含む。さらに、方法は、制御装置を使用して、比較に基づいて複数の負荷、電力配電ユニット、および変換器のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別するステップを含む。方法は、制御装置を使用して、障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるステップをさらに含む。
【０００８】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、図面全体を通して同じ文字が同じ部分を表す添付の図面を参照して読むとき、より良く理解されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書の態様による、障害ライドスルーを提供するように構成された電力配電系統の回路図である。
【図２】本明細書の態様による、図１の電力配電系統の別の実施形態の回路図である。
【図３】本明細書の態様による、電力配電系統における障害ライドスルーのための例示的な方法を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に他の定義がない限り、本明細書に使用する技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって通常理解される意味と同じ意味を有する。「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの用語は、本明細書では、任意の順序、数量、または重要性を表すのではなく、１つの要素を別の要素と区別するのに使用される。また、「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」という用語は、数量の限度を表すのではなく、参照される品目のうちの少なくとも１つの存在を表す。「または（ｏｒ）」という用語は、包含的であることが意図され、列挙される品目のうちの１つ、いくつか、またはすべてを意味することが意図される。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびそれらの変形の使用は、それらの後に列挙される品目、およびそれらの同等物ならびに追加の品目を包含することが意図される。「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）という用語は、直接であるかまたは間接であるかにかかわらず、物理的または機械的接続または結合に制限されず、電気的接続または結合を含むことができる。さらに、「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）」および「回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」および「制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」という用語は、能動的および／または受動的のいずれかであり、説明される機能を提供するために互いに接続されるかまたはそれ以外の場合結合される単一の構成部品または複数の構成部品のいずれかを含むことができる。
【００１１】
「動作可能に結合される（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、本明細書では、有線結合、ワイヤレス結合、電気的結合、磁気結合、無線通信、ソフトウェアベースの通信、またはそれらの組合せを含む。
【００１２】
本明細書では、「プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」および「コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）」という用語および関連した用語、例えば、「処理デバイス（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）」、「コンピューティングデバイス（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）」、および「制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」は、当技術分野でコンピュータと称される集積回路だけに限定されず、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路を広く表し、これらの用語は、本明細書において互換可能に使用される。本明細書に説明する実施形態において、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができるが、それらに限定されない。あるいは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を使用することもできる。また、本明細書に説明する実施形態において、追加の入力チャネルは、マウスやキーボードなどのオペレータインターフェースに関連したコンピュータ周辺機器でよいが、それらに限定されない。あるいは、例えば、スキャナを含むことができるが、それに限定されない他のコンピュータ周辺機器を使用することもできる。さらに、例示的な実施形態において、追加の出力チャネルは、オペレータインターフェースモニタを含むことができるが、それに限定されない可能性がある。
【００１３】
さらに、本明細書では、「ソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）」および「ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）」という用語は、互換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアント、およびサーバによって実行されるためにメモリに記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。
【００１４】
本明細書では、「非一時的コンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉａ）」という用語は、任意のデバイスにおけるコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、または他のデータなど、情報の短期および長期記憶のために任意の方法または技術で実装された任意の有形のコンピュータベースのデバイスを表すことが意図されている。したがって、本明細書に説明する方法は、制限なく、記憶デバイスおよびメモリデバイスを含む、有形の非一時的コンピュータ可読媒体に具現化された実行可能命令として符号化することができる。そのような命令は、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに本明細書に説明する方法の少なくとも一部分を実施させる。さらに、本明細書では、「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、制限なく、ファームウェア、物理および仮想記憶、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、およびネットワークまたはインターネットなどの任意の他のデジタル源ならびに未開発のデジタル手段などの揮発性および不揮発性媒体、および取り外し可能および取り外し不可能媒体を含めて、制限なく、非一時的コンピュータ記憶デバイスを含む、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、唯一の例外は一時的伝搬信号である。
【００１５】
以下に詳細に説明するように、電力配電系統および電力配電系統を動作させる方法の様々な実施形態が提示される。具体的には、電力配電系統は、障害をうまく切り抜けることができる。また、電力配電系統は、本明細書では、直流（ＤＣ）電力配電系統である。本明細書の態様によれば、電力配電系統は、航空機、船舶、電車、車両、潜水艦、様々な商業／工業用途などにおいて複数の負荷に電力を提供するように構成される。航空機における負荷は、例えば、着陸灯、閃光灯、航空無線機、応答装置、機内通話装置、および他の航空機ベースの電子系統などの、ただし、それらに限定されない、２８Ｖの負荷を含む。
【００１６】
次に図１の例により図面を見てみると、電源１０５から複数の負荷１０６に電力を配電するための系統の回路図１００が示される。具体的には、系統１００は、本明細書の態様による、障害ライドスルーを提供するように構成された電力配電系統１０１を含む。「障害ライドスルー（ｆａｕｌｔ  ｒｉｄｅ  ｔｈｒｏｕｇｈ）」という用語は、本明細書では、障害の期間を通して継続して動作するための電気系統の能力を表すのに使用することができる。一例において、障害ライドスルーは低電圧ライドスルーでよい。
【００１７】
電力配電系統１０１は、変換器１０２と電力配電ユニット１０４とを含む。電力配電系統１０１は、電源１０５と複数の負荷１０６とに動作可能に結合される。具体的には、変換器１０２は、電源１０５に動作可能に結合される。さらに、変換器１０２は、電力配電ユニット１０４を介して複数の負荷１０６に動作可能に結合される。一実施形態において、変換器１０２は、直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）対ＤＣ変換器、交流（ＡＣ：ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ）対ＤＣ変換器などを含むことができる。変換器１０２は、マルチレベル変換器またはモジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ）を含むことができる。
【００１８】
電源１０５によって提供される電力は、変換器１０２によって変換され、電力配電ユニット１０４に提供される。さらに、電力配電ユニット１０４は、複数の負荷１０６に電力を提供する。「電力（ｐｏｗｅｒ）」という用語は、本明細書では、電圧と電流との積を表す。一例において、電力配電ユニット１０４は、複数の個体電力制御装置（ＳＳＰＣ：ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含む。ＳＳＰＣは、複数の負荷１０６に変換器１０２を結合するのに役立つ。具体的には、１つのＳＳＰＣは、複数の負荷１０６のうちの１つの負荷に変換器１０２を結合するのに役立つ。
【００１９】
さらに、電力配電系統１０１は障害保護ユニット１０８を含む。障害保護ユニット１０８は、変換器１０２、電力配電ユニット１０４、または両方に動作可能に結合される。一実施形態において、障害保護ユニット１０８は、変換器１０２と統合することができる。障害保護ユニット１０８は、電流や電圧などの電気的パラメータを感知するためのセンサ１１４を含む。一実施形態において、センサ１１４は電流センサまたは電圧センサでよい。現在企図されている構成において、センサ１１４は、障害保護ユニット１０８内に配置される。しかし、他の実施形態において、センサ１１４は、障害保護ユニット１０８の外部に配置することができる。センサ１１４が障害保護ユニット１０８の外部に配置される例において、センサ１１４は、有線またはワイヤレス手段によって障害保護ユニット１０８と通信する。さらに、ワイヤレスの代替において、センサ１１４および障害保護ユニット１０８は、送信機、受信機または送受信機機能を有することができる。
【００２０】
さらに、障害保護ユニット１０８は制御装置１１０を含む。制御装置１１０は、少なくとも１つのプロセッサ１１２を含む。図１の例において、制御装置１１０は、プロセッサ１１２を含むものとして示される。しかし、他の実施形態において、プロセッサ１１２は、制御装置１１０とは別個でよい。制御装置１１０は、デジタル制御装置またはアナログ制御装置でよい。障害保護ユニット１０８は、変換器１０２、電力配電ユニット１０４、および負荷１０６のうちの１つまたは複数において障害の存在を識別するように構成される。さらに、障害保護ユニット１０８は、変換器１０２、電力配電ユニット１０４、および負荷１０６のうちの１つまたは複数における障害の存在が識別された場合、電力配電系統１０１に障害ライドスルーを提供するように構成される。
【００２１】
一実施形態において、障害保護ユニット１０８は、識別された障害を回避するための所望の保護方式を作動させることによって障害ライドスルーを提供するように構成することができる。所望の保護方式は、一例において、制御装置１１０に記憶する／プログラムすることができる。障害は、１つの非限定例において、変換器１０２、電力配電ユニット１０４、および負荷１０６のうちの１つまたは複数における任意の過電流障害を含むことができる。障害保護ユニット１０８の動作は、図３を参照してより詳細に説明する。
【００２２】
次に図２を参照すると、図１の系統１００の一実施形態の回路図２００。系統２００は、電源２２２および複数の負荷２０６に動作可能に結合される電力配電系統２０１を含む。具体的には、電源２２２は、電力配電系統２０１の端子２２３に結合される。電力配電系統２０１は、系統２００の１つまたは複数の構成部品における障害の不測の事態において障害ライドスルーを提供するように構成される。
【００２３】
一実施形態において、電力配電系統２０１は、変換器２０２と電力配電ユニット２０４とを含む。変換器２０２は、電源２２２から提供される電力を所望の値に変換するように構成される。さらに、変換器２０２からの電力は、電力配電ユニット２０４に提供される。電力配電ユニット２０４は、複数の負荷２０６に電力を配電するように構成される。
【００２４】
現在企図されている構成において、変換器２０２は、複数の半導体スイッチ２２４、２２５と、磁気構成部品２２６、２２８とを含む。磁気構成部品２２６は、Ｌr1として表される誘導子である。また、磁気構成部品２２８は、Ｔr3として表される変圧器である。インダクタンスＬm1は、変圧器Ｔr3の磁化インダクタンスを表すことに留意することができる。半導体スイッチ２２４、２２５は、シリコンベースのスイッチ、炭化ケイ素ベースのスイッチ、ガリウムヒ素ベースのスイッチ、窒化ガリウムベースのスイッチ、またはそれらの組合せを含むことができる。変換器２０２の出力は、コンデンサＣout1の両端間で得られる。変換器２０２の出力電圧２３２は、基準電圧（Ｖref）と称することができる。
【００２５】
さらに、電力配電ユニット２０４は、複数の個体電力制御装置（ＳＳＰＣ）２３０を含む。図２の例において、電力配電ユニット２０４は、ＳＳＰＣ1、ＳＳＰＣ2、およびＳＳＰＣ3として表される３つのＳＳＰＣを有することが示される。「個体電力制御装置」という用語は、本明細書では、負荷に供給される電圧および／または電流を制御する半導体デバイスを表すのに使用することができる。図２の例において、ＳＳＰＣ２３０は、１つまたは複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含むことができる。しかし、他の実施形態において、ＳＳＰＣ２３０は、任意のシリコンベースのスイッチ、炭化ケイ素ベースのスイッチ、ガリウムヒ素ベースのスイッチ、窒化ガリウムベースのスイッチ、またはそれらの組合せでよい。別の実施形態において、電力配電ユニット２０４は、複数の電気機械電力制御装置を含むことができる。電気機械電力制御装置は、機械的接触器、電気機械スイッチ、またはそれらの組合せでよい。さらに別の実施形態において、電力配電ユニット２０４は、電気機械電力制御装置とＳＳＰＣとの組合せを含むことができる。また、電力配電ユニット２０４は、入力端子２１４と出力端子２２０とを有する。参照符号２１４は、代替として、変換器２０２の出力端子を表すのに使用することができる。さらに、一実施形態において、ＳＳＰＣ２３０の各々は、電流と電圧とをそれぞれ測定するための内蔵の電流および電圧センサを有することができる。
【００２６】
さらに、電力配電系統２０１は障害保護ユニット２０８を含む。障害保護ユニット２０８は制御装置２３４を含む。一例において、制御装置２３４は少なくとも１つのプロセッサ２３６を含む。障害保護ユニット２０８は、電流などの電気的パラメータを感知するための少なくとも１つのセンサ２３８を含むこともできる。障害保護ユニット２０８は、電力配電ユニット２０４および／または変換器２０２の出力端子において感知された電流と、対応する電流の閾値との比較に基づいて複数の負荷２０６、電力配電ユニット２０４、および変換器２０２のうちの１つまたは複数における障害を識別するように構成することができる。一例において、対応する電流の閾値よりも高い値を有する電力配電ユニット２０４および／または変換器２０２の出力端子において感知された電流は、変換器２０２、電力配電ユニット２０４、および／または複数の負荷２０６における障害の存在を示すことができる。図２の実施形態は、障害保護ユニット２０８を、センサ２３８を含むもとのとして示すが、いくつかの実施形態において、センサ２３８は、障害保護ユニット２０８の外部にあることもできることに留意することができる。また、図２の実施形態はプロセッサ２３６を制御装置２３４の一体部分として示すが、いくつかの実施形態において、プロセッサ２３６は、制御装置２３４の外部にあることもできる。さらに、図２の実施形態は制御装置２３４を障害保護ユニット２０８の一体部分として表すが、いくつかの実施形態において、制御装置２３４は障害保護ユニット２０８の外部にあることもできる。
【００２７】
上記のように、電力配電系統２０１は、系統２００の構成部品における任意の障害の発生の間、障害ライドスルーを提供するように構成される。具体的には、障害保護ユニット２０８は、識別された障害を回避するための所望の保護方式を作動させるように構成され、したがって、障害ライドスルーを提供する。一実施形態において、所望の保護方式をルックアップテーブルに記憶する／プログラムすることができる。所望の保護方式の作動を、図３を参照してより詳細に説明する。
【００２８】
複数の負荷２０６のうちの１つまたは複数における障害の発生は、結果として、変換器２０２に対する過剰電力の需要となることがある。しかし、変換器２０２だけではこの過剰電力の需要を満足させることができない可能性がある。変換器が負荷２０６による過剰電力の需要に応じようとする場合、変換器２０２の構成部品を顕著に過剰定格にする必要がある。変換器２０２の構成部品を過剰定格にすることにより、変換器の費用および／またはサイズが大幅に増加することがある。したがって、変換器２０２の構成部品を顕著に過剰定格にしないことが望ましい。
【００２９】
過剰定格にすることに伴う問題は、例示的なエネルギー供給ユニットの使用により回避することができる。具体的には、負荷２０６による電力の過剰な需要に耐えるために、電力配電系統２０１は、一例において、１つまたは複数のエネルギー供給ユニット２０９、２１６を含むことができる。エネルギー供給ユニット２０９は、電力配電ユニット２０４の入力端子２１４に選択的に結合することができる。さらに、エネルギー供給ユニット２１６は、電力配電ユニット２０４の出力端子に選択的に結合することができる。具体的には、エネルギー供給ユニット２１６は、電力配電ユニット２０４のＳＳＰＣ２３０の出力端子２２０に選択的に結合することができる。図２の例において、１つのエネルギー供給ユニットが１つのＳＳＰＣの出力端子に結合されるものとして示されるが、同様のエネルギー供給ユニットを電力配電ユニット２０４の他のＳＳＰＣ２３０の出力端子に結合することができる。エネルギー供給ユニット２０９、２１６は、変換器２０２と連携して、複数の負荷２０６に所望の電力を提供するように構成することができる。
【００３０】
ある実施形態において、複数の負荷２０６のうちの１つまたは複数において障害が発生し次第、エネルギー供給ユニット２０９のうちの１つは、電力配電ユニット２０４の入力端子２１４に選択的に結合することができる。負荷２０６において障害が発生し次第、エネルギー供給ユニット２０９は、変換器２０２によって提供される電力に加えて過剰な電力を負荷２０６に提供することができる。別の例において、複数の負荷２０６において障害が発生した場合、変換器２０２は、変換器２０２の構成部品への損傷を防止するために所定の時間にわたって動作停止することができる。所定の時間の間、負荷２０６への電力は、一実施形態において、１つまたは複数のエネルギー供給ユニット２０９、２１６から提供することができる。所定の時間は、１つの非限定例において、複数の負荷２０６の固有のホールドアップ時間（例えば、１００ｍｓ）を表すことができる。したがって、エネルギー供給ユニット２０９、２１６は、負荷２０６における障害を回避するのにも役立つ。
【００３１】
引き続き図２を参照すると、一実施形態において、エネルギー供給ユニット２０９は、変換デバイス２１２に動作可能に結合されたエネルギー貯蔵デバイス２１０を含む。エネルギー貯蔵デバイス２１０は、電圧を貯蔵し供給するように構成することができるが、変換デバイス２１２は、エネルギー貯蔵デバイス２１０によって供給される電圧を負荷２０６への所望の電圧の値に適切に変換するように構成することができる。他の実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、変換デバイス２１２の代わりに直列スイッチを介して変換器２０２の出力端子２１４に接続することができる。
【００３２】
エネルギー貯蔵デバイス２１０は、一例において電池を含む。別の例において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、エネルギーを貯蔵するように構成されたコンデンサバンクを含む。さらに別の例において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、超コンデンサでよい。図２の例において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、５４０Ｖのコンデンサバンクを含むことができる。５４０Ｖのコンデンサバンクの使用は、電力配電系統２０１の設置面積を低減するのに役立つ。別の例において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、２８Ｖのコンデンサバンクまたは２８Ｖよりも小さい定格を有するコンデンサバンクを含むことができる。
【００３３】
先述の通り、負荷２０６は２８Ｖの定格を有し、したがって、２８Ｖの入力を求める。したがって、エネルギー貯蔵デバイス２１０が５４０Ｖのコンデンサバンクである場合、変換デバイス２１２は、５４０Ｖから２８Ｖに電圧を降圧するのに使用される。変換デバイス２１２は、一実施形態において、降圧変換器である。
【００３４】
同様に、エネルギー供給ユニット２１６は、変換デバイス２１８に動作可能に結合されたエネルギー貯蔵デバイス２１７を含む。一例において、エネルギー貯蔵デバイス２１７は５４０Ｖのコンデンサバンクであり、変換デバイス２１８は降圧変換器である。変換デバイス２１８は、エネルギー貯蔵デバイス２１７によって提供される電圧（例えば、５４０Ｖ）を負荷に供給される電圧（例えば、２８Ｖ）に降圧するように構成される。
【００３５】
別の実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス２１０、２１７は、２８Ｖよりも小さい定格を有する超コンデンサを含むことができる。そのような状況において、変換デバイス２１２、２１８は昇圧変換器である。さらに別の実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス２１０、２１７は、２８Ｖの定格を有する超コンデンサを含むことができる。そのような状況において、変換デバイス２１２、２１８は、１：１の変換比を有する変換器でよい。変換比という用語は、本明細書では、変換器の出力電圧と入力電圧との比を表す。
【００３６】
さらに、ある実施形態において、エネルギー供給ユニット２０９、２１６、電力配電ユニット２０４、変換器２０２、および障害保護ユニット２０８は、単一のユニットとして実装することができる。別の例において、障害保護ユニット２０８は、電力配電ユニット２０４または変換器２０２と統合することができる。
【００３７】
図３は、本明細書の態様による、電力配電系統において障害ライドスルーを提供するための例示的な方法を表す流れ図３００である。図３は図２の要素を参照して説明する。
【００３８】
方法はブロック３０２から始まり、その場合、電力配電ユニット２０４と変換器２０２とのうちの少なくとも１つの出力端子における電流が、障害保護ユニット２０８を使用して感知される。具体的には、障害保護ユニット２０８におけるセンサ２３８は、電力配電ユニット２０４および／または変換器２０２の出力端子における電流を感知するのに使用することができる。
【００３９】
さらに、ブロック３０４において、電力配電ユニット２０４と変換器２０２とのうちの少なくとも１つの出力端子２１４または２２０において感知された電流は、障害保護ユニット２０８を介して、対応する電流の閾値と比較される。事前の実験および／またはシミュレーションに基づいて電流の閾値を決定することができる。また、いくつかの実施形態において、閾値を１つまたは複数のルックアップテーブルに記憶することができる。
【００４０】
続いて、ブロック３０６で示すように、複数の負荷２０６、電力配電ユニット２０４、および変換器２０２のうちの１つまたは複数における障害の存在を、障害保護ユニット２０８を使用して決定することができる。具体的には、障害保護ユニット２０８は、ブロック３０４における比較に基づいて障害の存在を決定するように構成することができる。
【００４１】
ある実施形態において、障害保護ユニット２０８は、電力配電ユニット２０４と変換器２０２とのうちの少なくとも１つの出力端子において測定された電流の大きさが、対応する電流の閾値よりも大きい場合、負荷２０６、電力配電ユニット２０４、および変換器２０２のうちの１つまたは複数における障害の存在を識別するように構成することができる。例により、電力配電ユニット２０４の出力端子２２０における電流を、電力配電ユニット２０４に対応する電流の閾値と比較することができる。同様のやり方で、変換器２０２の出力端子２１４における電流を、変換器２０２に対応する電流の閾値と比較することができる。電力配電ユニット２０４に対応する電流の閾値は、変換器２０２に対応する電流の閾値と異なることができることに留意することができる。
【００４２】
障害の存在が障害保護ユニット２０８によって検出されると、障害保護ユニット２０８は、障害の持続時間にわたって障害ライドスルーを提供するように構成することができる。したがって、一実施形態において、障害保護ユニット２０８は、ブロック３０８で示すように所望の保護方式を作動させることができる。所望の保護方式は、障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するのに採用することができる。本明細書の態様によれば、識別された障害に基づいて異なる保護方式を作動させることができる。
【００４３】
例により、識別された障害が複数の負荷２０６のうちの１つにおける障害に対応する場合、所望の保護方式は、変換器２０２の基準電圧Ｖref２３２を低減するステップを含む。したがって、障害保護ユニット２０８における制御装置２３４は、変換器２０２の動作の周波数を増加させる。この変換器２０２の動作の周波数の増加は、結果として、磁気構成部品Ｌr1２２６のインピーダンスの増加となる。その結果として、コンデンサＣout1の両端間の基準電圧Ｖref２３２は、より低い値まで降下する。一実施形態において、基準電圧Ｖref２３２は負荷２０６の電圧定格である約２８Ｖまで低減することができる。基準電圧Ｖref２３２のより低い値は、次いで、変換器２０２の出力端子２１４における電流と電力配電ユニット２０４の出力端子２２０における電流とを低減するステップをもたらす。
【００４４】
上記のように、対応する電流の閾値の電流の大きさよりも大きい電力配電ユニット２０４と変換器２０２とのうちの少なくとも１つの出力端子において測定された電流の大きさは、電力配電系統２０１における障害の存在を示している。基準電圧Ｖref２３２の値を低下させることにより、結果として変換器２０２の出力端子２１４における電流と電力配電ユニット２０４の出力端子２２０における電流との値の低減となる。この変換器２０２と電力配電ユニット２０４との出力端子２１４、２２０における電流の値の低減は、対応する電流の閾値よりも低い電流の値を提供することができる。その結果として、障害が存在する間、障害ライドスルーを提供することができる。
【００４５】
別の実施形態において、複数の負荷２０６における障害の存在が識別されたとき、所望の保護方式は、変換器２０２の出力端子２１４に結合されるエネルギー供給ユニット２０９から、負荷２０６による過剰電力の任意の需要を満たすステップを伴う。したがって、エネルギー供給ユニット２０９は、変換器２０２によって提供される電力に加えて過剰な電力を負荷２０６に提供することができる。図２の実施形態において、エネルギー供給ユニット２０９は、変換器２０２の出力端子２１４に結合され、エネルギー貯蔵デバイス２１０と変換デバイス２１２とを含む。一実施形態において、エネルギー貯蔵デバイス２１０は、５４０Ｖのコンデンサバンクであり、変換デバイス２１２は降圧変換器である。変換デバイス２１２は、エネルギー貯蔵デバイス２１０によって提供される５４０Ｖを、複数の負荷２０６に供給される前に所望の値まで降圧するように構成することができる。一例において、所望の電圧の値は、負荷２０６が２８ボルトの定格を有するので２８Ｖでよい。
【００４６】
保護方式の別の実施形態は、複数の負荷２０６からの電力に対する過剰な需要を避けるために所定の時間にわたって変換器２０２を停止することを求める。所定の時間の間、負荷２０６への電力は、エネルギー供給ユニット２０９、２１６から提供することができる。所定の時間は、１つの非限定例において、複数の負荷２０６の固有のホールドアップ時間（例えば、１００ｍｓ）を表すことができる。所定の時間が経過すると、変換器２０２を再作動させることができる。
【００４７】
さらに、別の実施形態において、複数の負荷２０６のうちの１つの負荷に障害があるとき、障害のある負荷に結合されたＳＳＰＣは動作停止される。上記のように、１つのＳＳＰＣは、複数の負荷２０６のうちの１つの負荷に結合される。制御装置２３４は、動作停止される障害のある負荷に結合されたＳＳＰＣに十分な時間を与えるように構成することができる。障害のある負荷に結合されたＳＳＰＣを選択的に動作停止すると、次いで、複数の負荷２０６のうちの１つの負荷における障害により、変換器２０２が動作停止するのを避けるのに役立つ。
【００４８】
ある状況において、複数の負荷２０６のうちの１つの負荷における障害は、結果として、障害のある負荷に結合されたＳＳＰＣからの電力に対する需要が高くなる。この例において、電力に対する過剰な需要は、変換器２０２から電力の過剰な需要に応じる代わりに対応するＳＳＰＣの出力端子に結合されたエネルギー供給ユニットを介して応じることができる。一例において、ＳＳＰＣ3に結合された負荷に障害がある場合、電力に対する過剰な需要は、ＳＳＰＣ3の出力端子２２０に結合されたエネルギー供給ユニット２１６を介して応じることができる。
【００４９】
１５アンペアの負荷や２５アンペアの負荷などの高アンペア数の負荷を作動させると、結果として、変換器２０２に対する、より高い値の電流の需要となることがある。そのような状況において、所望の保護方式は、ソフトスイッチング技法を電力配電ユニット２０４に適用するステップを含むことができる。ソフトスイッチング技法は、パルス幅変調技法を使用して電力配電ユニット２０４を動作させるステップを伴うことができる。上記のように、電力配電ユニット２０４はＳＳＰＣ２３０を含み、ＳＳＰＣ２３０は、次いで、半導体スイッチを含む。電力配電ユニット２０４がパルス幅変調技法の使用により動作される例において、ＳＳＰＣ２３０に対応するスイッチングパターンは、パルス幅変調技法に基づいて決定することができる。さらに、ＳＳＰＣ２３０は、複数の負荷２０６に印加された電圧が電圧の初期値から次第に増加するように、決定されたスイッチングパターンに基づいて選択的に切り替えることができる。電圧の初期値は、一例において、ゼロボルトでよい。
【００５０】
ＳＳＰＣ２３０におけるスイッチの選択的切り替えは、決定されたスイッチングパターンに基づいてＳＳＰＣ２３０におけるスイッチの作動および動作停止を伴うことができる。ＳＳＰＣ２３０におけるスイッチの選択的作動および／または動作停止の結果として、複数の負荷２０６に印加された電圧が漸進的に増加し、それによって、変換器２０２から複数の負荷２０６への電流の供給における突然の急増が避けられる。別の実施形態において、所望の保護方式は、決定されたパルス幅変調技法に基づいて変換器２０２におけるスイッチ２２４、２２５を切り替えることによって変換器２０２をソフトスイッチングするステップを含むことができる。
【００５１】
さらに別の実施形態において、保護方式は、変換器２０２におけるスイッチ２２４、２２５とＳＳＰＣ２３０に対応するスイッチとに対応する温度を決定するための実時間の所定の熱的モデルを採用するステップを含む。一例において、熱的モデルは、抵抗コンデンサ（ＲＣ）熱的モデルを含むことができる。ＲＣ熱的モデルは、抵抗とコンデンサとの決定された値を有する抵抗とコンデンサとの並列直列組合せを含む。スイッチ２２４、２２５とＳＳＰＣ２３０におけるスイッチとの接合部内の温度は、推定損失に基づいて決定することができ、その場合、推定損失は、スイッチに対応する電流および電圧に基づいて決定することができる。
【００５２】
ＳＳＰＣ２３０におけるスイッチとスイッチ２２４、２２５との決定された温度は、温度の閾値と比較される。ＳＳＰＣ２３０におけるスイッチとスイッチ２２４、２２５とを選択的に切り替えるためのパターンは、比較に基づいて決定することができる。そのようにして決定されたスイッチングパターンは、スイッチの作動および／または動作停止を表す。決定された温度が温度の閾値よりも低い場合、ＳＳＰＣ２３０に対応するスイッチとスイッチ２２４、２２５とは、任意の損傷をスイッチ２２４、２２５とＳＳＰＣ２３０に対応するスイッチとに引き起こすことなく継続して現在の状態であることができる。一例において、スイッチへの損傷は、スイッチの接合部焼損を含むことができる。
【００５３】
しかし、決定された温度が温度の閾値よりも高い場合、スイッチの高い温度は、スイッチにおける障害を示すことができる。したがって、所望の保護方式は、スイッチへの任意の損傷を避けるために、より高い温度に関連したＳＳＰＣ２３０とスイッチ２２４、２２５とに対応する障害のあるスイッチを動作停止させるステップを伴うことができる。スイッチの動作停止は、障害の持続時間にわたって障害ライドスルーを提供する。一例において、炭化ケイ素ベースのスイッチを、電力配電ユニット２０４および変換器２０２に採用することができる。炭化ケイ素ベースのスイッチは、より高い動作接合部温度を有し、それによってスイッチは短い熱動型過負荷の活発化に耐えることが可能になる。
【００５４】
上記のように、複数の負荷２０６、電力配電ユニット２０４、および変換器２０２のうちの１つまたは複数における障害の存在は、電力配電ユニット２０４と変換器２０２とのうちの少なくとも１つの出力端子において測定された電流の大きさが、対応する電流の閾値よりも大きい場合、識別することができる。しかし、障害の位置を隔離することは望ましいことであり得る。具体的には、障害が複数の負荷２０６のうちの１つまたは複数において発生したのか、または変換器２０２において発生したのかを確認することは望ましいことであり得る。そのために、電力配電系統２０１は、ある実施形態において、変換器２０２と、電力配電ユニット２０４と、障害保護ユニット２０８と、またはそれらの組合せとの間で動作可能に結合される通信チャネルを含むことができる。
【００５５】
図２の例において、通信チャネル２４０が、変換器２０２と電力配電ユニット２０４とを通信可能に結合する。図２の例は、変換器２０２と電力配電ユニット２０４とを結合する通信チャネル２４０を示すが、いくつかの他の実施形態において、変換器２０２、電力配電ユニット２０４、障害保護ユニット２０８、またはそれらの組合せを結合するための通信チャネルがあることができる。通信チャネル２４０は、シリアルバスやイーサネット（登録商標）ケーブルなどを含むことができる。また、通信チャネル２４０は、負荷２０６の通信に障害があり、障害のある負荷が変換器２０２、電力配電ユニット２０４、障害保護ユニット２０８、またはそれらの組合せの臨界負荷である場合に通信するのに役立つ。電力配電系統２０１が航空機用途で使用される例において、「臨界負荷（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｌｏａｄ）」という用語は、航空機の動作に不可欠である負荷を表すのに使用することができる。この例において、障害のある負荷が臨界負荷ではない場合、変換器２０２は、その特定の負荷への電力供給を中断するように電力配電ユニット２０４に指示するように構成することができる。
【００５６】
別の例において、通信チャネル２４０は、変換器２０２の出力端子における電流および電力配電ユニット２０４の出力端子における電流の需要を通信するのに役立つ。変換器２０２の出力端子２１４における電流に対して高い需要があり、電力配電ユニット２０４の出力端子２２０における電流需要に対してわずかな需要がある場合、これは変換器２０２における障害を示している可能性がある。この状況において、所望の保護方式は、変換器２０２へのそれ以上の損傷を防止するために障害保護ユニット２０８を使用して障害の持続時間にわたって変換器２０２を動作停止させるステップを伴うことができる。
【００５７】
さらに、別の実施形態において、所望の保護方式は、障害保護ユニット２０８を使用することによって、変換器２０２の任意の磁気構成部品の飽和を避けるステップを含む。「飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）」という用語は、磁気構成部品の磁心に対応する磁束密度が磁気構成部品の磁心に対応する飽和磁束密度を超えるときの状態を表すのに使用することができる。飽和状態において、磁気構成部品Ｌr1およびＴr3は、短絡として動作することができる。そのような状況において、変換器２０２は、電源２２２から変換器２０２に提供される電流を制限することができない可能性がある。この例において、磁気構成部品Ｌr1２２６およびＴr3２２８の飽和は、磁気構成部品Ｌr1２２６およびＴr3２２８中を流れる電流を制限することによって防止することができる。
【００５８】
さらに、系統によって実施することができるものなどの前述の例、実例による説明、およびプロセスステップは、汎用または専用コンピュータなどのプロセッサベースの系統上で適切な符号によって実装することができる。本技法の異なる実装形態は、本明細書に説明するステップの一部または全部を異なる順序でまたは実質的に並行して、すなわち、並列で実施することができることにも留意されたい。さらに、機能は、Ｃ＋＋またはＪａｖａ（登録商標）を含むがそれに限定されない様々なプログラミング言語で実装することができる。そのような符号は、記憶された符号を実行するためにプロセッサベースの系統によってアクセスすることができるデータリポジトリチップ、局所もしくは遠隔ハードディスク、光ディスク（すなわち、ＣＤもしくはＤＶＤ）、メモリまたは他の媒体上などの、１つまたは複数の有形の機械可読媒体上の記憶のために記憶または適合することができる。有形の媒体は、命令が印刷される紙または別の適切な媒体を備えることができることに留意されたい。例えば、命令は、紙または他の媒体の光学式走査を介して電子的に捕捉し、次いで、編集し、解釈し、またはそれ以外の場合、必要に応じ適切なやり方で処理し、次いで、データリポジトリまたはメモリに記憶することができる。
【００５９】
上記に説明する系統および方法の様々な実施形態は、障害ライドスルーを可能にする電力配電ユニット／系統を提示する。さらに、本明細書に説明するように、電力配電系統を実装することにより、わずかなサイズの変換器の使用が可能になる。さらに、変換器の定格および費用も大幅に低下する。また、ＤＣ電力配電系統の使用は、電力配電系統の設置面積の実質的な低減を容易にする。さらに、電力配電系統は、航空、潜水艦、他の海洋用途などに応用することができる。
【００６０】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることができ、その要素から同等物に置き換えることができることが当技術分野の当業者によって理解されよう。さらに、その本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合するように多くの変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  系統の回路図、系統
１０１  電力配電系統
１０２  変換器
１０４  電力配電ユニット
１０５  電源
１０６  複数の負荷
１０８  障害保護ユニット
１１０  制御装置
１１２  プロセッサ
１１４  センサ
２００  回路図、系統
２０１  電力配電系統
２０２  変換器
２０４  電力配電ユニット
２０６  複数の負荷
２０８  障害保護ユニット
２０９  エネルギー供給ユニット
２１０  エネルギー貯蔵デバイス
２１２  変換デバイス
２１４  入力端子、出力端子
２１６  エネルギー供給ユニット
２１８  変換デバイス
２１７  エネルギー貯蔵デバイス
２２０  出力端子
２２２  電源
２２３  端子
２２４  複数の半導体スイッチ
２２５  複数の半導体スイッチ
２２６  磁気構成部品
２２８  磁気構成部品
２３０  複数の固体電力制御装置（ＳＳＰＣ）
２３２  出力電圧
２３４  制御装置
２３６  プロセッサ
２３８  センサ
２４０  通信チャネル
３０２  ブロック
３０４  ブロック
３０６  ブロック
３０８  ブロック
【図１】
2017099267.tif 000003
【図２】
2017099267.tif 000004
【図３】
2017099267.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月18日(2017.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害ライドスルーを提供するための電力配電系統（１０１、２０１）であって、電源（１０５、２２２）および複数の負荷（１０６、２０６）と連動していて、
変換器（１０２、２０２）と、
複数の個体電力制御装置（２３０）を備え、前記複数の負荷（１０６、２０６）に前記変換器（１０２、２０２）から電力を提供するように構成された電力配電ユニット（１０４、２０４）と、
前記変換器（１０２、２０２）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、または両方に動作可能に結合された障害保護ユニット（１０８、２０８）であって、
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの出力端子（２１４、２２０）における電流を感知するように構成されたセンサ（１１４、２３８）、および
前記感知された電流を対応する電流の閾値と比較し、
前記比較に基づいて前記複数の負荷（１０６、２０６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別し、
前記障害が存在する間、前記障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるように構成された制御装置（１１０、２３４）を備える、障害保護ユニット（１０８、２０８）とを備える、系統（１０１、２０１）。
【請求項２】
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）の入力端子（２１４）と前記出力端子（２２０）とのうちの少なくとも１つに選択的に結合された１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）をさらに備え、
前記１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、前記変換器（１０２、２０２）、および前記障害保護ユニット（１０８、２０８）が、単一のユニットとして実装される、請求項１記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項３】
前記変換器（１０２、２０２）が、複数の半導体スイッチ（２２４、２２５）を備える、請求項１または２に記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項４】
前記変換器（１０２、２０２）および前記電力配電ユニット（１０４、２０４）が、炭化ケイ素ベースのスイッチを備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項５】
前記変換器（１０２、２０２）が、交流対直流変換器（１０２、２０２）または直流対直流変換器を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項６】
前記変換器（１０２、２０２）が、マルチレベル変換器を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項７】
前記変換器（１０２、２０２）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記障害保護ユニット（１０８、２０８）を通信可能に結合するように構成された通信チャネル（２４０）をさらに備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項８】
前記電力配電ユニット（１０４、２０４）が、複数の電気機械電力制御装置をさらに備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の系統（１０１、２０１）。
【請求項９】
電力配電系統（１０１、２０１）において障害ライドスルーを提供するための方法であって、前記系統（１０１、２０１）が、電源（１０５、２２２）および複数の負荷（１０６、２０６）と連動している、方法であって、
センサ（１１４、２３８）を使用して、前記電力配電系統（１０１、２０１）の電力配電ユニット（１０４、２０４）および変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの出力端子（２１４、２２０）における電流を感知するステップと、
前記電力配電系統（１０１、２０１）における障害保護ユニット（１０８、２０８）の制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つの前記出力端子（２１４、２２０）において感知された前記電流を対応する電流の閾値と制御装置（１１０、２３４）を介して比較するステップと、
前記制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記比較に基づいて前記複数の負荷（１０６、２０６）、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）、および前記変換器（１０２、２０２）のうちの少なくとも１つにおける障害の存在を識別するステップと、
前記制御装置（１１０、２３４）を使用して、前記障害が存在する間、障害ライドスルーを提供するために所望の保護方式を作動させるステップとを含む、方法。
【請求項１０】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記変換器（１０２、２０２）に対応する基準電圧を低減するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、１つまたは複数のエネルギー供給ユニット（２０９、２１６）を前記電力配電ユニット（１０４、２０４）の入力端子（２１４）と出力端子（２２０）とのうちの少なくとも１つに選択的に結合するステップを含む、請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）における複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における複数のスイッチ（２２４、３２５）とのうちの少なくとも１つをソフトスイッチングするステップと、
前記複数の個体電力制御装置（２３０）を前記ソフトスイッチングするステップが、パルス幅変調技法を使用して、前記複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つを動作させるステップを含む、請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記電力配電ユニット（１０４、２０４）における複数の個体電力制御装置（２３０）と、前記変換器（１０２、２０２）における複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する温度を決定するステップを含み、
前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する前記温度を決定するステップが、前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）に対応する前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とに障害ライドスルーを提供するために前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つに対応する所定の熱的モデルを使用するステップを含む、請求項９乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの前記少なくとも１つに対応する前記決定された温度を温度の閾値と比較するステップと、
前記比較に基づいて前記複数の個体電力制御装置（２３０）と前記変換器（１０２、２０２）における前記複数のスイッチ（２２４、２２５）とのうちの少なくとも１つのスイッチングパターンを決定するステップとをさらに含み、
前記所望の保護方式を作動させるステップが、前記変換器（１０２、２０２）と前記電力配電ユニット（１０４、２０４）とのうちの少なくとも１つに対応する磁気構成部品（２２６、２２８）の飽和を防止するステップを含む、請求項１３記載の方法。
【外国語明細書】
2017099267000001.pdf