(57)【要約】【課題】本発明は、電力を分配するための配電装置および電力の分配のための方法を提供する。【解決手段】特に、航空機において、電力を分配するための配電装置は、以下に示す構成を有する。すなわち、供給された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第１電気出力に変換するための各カスケード型発電装置と、供給された機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第２電気出力を供給するための各周波数コンバータと、を含む複数（Ｎ１）の変換装置と、少なくとも１つの変換装置により供給される一定周波数の電気出力を、少なくとも複数の電力消費に関して制御すべき負荷を含む複数（Ｎ３）の負荷へそれぞれ伝達するのための複数（Ｎ２）の定周波バスと、複数（Ｎ４）の制御装置とを有し、各制御装置が、制御すべき各負荷と定周波バスとの間に接続され、しかも、各制御装置が、制御すべき負荷の電力消費の制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、航空機において、電力を分配するための配電装置（１）であって、
ａ）供給された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第１電気出力（Ｉ１）に変換するための各カスケード型発電装置（３）と、供給された前記機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第２電気出力（Ｉ２）を供給するための各周波数コンバータ（４）と、を含む複数（Ｎ１）の変換装置（２）と、
ｂ）少なくとも１つの前記変換装置（２）により供給される一定周波数の電気出力（Ｉ３）を、少なくとも複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷（１１，１２）を含む複数（Ｎ３）の負荷（７〜１２）へそれぞれ伝達するための複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）と、
ｃ）複数（Ｎ４）の制御装置（１３，１４）とを有し、前記各制御装置（１３，１４）が、制御すべき前記各負荷（１１，１２）と前記定周波バス（５，６）との間に接続され、しかも、前記各制御装置（１３，１４）が、制御すべき前記負荷（１１，１２）の前記電力消費の制御を行う装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配電装置であって、
一定周波数の前記電気出力（Ｉ３）をそれぞれに供給する複数の電源ユニット（２，１６〜１９）を持つ電源装置（１５）が提供され、それと共に、前記各電源ユニットが、複数（Ｎ１）の変換装置（２）の１つ、および／または複数（Ｎ５）の燃料電池（１６，１７）の１つ、および／または一定周波数の電気出力を供給するための外部電源を接続するための複数（Ｎ６）の接続部（１８，１９）の１つとして設計される装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配電装置であって、
各電源ユニット（２，１６〜１９）を、複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）の１つに切り替えるコントロール可能なスイッチングデバイス（２０）が提供される装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の配電装置であって、
電力消費に関して制御すべき前記複数（Ｎ４）の負荷（１１，１２）が、制御すべきカスケードモーター（１１）の第１の容量（Ｕ１）および／または制御すべき負荷（１２）の第２の容量（Ｕ２）を持ち、それらの電力消費が０％〜１００％の範囲内で制御される装置。
【請求項５】
請求項４に記載の配電装置であって、
前記各制御装置（１３）は、前記各定周波バス（５，６）と前記各カスケードモーター（１１）との間に接続され、周波数コンバータ（１３）を構成する装置。
【請求項６】
請求項４に記載の配電装置であって、
前記各制御装置（１４）は、前記各定周波バス（５，６）と前記第２の容量（Ｕ２）の制御すべき前記負荷（１２）との間に接続され、位相制御部（１４）を構成する装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかに記載の配電装置であって、
前記複数（Ｎ３）の負荷（７〜１２）は、電力消費に関して制御すべき前記複数（Ｎ４）の負荷（１１，１２）と複数（Ｎ７）の無制御負荷（７〜１０）とを有する装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の配電装置であって、
前記複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）は、第１の容量（Ｍ１）のメインバス（５）と第２の容量（Ｍ２）のエマージェンシーバス（６）とを有する装置。
【請求項９】
請求項３〜８の何れかに記載の配電装置であって、
前記コントロール可能なスイッチングデバイス（２０）は、予め定められた負荷分布に応じて、前記各電源ユニット（２，１６〜１９）を、複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）の１つに切り替える装置。
【請求項１０】
請求項２〜９の何れかに記載の配電装置であって、
複数（Ｎ８）の燃料電池（１６，１７）が提供され、前記各燃料電池（１６，１７）が、インバータ（２１，２２）により、前記スイッチングデバイス（２０）に接続され、前記インバータ（２１，２２）は、好ましくは、自励式インバータである装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の配電装置であって、
前記各インバータ（２１，２２）は、他励式インバータである装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載の配電装置であって、
前記複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）の１つを低電圧直流電圧ネットワーク（２６）の少なくとも１つに接続する少なくとも１つの変圧整流器（２３〜２５）が提供される装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに記載の配電装置であって、
前記機械的動力を供給するための少なくとも１つの機械的電源装置（２７）が提供され、好ましくは、航空機のエンジンを構成する装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れかに記載の配電装置（１）を含む電力配電ネットワークを有する航空機。
【請求項１５】
特に、航空機において、電力を分配するための方法であって、
ａ）供給された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第１電気出力（Ｉ１）に変換するための各カスケード型発電装置（３）と、供給された前記機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第２電気出力（Ｉ２）を供給するための各周波数コンバータ（４）と、を含む複数（Ｎ１）の変換装置（２）を提供するステップと、
ｂ）少なくとも１つの前記変換装置（２）により供給される一定周波数の電気出力（Ｉ３）を、少なくとも複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷（１１，１２）を含む複数（Ｎ３）の負荷（７〜１２）へそれぞれ伝達するのための複数（Ｎ２）の定周波バス（５，６）を提供するステップと、
ｃ）各制御装置（１３，１４）を、制御すべき前記各負荷（１１，１２）と前記定周波バス（５，６）との間に接続するように配置するステップと、
ｄ）配置された制御装置（１３，１４）により、制御すべき前記各負荷（１１，１２）の前記電力消費を制御するステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を分配するための配電装置および電力を分配するための方法に関する。
【０００２】
本発明は、いかなる分野にも応用可能であるであるが、特に、航空機または旅客機に関して詳細に説明する。
【背景技術】
【０００３】
従来の配電装置または電力配電ネットワークは、３つのメイングループに分けられる。第１には、一定の回線周波数を持つ交流電圧ネットワークが知られている。第２には、可変の回線周波数を持つ交流電圧ネットワークが知られている。第３には、直流電圧ネットワークが知られている。
【０００４】
上記の第１のアプローチは、一定の周波数を持つ交流電圧ネットワークであり、可変の周波数を持つ交流電圧ネットワークと比較して、顕著な利点を有する。すなわち、航空機のフライト中に、一定の電圧およびスピードで駆動される全ての負荷が、電力配電ネットワークに直接に接続することができる。これらの負荷は、たとえば、燃料ポンプ、流体ポンプまたはファンを含む。
【０００５】
これらの負荷は、一定のスピードで駆動するように設計される。これは、負荷が、一定の周波数のネットワークに直接に接続されている場合には、当然である。可変の周波数のネットワークの欠点は、コンバータを使用する必要があることである。これらは、効率を低下させ、しかも航空機のコストおよび総重量を増加させ、さらに技術面の複雑さを増加させる。
【０００６】
一定の周波数のネットワークを構成するために、インテグレートドライブジェネレータ（ＩＤＧｓ）が使用されることが知られており、一般的には、一定速度のギアユニットおよび発電機を有する。このシステムでは、可変速度から一定速度への変換は、発電機の機械的入力側で行われる。また、現在または将来の要求を満たすために、フライト中の航空機で使用可能な異なる電気的エネルギー源を持つことが重要である。
【０００７】
これは、一つのエンジン発電機のみでは不可能であり、他のエネルギー源との組み合わせが必要である。
【０００８】
より最近の状況では、エアバスＡ３８０のように、ＩＤＧｓが、一定速度のギアユニットを備えない発電機に置き換えられており、可変周波数のジェネレータ（ＶＦＧｓ）と呼ばれる。ＶＦＧｓは、たとえば、要素２であり、要求されるスピードレンジをカバーするとともに、可変周波数の対応するネットワークを構成する。これは、明らかに、ＩＤＧの費用を軽減するが、たくさんの負荷のためのコンバータの使用が必要になる。これは、イニシャルコスト，サービスコスト，総重量，動作の信頼性に再び悪影響を及ぼす。
【０００９】
上記のように、直流電圧ネットワークは、交流電圧ネットワークに取って代わるものである。しかしながら、整流器を有する直流電圧モーターおよび直流電圧発電機は、商用の航空機に使用されるべきではない。なぜなら、それらはカーボンブラシを必要とするブラシレスの直流電圧技術が使われており、厳格なメンテナンスが必要なのでコスト増になる。
【００１０】
この場合には、発電機またはモーターは、交流電圧で駆動される。交流電圧は、直流電圧ネットワークに駆動される特別なモーター制御装置により発生される。直流電圧ネットワークは、たとえば、２７０Ｖである。
【００１１】
一方で直流電圧ネットワークと交流電圧発電機とを組み合わせ、他方で直流電圧ネットワークとブラシレス直流電圧モーターとを組み合わせることは、複合的な電圧変換として知られている。直流電圧は、まず、整流器により、交流電圧から発生される。そして、直流電圧は、関連要素のモーター制御装置に適宜分配される。しかしながら、この複合的な変換の欠点は、追加のエネルギー損失を引き起こし、しかも技術的費用を必要とし、イニシャルコスト、サービスコスト、重量のさらなる増加を引き起こす。
【００１２】
モーター制御装置は、モーターを駆動し制御するために、独立した交流電圧を発生する。
【００１３】
いずれにしても、直流電圧ネットワークは、スイッチング動作時に、自動的に抑えることができないアークが発生し得るという欠点を有する。さらに、直流電圧ネットワークは、それを押さえるために、複雑なスイッチ要素を必要とする。
【００１４】
追加的に必要となるスイッチ素子は、さらなるイニシャルコストおよびサービスコストを不都合に引き起こし、しかも重量を増加させる。さらに、これらの必要なスイッチユニットは、いまだに航空機に十分に使用されていない。なぜなら、それらは、航空産業においての使用のための十分な信頼性をまだ得ていない。
【００１５】
文献ＵＳ５，９７７，６４５Ａ、ＵＳ７，１１６，００３Ｂ２およびＵＳ７，２１０，６５３Ｂ２には、上記のネットワークの組み合わせが記載されている。文献ＵＳ３，５７１，６９３Ａ、ＵＳ５，６２７，７４４ＡおよびＵＳ７，０４５，９２５Ｂ２には、一定の周波数のネットワークが記載されており、可変周波数から一定周波数への変換が、発電機の電気的な出力側で行われる。
【００１６】
文献ＵＳ４，３５７，５２４には、航空機の窓の熱制御のための電熱制御装置が記載されている。文献ＤＥ１９８２１９５２Ｃ２には、さらに航空機の電源ユニットが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、航空機において、より効率的な電力の分配を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
特に、航空機において、電力を分配するための配電装置は、以下に示す構成を有する。すなわち、供給された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第１電気出力に変換するための各カスケード型発電装置と、供給された機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第２電気出力を供給するための各周波数コンバータと、を含む複数（Ｎ１）の変換装置と、少なくとも１つの変換装置により供給される一定周波数の電気出力を、少なくとも複数の電力消費に関して制御すべき負荷を含む複数（Ｎ３）の負荷へそれぞれ伝達するのための複数（Ｎ２）の定周波バスと、複数（Ｎ４）の制御装置とを有し、各制御装置が、制御すべき各負荷と定周波バスとの間に接続され、しかも、各制御装置が、制御すべき負荷の電力消費の制御を行う。
【００１９】
電力配電ネットワークを有する航空機が提案され、上記の配電装置を有する。
【００２０】
特に航空機において、電力を分配するための方法が提案されており、以下のステップを有する
ａ）供給された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第１電気出力に変換するための各カスケード型発電装置と、供給された機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を持つ第２電気出力を供給するための各周波数コンバータと、を含む複数（Ｎ１）の変換装置を提供するステップと、
ｂ）少なくとも１つの変換装置により供給される一定周波数の電気出力を、複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷を含む複数（Ｎ３）の負荷へそれぞれ伝達するための複数（Ｎ２）の定周波バスを提供するステップと、
ｃ）各制御装置を、制御すべき各負荷と定周波バスとの間に接続するように配置するステップと、
ｄ）配置された制御装置により、制御すべき各負荷の電力消費を制御するステップとを有する。
【００２１】
本発明の優位性の１つは、本発明に係る配電装置および本発明に係る電力の分配の方法が、一定の周波数のネットワークの優位性と一定速度のギアユニットを持たない発電機の優位性とを組み合わせたことである。本発明によると、追加のエネルギー源としての燃料電池を、本発明に係る配電装置に組み合わせることも可能である。
【００２２】
本発明のさらなる優位性は、本発明に係る配電装置において、たとえば、一定のライン周波数の交流電圧ネットワークのように、単一の信号ネットワークタイプが配電のために使用される。このため、電力ネットワークの間での変換が不要である。これは、本発明に係る配電ネットワーク内および本発明に係る配電装置内でのエネルギー損失を大幅に減らすことをもたらす。
【００２３】
本発明に係る配電装置の思想により、供給された全電力から大幅に減縮され、しかもコンバータを介して供給されなければならない電力に関して、さらなる優位性が現れる。これらのコンバータは、対応して小さくなるように形成され、これにより、エネルギー損失をさらに減らすことができる。これは、冷却対策のためのコストを好適に最小化し、結果的に航空機の総重量を軽減し、それらに関連するコストも削減する。
【００２４】
以下に詳細に説明するように、電源装置は、ネットワークアーキテクチャ内に、１つ以上の燃料電池を含み、これにより、個々のバスに供給される電力を、関連する負荷の電力需要に合わせて柔軟に調整することができる。これは、利用可能な電力の利用効率向上および余剰電力の増加をもたらす。
【００２５】
本発明に係る一定周波数のＡＣネットワークのような単一のネットワーク型の三相システム（ｔｈｒｅｅ−ｐｈａｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）の使用は、特定のコンバータを設ける必要をなくして３つの異なる電圧システムを提供することを可能にする。たとえば、直流電圧ネットワークと比較して、関連する負荷の要求に対して、より効率的に適合することを達成可能にする。
【００２６】
全体的に、本発明の配電装置が提案する構成は、航空機の電源ネットワークの複雑さを低減することを可能にする。
【００２７】
本発明によると、個別の制御装置または制御手段が、制御すべき各負荷のために提供され、しかもこの負荷のために正確に配置される。このため、開発コストの削減を実現し、個々の制御装置の個別の設計を可能にする。
【００２８】
上記のように、本発明に係るデバイスにおいて、‘カスケード型発電装置’が使用されており、これらは以下に基づく。すなわち、「フレーガー・カーステン（Ｆｒａｇｅｒ  Ｃａｒｓｔｅｎ）著：“Ｎｅｕａｒｔｉｇｅ Ｋａｓｋａｄｅｎｍａｓｃｈｉｎｅ  ｆｕｒ  ｂｕｒｓｔｅｎｌｏｓｅ  Ｄｒｅｈｚａｈｌｓｔｅｌｌａｎｔｒｉｅｂｅ  ｍｉｔ  ｇｅｒｉｎｇｅｍ  Ｓｔｒｏｍｒｉｃｈｔｅｒａｕｆｗａｎｄ”, Ｄｕｓｓｅｌｄｏｒｆ，  ＶＤＩ，  １９９５」および文献ＵＳ７，０４５，９２５  Ｂ２にエンジン設計が記載されており、発電機としての利用の可能性が、「フレーガー・カーステン（Ｆｒａｇｅｒ  Ｃａｒｓｔｅｎ）“Ｋａｓｋａｄｅｎ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｆｕｒ  Ｗｉｎｄｅｎｅｒｇｉｅａｎｌａｇｅｎ”，  Ｄｒｉｖｅ  ａｎｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ｖｏｌ．  Ｓ２／２００６，  Ｂｅｒｌｉｎ，  ＶＤＩ」に示されている。この配置の優位性は、発電機の一次出力が、発電機の同期周波数を持つネットワークに直接に供給されることである。発電機のシャフトは、航空機のエンジンに連結されている。そして、出力の差のみが、周波数コンバータを介して供給される。これは、周波数コンバータが、相当に小さく設計されることを意味する。このようにして、熱損失および取り付けられる重量が減少される。この場合には、エンジン，発電機およびギアユニットはこの内の２つの間で接続され、エンジンが巡航スピードで駆動している際に、発電機が同期スピードで駆動されるように好適に設計される。
【００２９】
本発明に係る一定周波数のＡＣネットワークは、定周波バスと呼ばれるバスのために提案された。このネットワークは、モーターやカスケードモーター（ｃａｓｃａｄｅ  ｍｏｔｏｒｓ）のような負荷の駆動に適しており、しかも変換を必要としない３つの異なる電圧システムを提供する。これらは、好ましくは、フル三相システム（ｆｕｌｌ  ｔｈｒｅｅ−ｐｈａｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）、相間電圧を持つ単相交流電圧システムおよび１／√３の電圧を持つ同様のシステムである。バスの電圧レベルは、好適に自由に調整されることができるが、２３０／４００ボルトのネットワーク電圧が推奨される。弱電流を達成し、従来の１１５／２００ボルトのネットワークと比較して、ケーブルの重量を低減するためである。これは、個別の負荷のための異なる電圧の使用のための複数の電圧システムを供給する。そのため、全ての負荷には、最も適した電圧が供給され、システム全体として更に好ましくなる。定周波バスに加えて、たとえば、航空電子機器およびその他の電気制御機器およびモニタユニットに供給するために、２８ボルトの推奨電圧を持つ少なくとも１つの低電圧の直流電圧ネットワークの接続が提供される。
【００３０】
従属請求項は、本発明の有利的な構造および応用に関する。
【００３１】
好適な進歩によると、一定周波数の電気出力をそれぞれに供給する複数の電源ユニットを持つ電源装置が提供され、それと共に、各電源ユニットが、複数（Ｎ１）の変換装置の１つ、および／または複数（Ｎ５）の燃料電池の１つ、および／または一定周波数の電気出力を供給するための外部電源を接続するための複数（Ｎ６）の接続部の１つとして設計される。
【００３２】
有利には、１つ以上の外部電源に接続するための接続部としてのコンバータが提供されることを必要としない。本発明に係るアプローチは、地上にある電源装置に関して、地上での外部電源に関する如何なる変換も行われないことを提供する。これは、フライトの際に、地上でのみ必要とされる要素を航空機とともに運ばなくても良いという優位性を有する。このため、航空機の燃料消費の不必要な増加、または、航空機の開発コストおよびメンテナンスコストの不必要な増加を防ぐことができる。これは、長距離飛行の航空機に特に利益があり、しかも簡単に達成される。ハブ空港の数が比較的に少ないからである。上記の一つ以上の燃料電池の組み込みは、第２の独立したエネルギー源の要求を満たすことを助ける。これは、適宜に設計が成されれば、好適に、非常電源の役割および補助電源装置の役割を引き継ぐ。一般的には、燃料電池は、直流電圧を供給し、この場合には、所定の一定周波数のＡＣネットワークに接続するために、変換が必要である。燃料電池は、好ましくは、供給された電圧が、インバージョン単体（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ａｌｏｎｅ）で、選択されたネットワークの電圧に変換されるように設計されており、そのためトランスを必要としない。
【００３３】
さらに好適な進歩によると、各電源ユニットを、複数（Ｎ２）の定周波バスの１つに切り替えるコントロール可能なスイッチングデバイス（２０）が提供される。
【００３４】
本発明に係るスイッチングデバイスまたはスイッチングロジックによって、電源装置内で、各電源から、各使用可能なバスを供給することが可能になる。しかしながら、この場合には、２つのエンジン発電機が、同時に同じバスに供給することができず、または、エンジン発電機が外部電源に接続されることができない。なぜなら、装置の損傷を防ぐために、実際の電圧および位相位置の同期が必要である。しかしながら、この種類の同期を実現するためには、さらなる技術的手段が必要とされ、それとともに、重量、コストおよび電力損失の増加に影響する。そのため、本発明は、この分野において、ネットワークに関連しない。しかしながら、燃料電池インバータを適宜構築することにより、単独の燃料電池スタックからバスを供給するとともに、他の電源の１つと組み合わされた燃料電池スタックからバスを供給することが可能になる。この場合には、インバータは、好ましくは、第１の例では自励式インバータとして動作し、第２の例では他の電源との組み合わせで他励式インバータとして動作する。
【００３５】
さらなる好適な進歩によると、電力消費に関して制御すべき複数（Ｎ４）の負荷が、第１の容量（Ｕ１）の制御すべきカスケードモーターおよび／または第２の容量（Ｕ２）の制御すべき負荷を持ち、それらの電力消費が０％〜１００％の範囲内で制御される。
【００３６】
さらなる好適な進歩によると、各制御装置は、各定周波バスと各カスケードモーターとの間に接続され、周波数コンバータを構成する。
【００３７】
さらなる好適な進歩によると、各制御装置は、各定周波バスと第２の容量（Ｕ２）の制御すべき負荷との間に接続され、位相制御部を構成する。
【００３８】
さらなる好適な進歩によると、複数（Ｎ３）の負荷は、電力消費に関して制御すべき複数（Ｎ４）の負荷（１１，１２）と複数（Ｎ７）の無制御負荷（７〜１０）とを有する。
【００３９】
異なる負荷の接続のために、３つの異なる方針が適用される。各方針は、どのように各負荷が制御されるかによって適用される。無制御負荷は、ＯＮおよびＯＦＦに単純に切り替えられるに過ぎず、各バスに直接に接続される。典型的な負荷としての接続されたモーターは、一定の周波数のネットワークから直接に駆動されたときに、一定のスピードで駆動される。他の全ての無制御負荷にも、一定の電圧および一定周波数が供給される。制御すべき負荷は、異なる動作点で制御される。これらは、関連する制御装置による変換を必要とする。その構成は、要求される制御範囲の大きさに基づく。モーターが必要とする最小スピードと最大スピードとによる係数が２以下である場合には、上記のカスケードモーターに係るアプローチが用いられる。変換される電力はこうして比較的に減縮され、コンバータはこれに伴い小さく設計される。たとえば、０％〜１００％の広いスピード範囲で制御すべきこれらの負荷のために、位相制御が使われる。これは、バスの交流電圧を各制御状態で必要とされる電圧に変換する際に、比較的に効率的な変換を達成することを可能にする。
【００４０】
さらなる好適な進歩によると、複数（Ｎ２）の定周波バスは、第１の容量（Ｍ１）のメインバスと第２の容量（Ｍ２）のエマージェンシーバスとを有する
【００４１】
さらなる好適な進歩によると、コントロール可能なスイッチングデバイスは、予め定められた負荷分布に応じて、各電源ユニットを、複数（Ｎ２）の定周波バスの１つに切り替える。
【００４２】
燃料電池インバータを適宜に選択することにより、単独の燃料電池スタックからバスを供給するとともに、他の電源と組み合わされた燃料電池スタックからバスを供給することが好適に可能になる。この場合には、インバータは、好ましくは、第１の例では自励式インバータとして動作し、第２の例では他の電源との組み合わせで他励式インバータとして動作する。
【００４３】
さらなる好適な進歩によると、複数（Ｎ５）の燃料電池が提供され、各燃料電池が、インバータにより、スイッチングデバイス（２０）に接続される。
【００４４】
さらなる好適な進歩によると、インバータは、他励式インバータである。
【００４５】
さらなる好適な進歩によると、少なくとも１つの変圧整流器が提供され、複数（Ｎ２）の定周波バスの１つを、低電圧直流電圧ネットワークに接続する。複数の変圧整流器の数は、好ましくはＮ２である。
【００４６】
さらなる好適な進歩によると、機械的動力を供給するための少なくとも１つの機械的電源装置が提供され、好ましくは、航空機のエンジンを構成する
【００４７】
以下では、本発明を、以下に示す図を参照して、実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、航空機において、電力を分配するための配電装置の実施例の概略ブロック図である。
【図２】図２は、航空機において、電力を分配するための方法の実施例の概略フローチャートである。
【００４９】
図において、特に記載がない限り、同じ参照番号は、同じまたは機能的に同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
第１実施形態
配電装置１は、複数（Ｎ１）の変換装置２、複数（Ｎ２）の定周波バス５，６および複数（Ｎ４）の制御装置１３，１４を有する。
【００５１】
変換装置２は、カスケード型発電装置（ｃａｓｃａｄｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３およびカスケード型発電装置３に接続された周波数コンバータ４を有する。
【００５２】
カスケード型発電装置３は、機械的動力の第１部分を一定振幅および一定周波数の交流電圧を有する電気出力Ｉ１に変換（特に、直接変換）するために設計される。周波数コンバータ４は、機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を有する第２電気出力Ｉ２を提供するように設計され、このようにして、同期スピードに対する入力シャフトのスピードのズレが補正される。図１に示す変換装置２のスタート出力としての出力Ｉ３は、第１電気出力Ｉ１および第２電気出力Ｉ２の和である。
【００５３】
各定周波バス５，６は、少なくとも１つの変換装置２により、供給された一定周波数の電気出力Ｉ３を、少なくとも複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷１１，１２を有する複数（Ｎ３）の負荷７〜１２に伝える。
【００５４】
各制御装置１３，１４は、制御すべき各負荷１１，１２と各定周波バス５，６との間に接続される。この例では、制御装置１３，１４は、制御すべき負荷１１，１２の電力消費を制御するように設計される。
【００５５】
配電装置１は、好ましくは、複数の電源ユニット２，１６〜１９を含む電源装置１５を有する。各電源ユニット２，１６〜１９は、たとえば、変換装置２，燃料電池１６，１７または一定周波数の電気出力を供給するための外部電源を接続するための接続部１８，１９である。
【００５６】
配電装置１は、好ましくは、各電源ユニット２，１６〜１９を、各複数（Ｎ２）の定周波バス５，６の１つに切り替える制御すべきスイッチングデバイス２０を有する。制御すべきスイッチングデバイス２０は、好ましくは、ネットワーク内の特定のまたは定められた負荷の配分に応じて、切り替えを行う。
【００５７】
複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷１１，１２は、第１の容量（Ｕ１）の制御すべきカスケードモーター１１および第２の容量（Ｕ２）の制御すべき負荷１２を有し、電力消費に関して０〜１００％の範囲内で制御される。
【００５８】
各定周波バス５，６と各カスケードモーター１１との間に接続された各制御ユニット１３は、周波数コンバータ１３として構成される。
【００５９】
一方で、各定周波バス５，６と各第２の容量（Ｕ２）の制御すべき負荷１２の１つとの間に接続された各制御装置１４は、位相制御部１４として構成される。
【００６０】
複数（Ｎ３）の負荷７〜１２は、複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷１１，１２と、複数（Ｎ７）の無制御負荷７〜１０と、を有する。無制御負荷７〜１０は、たとえば、燃料ポンプ又は流体ポンプを構成する。
【００６１】
複数（Ｎ２）の定周波バス５，６は、第１の容量（Ｍ１）のメインバス５と第２の容量（Ｍ２）のエマージェンシーバス６とを有する。
【００６２】
一般的に、図１に示すそれぞれの数量Ｎ１〜Ｎ８、容量Ｍ１，Ｍ２、容量Ｕ１，Ｕ２は、単に一例であり、本発明を何ら制限するものではない。
【００６３】
配電装置１は、複数（Ｎ８）の燃料電池１６，１７をさらに有し、各燃料電池１６，１７は、インバータ２１，２２により、スイッチングデバイス２０に接続される。各インバータ２１，２２は、好ましくは、他励式インバータ（ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ）として設計される。
【００６４】
配電装置１は、さらに好ましくは、複数の変圧整流器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）２３〜２５を有し、各変圧整流器２３〜２５は、複数（Ｎ２）の定周波バス５，６の１つを、少なくとも１つの低電圧直流電圧ネットワーク２６に接続する。
【００６５】
低電圧直流電圧ネットワーク２６は、好ましくは、直流電圧バス２７、バッテリー２９および対応する負荷（たとえば、航空電子機器２８）を有する。
【００６６】
特に、配電装置１のための機械的動力は、複数の航空機のエンジンにより、接続状態で提供される。その接続は、好ましくは、メカニカルシャフトを介して、エンジンの１つと少なくとも各複数（Ｎ１）の変換ユニットの１つとの間に形成される。
第２実施形態
【００６７】
図２は、航空機内での電力の分配のための実施例の概略フローチャートを示す。
【００６８】
本発明に係る方法を、図１のブロック図を参照して、図２のブロック図を利用して、以下に説明する。本発明に係る方法は、図２に示すように、以下のステップＳ１〜Ｓ５を有する。
【００６９】
ステップＳ１
複数（Ｎ１）の変換装置２が提供される。各変換装置２は、提供された機械的動力の第１部分を、一定振幅および一定周波数の交流電圧を有する第１電気出力Ｉ１に変換するためのカスケード型発電装置３を有し、しかも提供された機械的動力の第２部分に応じて、一定振幅および一定周波数の交流電圧を有する第２電気出力Ｉ２を供給するための各周波数コンバータ４を有する。このようにして、同期スピードに対する入力シャフトのスピードのズレが補正される。
【００７０】
ステップＳ２
複数（Ｎ２）の定周波バス５，６が提供され、各定周波バス５，６は、少なくとも１つの変換装置２により供給される一定周波数の電気出力Ｉ３（Ｉ３＝Ｉ１＋Ｉ２）を、複数（Ｎ３）の負荷７〜１２に供給するように設計される。複数（Ｎ３）の負荷７〜１２は、少なくとも複数（Ｎ４）の電力消費に関して制御すべき負荷１１，１２を有する。
【００７１】
ステップＳ３
制御すべきスイッチングデバイス２０は、好ましくは、各変換装置２を各定周波バス５，６に切り替えるように配置され提供される。
【００７２】
さらに好ましくは、一定周波数の電気出力Ｉ３をそれぞれに供給するための複数の電源ユニット２，１６〜１９を有する電源装置１５が提供される。各電源ユニットは、複数（Ｎ１）の変換装置２の１つ、および／または複数（Ｎ５）の燃料電池１６，１７の１つ、および／または一定周波数の電気出力を供給するように外部電源を接続する複数（Ｎ６）の接続部１８，１９の１つとして設計される。コントロール可能なスイッチングデバイスまたはスイッチングロジックは、好ましくは、各配電ユニット２, １６〜１９を、各複数（Ｎ２）の定周波バス５，６の１つに切り替えるように設計される。本発明に係るスイッチングデバイス２０またはスイッチングロジックによると、電源ユニット２,１６〜１９内の各電源からの各使用可能なバス５，６を供給することができる。
【００７３】
ステップＳ４
各制御装置１３，１４は、制御すべき各負荷１１，１２と各定周波バス５，６との間に配置される。
【００７４】
ステップＳ５
制御すべき各負荷１１，１２の電力消費は、配置された制御装置１３，１４により制御される。
【００７５】
本発明は好適な実施例に基づき説明されたが、これに限定されず、他の複数の手段で応用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・配電装置
２・・・変換装置
３・・・カスケード型発電装置
４・・・周波数コンバータ
５，６・・・定周波バス
７〜１０・・・無制御負荷
１１，１２・・・制御負荷
１３，１４・・・制御装置
１５・・・電源装置
１６，１７・・・燃料電池
１８，１９・・・（外部）接続部
２０・・・スイッチングデバイス
２１，２２・・・インバータ
２３〜２５・・・変圧整流器
２６・・・低電圧 直流電圧ネットワーク
２７・・・直流電圧バス
２８・・・コンピュータ電子デバイス、特に航空電子機器
２９・・・バッテリー
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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