專利名稱：帶有可調(diào)節(jié)輸出電纜的電源變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向在地面上的飛行器提供電力的電源變換器。更具體地，它涉及帶有用于將電源變換器輸出與電源變換器所供給的設(shè)備連接起來的電纜的電源變換器。
背景技術(shù)：
在飛行中，與飛行器推進(jìn)系統(tǒng)連接的一個或更多的發(fā)電機產(chǎn)生飛行器中所需的電力。然而，在地面上，用來將機場的線電壓轉(zhuǎn)換成飛行器電氣系統(tǒng)所需的交流電源電壓的電源變換器是必需的。
這種類型的電源變換器是眾所周知的。通常地，此單元是由50Hz或60Hz三相輸入電壓驅(qū)動的，并且產(chǎn)生預(yù)期的三相400Hz交流輸出電壓。
在電源變換器和停放的飛行器的電源插座之間的距離隨飛行器不同類型和實際停放位置以及電源電源變換器設(shè)定位置而變化。通常，飛行器與電源變換器的相互連接需要長度為20到30米的電力電纜。為了提供預(yù)期長度的電力電纜以及由于當(dāng)不用時裝載電纜，電纜絞盤、電纜回收器和電纜繞線機對于飛行器與電源變換器之間的連接是常見的。
現(xiàn)有單元在乘客登機橋下面占據(jù)了大量空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有到飛行器的改進(jìn)和簡化的電纜連接的電源變換器。
依照本發(fā)明，上述和其它目的可以由一種電源變換器實現(xiàn)，其包括具有用于電源頻率的電源電壓的輸入的外罩，并且包含頻率轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生經(jīng)過穩(wěn)定的多相交流輸出電壓，其中轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步連接于輸出電纜，以提供輸出電壓給負(fù)載，例如飛行器，該外罩進(jìn)一步包含保持輸出電纜，并且提供輸出電纜可調(diào)節(jié)的長度的元件，以使得例如飛行器電源插座的負(fù)載和變換器之間的距離可以變化。
機場可用的交流電源通常是在機場所在的國家中通?？捎玫慕涣麟娫?，例如，在歐洲50Hz，400/230Vrms，以及在美國60Hz，460Vrms。輸出電壓通常是三相400Hz，200/115Vrms的輸出電壓。
頻率轉(zhuǎn)換器可包括連接于電源電壓的整流器，以提供整流后的直流電壓給產(chǎn)生預(yù)期輸出電壓的逆變器的輸入。
輸出電纜具有用于與在飛行器中的相應(yīng)插座連接的飛行器連接器，用于在電纜的另一端與頻率轉(zhuǎn)換器輸出固定的連接的同時提供輸出電壓給飛行器。
輸出電纜對于電源變換器輸出電壓的每個相位至少具有一個導(dǎo)體，以及至少一個中間導(dǎo)體。進(jìn)一步地，提供用于聯(lián)鎖控制信號的導(dǎo)體。聯(lián)鎖控制信號，通常是28VDC信號，從飛行器傳送到電源變換器并且表示飛行器收到所需的電壓質(zhì)量。如果電源變換器沒收到聯(lián)鎖信號，就關(guān)閉電源變換器。
也可提供用于其它控制信號的導(dǎo)體，使得在飛行器連接器和電源變換器其余部分之間的可以進(jìn)行信息和控制信號的通信。例如，飛行器連接器可以配備帶有用于將用戶命令輸入到電源變換器的按鈕的用戶面板。
在一優(yōu)選實施例中，電源變換器進(jìn)一步包括裝在其外罩中的電纜盤，用于輸出電纜的繞線和放線，使輸出電纜的長度可按照在電纜連接器和電源變換器外罩之間的測量來調(diào)整。
當(dāng)電源變換器在不使用時，將輸出電纜纏繞到在電纜盤上，而當(dāng)輸出電纜從電源變換器中抽出以與飛行器連接時，電纜從電纜盤上放出。
繞線和放線可以由手動完成，或者，電纜盤可由馬達(dá)轉(zhuǎn)動。在一實施例中，放線由手動完成，而繞線由馬達(dá)驅(qū)動。
輸出電纜的導(dǎo)體可通過滑動觸點的方式與頻率轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)輸出連接，一組同軸滑動觸點附加在電源變換器外罩中的固定軸上，而對應(yīng)的同軸滑動觸點組附加在電纜盤的可轉(zhuǎn)動軸上。一組滑動觸點可由彈簧偏壓靠著另一組。替代地，電纜盤可具有一組與盤一起轉(zhuǎn)動的同軸滑動觸點和可在電纜盤轉(zhuǎn)動軸線方向前后移動的、各自的固定接觸端的對應(yīng)組，以連接于各自的同軸滑動觸點。因此，接觸端當(dāng)電纜盤轉(zhuǎn)動時向后移動并且從滑動觸點分離，并且當(dāng)電纜盤停止時后移至觸點并且壓到觸點環(huán)上。US 6,109,957揭示了此類型的電纜盤。
在另一實施例中，電纜盤上的輸出電纜使用補償電纜來連接頻率轉(zhuǎn)換器，該補償電纜在輸出電纜的繞線和放線時或多或少被扭曲。例如，電纜盤可是空心的，并且補償電纜可裝入電纜盤的空柱體中。US 5,358,190揭示了此類型的電纜盤。
更好地，當(dāng)變換器位于其操作位置時，電纜盤有垂直轉(zhuǎn)動軸。垂直轉(zhuǎn)動軸使得依照本發(fā)明的電源變換器可設(shè)計為具有大直徑電纜盤，而且仍然將電源控制外罩的高度保持在預(yù)期界限之內(nèi)。
在適于懸掛在乘客登機橋下的電源變換器中，優(yōu)選提供從外罩底部進(jìn)入變換器外罩內(nèi)部的通路，例如，在外罩底部裝設(shè)艙口，用于方便維護(hù)和電源變換器的修理。這樣，電源變換器可并排互相靠近安裝，并且仍然可以方便地接近單元的內(nèi)部元件。而且，這樣的單元可以不需要從乘客登機橋上卸下或者不需要用軌道系統(tǒng)來把單元移到適于維修的位置來進(jìn)行維修。
更為合適的是將用于轉(zhuǎn)動電纜盤的馬達(dá)和其它驅(qū)動元件裝在單元底部以方便接近維修。
輸出電纜可隨著通過在外罩中與電纜盤轉(zhuǎn)動軸平行延伸的狹槽引出電源變換器。電源變換器可以進(jìn)一步包括導(dǎo)向構(gòu)件，其支持出或進(jìn)電源變換器外罩的、接近電纜盤的電纜部分，由此輸出電纜的連續(xù)線圈將優(yōu)選以單層的，整齊地并排以相鄰關(guān)系布置在電纜盤上。例如，導(dǎo)向構(gòu)件可以具有用于輸出電纜通過的開口。優(yōu)選地，導(dǎo)向構(gòu)件可以沿著外罩中的狹槽移動。導(dǎo)向構(gòu)件沿狹槽的位移更適宜與電纜盤的轉(zhuǎn)動同步，因此導(dǎo)向構(gòu)件裝在電纜盤上輸出電纜從電纜盤上放線或纏繞到電纜盤上的區(qū)域中，也就是，繞線盤的轉(zhuǎn)動和導(dǎo)向構(gòu)件的位移是同步的?？梢詸C械地獲得同步，或者分別使用電動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)電纜盤和移位導(dǎo)向構(gòu)件，由電動機控制器來控制同步而電學(xué)地獲得同步。
電源變換器可以進(jìn)一步包括兩個電纜盤，用于兩個輸出電纜的繞線或放線，它們中的每一個連接于頻率轉(zhuǎn)換器輸出，由此輸出電壓可以送到兩個獨立的電源插座。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，電源變換器進(jìn)一步包括一控制器，其適于控制頻率轉(zhuǎn)換器并且進(jìn)一步適于控制電纜盤為了輸出電纜的繞線或放線的轉(zhuǎn)動。
例如，電纜連接器可以包括由電源變換器用戶用來啟動的按鈕。按鈕通過電纜中包含的控制導(dǎo)體連接到電源變換器的控制器?？梢园聪乱粋€按鈕從電纜盤上放出輸出電纜?？梢园聪铝硪粋€按鈕將輸出電纜纏繞到電纜盤上。而且可以按下另一個按鈕以在與飛行器的連接的情況下將輸出電壓施加到飛行器上，并且可以按下一按鈕將以在從飛行器斷開連接器之前關(guān)閉輸出電壓。電源變換器控制器控制按鈕的機能。進(jìn)一步地，如果電源變換器沒有收到聯(lián)鎖信號，控制器將關(guān)閉變換器。
輸出電纜連接器可以包括檢測器，當(dāng)連接器插入飛行器插座時發(fā)送控制信號?？刂破骺蛇m于以這種方式控制輸出電壓的接通，即在收到控制信號前禁止接通。進(jìn)一步地，可以發(fā)送控制信號給乘客登機橋控制器，使得在從飛行器插座斷開輸出電纜前禁止乘客登機橋的移動。
也可以在乘客登機橋上安裝用于用戶操作電源變換器的固定用戶界面箱。進(jìn)一步地，在執(zhí)行維修任務(wù)中，可以安裝例如為了維修技術(shù)人員的使用的可拆除的用戶界面箱，用于與電源變換器臨時連接。
可以提供用于電源變換器與例如用于監(jiān)視電源變換器、貨品計價等的遠(yuǎn)程計算機的互相連接的系統(tǒng)界面。
在一個其中電纜盤具有一組與盤一起轉(zhuǎn)動的同軸滑動觸點，以及對應(yīng)的可移動而與各自的同軸滑動觸點接觸或脫離接觸的各個固定接觸端的組的實施例中，控制器可進(jìn)一步這樣控制接觸端的移動，即當(dāng)電纜盤轉(zhuǎn)動時接觸端向后移動并且從滑動觸點分離，而當(dāng)電纜盤停止且操作者按下電纜連接器上的電源開啟按鈕時接觸滑動觸點。當(dāng)接觸端已與滑動觸點接觸時，控制器開啟頻率轉(zhuǎn)換器輸出。當(dāng)操作者按下電纜連接器上的電源關(guān)閉按鈕時，控制器從而關(guān)閉頻率轉(zhuǎn)換器輸出并且移動接觸端與滑動觸點分離，由此可以開始電纜的繞線。此控制方案保證在連接或斷開過程中不會有電流流過觸點，因此消除了破壞性火花的形成。而且，由于控制方案保證只有在電纜盤停止時才發(fā)生接觸，接觸端可以壓到滑動觸點上以使接觸電阻最小。
控制器可以進(jìn)一步適于在將輸出電纜的最終預(yù)定長度纏繞到電纜盤之前降低電纜盤的轉(zhuǎn)速。因此，當(dāng)將電纜連接器從地平面提升到電源變換器水平面時，可以基本避免電纜連接器過多的擺動。
控制器可進(jìn)一步適于監(jiān)視當(dāng)前從電纜盤放出的電纜長度，并且當(dāng)放出輸出電纜的預(yù)定最大長度時停止電纜盤轉(zhuǎn)動。同樣地，控制器可以適于在電纜纏到電纜盤過程中，當(dāng)電纜的預(yù)定最大長度存在于電纜盤上時停止電纜盤轉(zhuǎn)動?？刂破骺梢酝ㄟ^監(jiān)視由轉(zhuǎn)動電纜盤的電動馬達(dá)完成的轉(zhuǎn)動次數(shù)來監(jiān)視存在于電纜盤上的電纜長度。
控制器可進(jìn)一步適于在輸出電纜拉力超過預(yù)定拉力時停止電纜盤轉(zhuǎn)動以保證人員健康和安全。
電源變換器控制器可以進(jìn)一步適于按照電流操作條件，如實際負(fù)載、突然的負(fù)載變化等，來控制電源變換器的不同參數(shù)，以提供高質(zhì)量的輸出電壓。
控制器控制的參數(shù)可以包括下面的至少一個輸出電壓的單個相位角、單個相位電壓幅度、頻率等。
現(xiàn)在的飛行器可包括大的單個相位的負(fù)載，使飛行器總負(fù)載不對稱。優(yōu)選地，頻率轉(zhuǎn)換器使得輸出電壓每個相位的單相位調(diào)節(jié)變得容易，并且控制器適于輸出電壓每個相位的單相位調(diào)節(jié)，使得每個相位的電壓輸出基本上與包括負(fù)載不對稱及輸出電纜不對稱的負(fù)載無關(guān)。US 6,628,014公開了這樣的方法，因此通過參考將其引入。
為進(jìn)一步改善依照本發(fā)明的電源變換器的電壓輸出的質(zhì)量，控制器可進(jìn)一步適于有效地抑制例如由非線性負(fù)載引起的輸出電壓的諧波畸變。
在一優(yōu)選實施例中，控制器確定輸出電壓的第三和第五諧波，并且控制器適于控制頻率轉(zhuǎn)換器以與確定的第三和第五諧波相反的相位產(chǎn)生第三和第五諧波，由此基本消除電源變換器輸出電壓的第三和第五諧波。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，控制器進(jìn)一步適于為了到負(fù)載的不間斷電源傳送連接而控制頻率轉(zhuǎn)換器輸出的相位。通常，在地面上的一些飛行器中，在兩個系統(tǒng)在一個短暫的時期中同時運行時，電源供應(yīng)從例如發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機的機上發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)送到電源變換器。由于在飛行器和電源變換器之間可能出現(xiàn)相位不匹配，當(dāng)實際進(jìn)行連接時，電源變換器一定要能夠調(diào)節(jié)它的輸出相位來對應(yīng)機上產(chǎn)生的相位，以在整個連接過程中保持在線，并且發(fā)送適當(dāng)?shù)碾妷汉皖l率到飛行器上，而且同時防止任何故障或?qū)γ總€電源系統(tǒng)的損壞。在一個實施例中，感應(yīng)輸出電壓以確定電源變換器是否超前或落后于機上電源。然后變換器的頻率相應(yīng)調(diào)整，直到兩個系統(tǒng)的相位對準(zhǔn)，最好在100微秒以內(nèi)，由此完成了無間斷電源傳送。
可以在飛行器機上發(fā)電系統(tǒng)加電時執(zhí)行類似的斷開流程。
而且更進(jìn)一步，控制器可以適于控制頻率轉(zhuǎn)換器輸出的相位，以與其它電源變換器并行連接。
例如，已經(jīng)表明，并行連接的兩個單元之間的有功功率流本質(zhì)上是由相位角差異引起的，而無功功率流本質(zhì)上是由電壓振幅差異引起的。因此，單個電源變換器的控制器可以適于以這樣的方式作為無功負(fù)載的函數(shù)微調(diào)輸出電壓，即電壓響應(yīng)無功負(fù)載的增加而輕微并且在允許誤差內(nèi)下降。同樣地，控制器可以適于以這樣的方式作為有功負(fù)載的函數(shù)輕微地調(diào)節(jié)輸出頻率，即頻率響應(yīng)有功負(fù)載的增加而輕微的、并在允許的誤差范圍之內(nèi)下降。在兩個并行連接的的單元沒有平均地分配負(fù)載的情況下，供應(yīng)最小量功率的單元將具有最高的輸出電壓和最高的輸出頻率，因此它將試圖接管負(fù)載，直到達(dá)到平均分配負(fù)載。
依照本發(fā)明的電源變換器與現(xiàn)有單元相比改善了性能。例如，本發(fā)明的一個重要優(yōu)點在于，由于電源變換器的提供很強的抵制負(fù)載變化的穩(wěn)定電壓的能力、其分別控制每個相位電壓以提供很強的抵制不均衡負(fù)載和不均衡電纜的穩(wěn)定電壓的能力、以及其抑制例如由非線性負(fù)載引起的輸出電壓諧波畸變的能力，電源變換器提供了高質(zhì)量電壓輸出。
控制器可以進(jìn)一步適于輸出電纜阻抗的補償，用于在與負(fù)載的連接處提供質(zhì)量改善的電源電壓。這樣，電纜的壓降可以由頻率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的受控和適當(dāng)?shù)脑黾觼硌a償。同樣地，可以控制頻率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的相位以補償輸出電纜中的相位變化。EP 1,278,284揭示了了在多導(dǎo)體電纜中補償壓降的方法。在此揭示方法中，電纜的阻抗矩陣是由在電纜的遠(yuǎn)端短接電纜導(dǎo)體來確定的。
輸出電纜阻抗的補償使得能夠利用低成本和不對稱多導(dǎo)體電纜并且仍然在負(fù)載上提供預(yù)期質(zhì)量的電源電壓。
與給地面上的飛行器提供電力的傳統(tǒng)的獨立電源和傳統(tǒng)的電纜盤相比，本發(fā)明的電源變換器提供下面的重要優(yōu)點·電源變換器的體積是可比較的傳統(tǒng)電源和電纜盤的體積的將近一半(60％)，在乘客登機橋下給其它電源變換器或其它設(shè)備留下更多可利用空間。
·由于共用外罩、共用控制電路、沒有互聯(lián)電纜和連接器、共用安裝結(jié)構(gòu)等，其重量(例如大約600-700kg)少于可比較的傳統(tǒng)的電源(如大約500kg)和電纜盤(如大約500kg)的重量之和。由于其更少的重量，可以更自由地選擇單元的安裝位置。
·由于減小的體積和重量，單元可以安裝在比現(xiàn)有單元靠近飛行器的位置，從而可以使用比現(xiàn)有單元短的輸出電纜。
·降低制造成本。
·由于僅需要安裝和連接單個單元，降低了單元的安裝成本。
·輸出電纜中壓降的補償調(diào)節(jié)可以在制造中進(jìn)行，進(jìn)一步減少了試運轉(zhuǎn)時間并且不需要負(fù)載庫，以及·由于僅需要維護(hù)單個單元并且改善了維護(hù)途徑，降低了維護(hù)成本。


通過詳細(xì)說明其典型實施例并參考附圖，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將更為明顯，其中圖1示出了安裝在乘客登機橋下面的依照本發(fā)明的電源變換器，圖2示意性地說明從側(cè)面觀看的在本發(fā)明的實施例中的元件放置，圖3示意性地說明從底面觀看的在本發(fā)明的實施例中的元件放置，圖4示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)框圖，圖5示出了頻率轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)框圖，圖6示出了頻率轉(zhuǎn)換器的一個實施例的開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)框圖，圖7示出了頻率轉(zhuǎn)換器的另一實施例的開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)框圖，以及圖8分別示出了作為有功和無功負(fù)載函數(shù)的頻率和輸出電壓的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖在下文中更全面地說明本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的典型實施例。但是，本發(fā)明可以以不同形式具體實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為限制于這里提出的實施例。實際上，提供這些實施例使得本揭示全面和完整，并且將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地說明本發(fā)明的范圍。在全文中同樣的參考數(shù)字代表同樣的元件。
圖1示例說明依照本發(fā)明的電源變換器10的典型安裝位置，也就是在乘客登機橋12的下面。示出了以最大長度纏到電纜盤(不可見)上的輸出電纜14及其懸掛于可及位置的連接器16。連接器有四個按鈕，即繞線、放線、電源開和電源關(guān)。單元重約700kg，并且其大小約為0.7m*1.5m*0.9m(高*長*寬)。電纜直徑約為4cm并且除用于400Hz三相交流電源的電纜導(dǎo)體外，還包括用于控制信號(如從按鈕到電源變換器的控制器的聯(lián)鎖和通信信號)的多個導(dǎo)體。輸出電纜14通過外罩中的垂直狹槽18進(jìn)入電源變換器外罩。
圖2-4示意性地說明本發(fā)明實施例的元件機械配置。在圖4中示意性地說明電氣連接。所示的電源變換器10包括具有輸入22的外罩20，輸入22用于主頻率的主電壓，如50Hz、400/230Vrms或60Hz、460Vrms，并且包括頻率轉(zhuǎn)換器24以產(chǎn)生穩(wěn)定的多相交流輸出電壓26，在所示的實施例中為三相400Hz/115Vrms輸出電壓。電源變換器10連接于輸出電纜14以提供輸出電壓到負(fù)載(未示出)。輸出電纜14纏到裝入其外罩20的用于輸出電纜14的繞線和放線的電纜盤28上，以提供按照電纜連接器16和電源變換器外罩20之間的測量的輸出電纜的可調(diào)節(jié)長度。
當(dāng)電源變換器10不在使用狀態(tài)時，輸出電纜如圖1所示纏到電纜盤28上。從電纜盤28上放出電纜14的預(yù)期長度，其中電纜盤28是由操作者用電纜連接器16上的按鈕來控制的，并且電纜連接器16插入要與電源變換器10相連接的飛行器中的相應(yīng)插座。電纜盤28由馬達(dá)30轉(zhuǎn)動。電纜盤28上的輸出電纜14通過補償電纜32連接到頻率轉(zhuǎn)換器24(如圖4所示)，該補償電纜32在輸出電纜14繞線和放線期間較多扭曲或較少扭曲。例如，電纜盤28可以是空心的，補償電纜32可以位于電纜盤的空柱體中。US專利5,358,190揭示了了這種類型電纜盤。
當(dāng)變換器10位于其操作位置時，電纜盤28有轉(zhuǎn)動垂直軸34。轉(zhuǎn)動垂直軸34允許馬達(dá)30和電纜盤28的驅(qū)動元件布置在電源變換器10底部，以方便從單元10底部接近。在外罩20底部提供艙口(未示出)以方便維護(hù)和電源變換器的修理。這樣，電源變換器可并排互相靠近安裝，并且仍然可以方便地接近單元的內(nèi)部元件，而不需要從乘客登機橋上卸下單元，或者，不需要用軌道系統(tǒng)來把單元移到適于維修的位置。
電源變換器10也可以包括導(dǎo)向構(gòu)件35，其支撐電纜14接近電纜盤28的、出或者進(jìn)電源變換器和電纜盤的外罩20的部分36，由此輸出電纜14的連續(xù)卷繞38相互之間將優(yōu)選以單層，以相鄰關(guān)系整齊地并排布置在電纜盤28上。導(dǎo)向構(gòu)件38具有用于輸出電纜14通過的開口。優(yōu)選地，導(dǎo)向構(gòu)件35可沿外罩中的狹槽移動。導(dǎo)向構(gòu)件35沿狹槽18的移位與電纜盤28轉(zhuǎn)動同步，使得導(dǎo)向構(gòu)件35位于電纜盤28的、輸出電纜14從電纜盤28上放線或纏繞到電纜盤28上的位置，也就是，電纜盤28的轉(zhuǎn)動和導(dǎo)向構(gòu)件35的移位是同步的。
頻率轉(zhuǎn)換器24包括連接于電源電壓22的整流器40，以給逆變器44的輸入提供整流的直流電壓42，該逆變器44包括產(chǎn)生期望輸出電壓26的變壓器濾波器部件。
電源變換器10進(jìn)一步包括控制器46，其適于控制48頻率轉(zhuǎn)換器24并且進(jìn)一步適于控制50電纜盤28為了輸出電纜14的繞線或放線的轉(zhuǎn)動。
如上所述，電纜連接器16包括由電源變換器用戶用來啟動的按鈕。按鈕通過電纜14中包括的控制導(dǎo)體連接到電源變換器10的控制器46。按下一按鈕來從從電纜盤上放出輸出電纜。按下另一按鈕來將輸出電纜纏繞到電纜盤上。還可以按下另一按鈕以在與飛行器連接的情況下將輸出電壓施加到飛行器上，并且可以按下一按鈕以在從飛行器斷開連接器之前關(guān)閉輸出電壓。電源變換器控制器46控制按鈕的機能。
控制器46適于在將輸出電纜14的最后預(yù)定長度纏繞到電纜盤28之前降低電纜盤28轉(zhuǎn)速。因此，可以基本避免當(dāng)電纜連接器16從地平面提升到電源變換器平面時的不必要的擺動。
控制器46進(jìn)一步適于在輸出電纜14拉力超過例如400N的預(yù)定拉力時停止電纜盤28轉(zhuǎn)動，以保證人員健康和安全。
控制器48進(jìn)一步適于監(jiān)視當(dāng)前從電纜盤28放出的電纜14的長度，并且當(dāng)放出電纜14的預(yù)定最大長度時停止電纜盤28轉(zhuǎn)動。同樣地，控制器48可以適于在電纜14纏到電纜盤28過程中當(dāng)電纜14的預(yù)定最大長度存在于電纜盤28上時停止電纜盤28轉(zhuǎn)動?？刂破?6可以通過監(jiān)視轉(zhuǎn)動電纜盤28的電動馬達(dá)30完成的轉(zhuǎn)動次數(shù)來監(jiān)視存在于電纜盤28上的電纜14的長度。
電源變換器控制器46也適于按照電流操作條件，如實際負(fù)載、突然的負(fù)載變化等，來控制頻率轉(zhuǎn)換器24的不同參數(shù)，以提供高質(zhì)量的輸出電壓。
控制器控制的參數(shù)可以至少包括下面的一個輸出電壓的單個相位角、單個相位電壓振幅、頻率等。
控制器46連接到操作者界面52，該操作者界面52具有按鈕、燈和顯示器，用于輸入操作者給單元的命令，并向操作者顯示電源變換器的不同狀態(tài)。
為了電源變換器的管理，控制器46具有用于頻率轉(zhuǎn)換器24的控制(例如切換頻率)的至少一個控制輸出48，以及用于電纜盤28的轉(zhuǎn)動的控制的控制輸出50。而且，控制器46能夠控制輸出26的相位角，并能夠分別控制輸出相位26的每個輸出電壓。
圖5更詳細(xì)地示意說明了頻率轉(zhuǎn)換器24?？刂破?6包括在頻率轉(zhuǎn)換器24中的控制電路54和56，適于補償輸出電纜的阻抗以在到負(fù)載60的連接上提供質(zhì)量改善的電源電壓58。這樣，電纜14的壓降可以由頻率轉(zhuǎn)換器24輸出電壓26的受控和適當(dāng)?shù)脑黾觼硌a償。同樣地，可以控制頻率轉(zhuǎn)換器24的輸出電壓26的相位，以補償輸出電纜14中的相位變化。EP 1,278,284揭示了在多導(dǎo)體電纜中補償電壓降落的方法。這里的圖5對應(yīng)于EP 1,278,284的圖1。參照EP 1,278,284的說明書的相應(yīng)部分。在此揭示的方法中，電纜14的阻抗矩陣是由在電纜遠(yuǎn)端處短接電纜導(dǎo)體來確定的。確定的矩陣存貯在控制電路54中。
輸出電纜阻抗的補償使得能夠利用低成本的不對稱多導(dǎo)體電纜并且仍然在負(fù)載60處提供預(yù)期質(zhì)量的電源電壓58。
圖7和8示意性地說明了頻率轉(zhuǎn)換器24的兩種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這樣選擇電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以使頻率轉(zhuǎn)換器的單個相位輸出是與其它相位輸出獨立地可控的。從而，由于缺少物理中性點，不能使用具有星形連接或三角形連接的三相變壓器的最常用的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這樣的接法中，不均衡負(fù)載將導(dǎo)致輸出電壓的三個相位變?yōu)橄鄳?yīng)的不均衡。在圖6所示的實施例中，從整流器40產(chǎn)生的直流電壓中設(shè)置中心抽頭，并且布置產(chǎn)生400Hz交流輸出電壓的開關(guān)，以依照本領(lǐng)域所公知的開關(guān)的適當(dāng)?shù)拿}沖寬度調(diào)制(PWM)來分別控制每個輸出相位的輸出電壓。在圖7所示的替代拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，十二個開關(guān)排列在連接于無中心抽頭的直流電壓的三個H橋中，以產(chǎn)生單獨可控的輸出相位電壓。如圖7所示，H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要變壓器。
更進(jìn)一步地，控制器適于控制頻率轉(zhuǎn)換器輸出的相位，以與其它電源變換器保持同步。
在所示實施例中，電源變換器的輸出的簡單并行連接實現(xiàn)了同步。已經(jīng)說明，并行連接的兩單元之間的有功功率流本質(zhì)上是由相位角差異引起的，而無功功率流本質(zhì)上是由電壓幅度差異引起的。因此，如圖8所示，在所示實施例中，控制器46適于以這樣的方式作為無功負(fù)載的函數(shù)輕微地調(diào)節(jié)輸出電壓，即電壓響應(yīng)無功負(fù)載的增加而輕微的、并在允許的誤差范圍之內(nèi)下降。同樣地，控制器適于以這樣的方式作為有功負(fù)載的函數(shù)輕微地調(diào)節(jié)輸出頻率，即頻率響應(yīng)有功負(fù)載的增加而輕微的、并在允許的誤差范圍之內(nèi)下降。在兩個并行連接的單元沒有等同地分配負(fù)載的情況下，供應(yīng)最小量功率的單元將具有最高輸出電壓和最高輸出頻率，因此它將試圖接管負(fù)載，直到達(dá)到均衡的負(fù)載分配。
權(quán)利要求
1.一種電源變換器，包括具有用于電源頻率的電源電壓的輸入的外罩并且包含頻率轉(zhuǎn)換器，用來產(chǎn)生經(jīng)過穩(wěn)定的多相位交流輸出電壓，并且連接到輸出電纜，以提供輸出電壓給負(fù)載，該外罩進(jìn)一步包含保持輸出電纜并且提供輸出電纜的可調(diào)節(jié)的長度的元件，使得負(fù)載和變換器之間的距離可以變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源變換器，其中該元件包括用于輸出電纜的繞線和放線的電纜盤，以提供可調(diào)節(jié)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源變換器，其中當(dāng)變換器位于其操作位置時，電纜盤具有垂直轉(zhuǎn)動軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源變換器，進(jìn)一步包括用于轉(zhuǎn)動電纜盤以纏繞輸出電纜的馬達(dá)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源變換器，其中馬達(dá)進(jìn)一步適于轉(zhuǎn)動電纜盤以放出輸出電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任一項所述的電源變換器，進(jìn)一步包括導(dǎo)向構(gòu)件，其支持接近電纜盤的電纜部分，并可以與電纜盤的轉(zhuǎn)動軸平行的移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中的任一項所述的電源變換器，進(jìn)一步包括控制器，其適于控制頻率轉(zhuǎn)換器并且進(jìn)一步適于控制輸出電纜的繞線或放線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源變換器，其中控制器可以進(jìn)一步適于在將輸出電纜最后的預(yù)定長度纏繞到電纜盤之前降低電纜盤的轉(zhuǎn)速。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中輸出電纜連接器進(jìn)一步包括用戶面板，用于響應(yīng)相應(yīng)的用戶輸入產(chǎn)生控制信號到控制器。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于輸出電壓每個相位的單相位調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于有效抑制輸出電壓的諧波畸變。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于為了到負(fù)載的不間斷電源傳送連接，控制頻率轉(zhuǎn)換器輸出的相位。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于為了單元與其它電源變換器并行連接，控制電壓幅度和頻率輸出。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于輸出電纜壓降的補償。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，其中控制器進(jìn)一步適于輸出電纜阻抗的補償。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電源變換器，其中輸出電纜阻抗在制造中確定并且存貯在控制器中以在電源變換器的操作過程中補償阻抗。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電源變換器，進(jìn)一步包括用于兩個輸出電纜的繞線或放線的兩個電纜盤，兩個輸出電纜的每一個連接于頻率轉(zhuǎn)換器輸出，以提供輸出電壓到對應(yīng)的負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于向在地面上的飛行器提供電力的電源變換器。更具體地，它涉及包括裝入頻率轉(zhuǎn)換器的外罩的電源變換器，該頻率轉(zhuǎn)換器用于通過從電纜盤提供的輸出電纜發(fā)送經(jīng)過穩(wěn)定的多相位交流輸出電壓給飛行器，該電纜盤裝在外罩中，并且使得以飛行器電源插座和變換器之間可變的距離與飛行器連接變得容易。
文檔編號B65H75/34GK1848576SQ20061006533
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者索倫·里斯加德·達(dá)爾 申請人:Axa能源公司