KR20150125487A - 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 dc 전원공급장치 - Google Patents

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남기용
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Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치는 상기 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부를 판단하는 입력전압제한부; 상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 Y 결선으로 출력하는 제 1 출력부; 상기 기설정된 속도를 초과하는 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 델타결선으로 출력하는 제 2 출력부;및 상기 제 1 출력부 및 상기 제 2 출력부와 연결되어, 상기 제 1 출력부 또는 상기 제 2 출력부의 출력을 선택적으로 수신하고, 수신한 출력을 정류한 후 DC-DC컨버팅하는 단일컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치{Wide range input DC power supply system using single power conversion unit in a flying machine}
본 발명은 항공용 발전 시스템에 관한 것으로, 상세히 항공용 발전 시스템에서 DC공급전원장치에 관한 것이다.
최근들어 넓은 범위의 발전기 입력 전압(예, 25~100VAC 피크)으로부터 28VDC를 얻기 위해서 넓은 범위의 발전기 입력 전압을 모두 처리할 수 있는 PCU가 요구된다.
KR 1999-0047148
복수 개의 PCU를 두어, 입력 전압을 특정 범위 구간으로 분리하여 넓은 범위의 발전기 입력 전압을 처리하는 방안이 이용되고 있다. 그러나, 항공기의 경우 PCU의 개수가 늘수록 공간이 늘어나고, 무게가 증가하며, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치는 상기 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부를 판단하는 입력전압제한부; 상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 Y 결선으로 출력하는 제 1 출력부; 상기 기설정된 속도를 초과하는 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 델타결선으로 출력하는 제 2 출력부;및 상기 제 1 출력부 및 상기 제 2 출력부와 연결되어, 상기 제 1 출력부 또는 상기 제 2 출력부의 출력을 선택적으로 수신하고, 수신한 출력을 정류한 후 DC-DC컨버팅하는 단일컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 항공기의 터빈은 상기 발전기와 동일한 축에 연결되어 있고, 상기 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부는 상기 항공기의 터빈과 동일한 축에 연결된 상기 발전기의 RPM 속도를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제 1 출력부 및 상기 제 2 출력부는 Relay로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치는 활용 전압 범위가 다른 Y 결선 및 △ 결선을 구비하여 각각 다른 전압을 생성하는 발전기; 상기 발전기로부터 출력되는 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 스위칭하는 입력제한부; 상기 스위칭된 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 정류하는 정류부; 및 상기 정류된 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 부하가 원하는 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함한다.
본 발명은 항공용 발전 시스템에서 넓은 RPM 범위에서의 발전이 요구되는 경우 단일 PCU를 이용하여 넓은 범위의 전압을 이용하는 효과가 있다. 이로써 항공기 내에서 여러개의 PCU를 개별로 사용하는 경우 발생하는 공간, 무게, 비용의 증대 문제를 해결할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치의 내부 구성도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치의 내부 구성도를 도시한다.
항공용 발전 시스템의 경우 발전기(110)에서 발전되는 출력전압을 체계 및 엔진의 전기전자 시스템에서 요구하는 전압로 변환하여 공급하기 위해 PCU(Power Conversion Unit)(160)가 사용된다.
특히 최근들어 넓은 범위의 발전기 입력 전압(예, 25~100VAC 피크)으로부터 28VDC를 얻기 위해서 넓은 범위의 발전기 입력 전압을 모두 처리할 수 있는 PCU가 요구된다.
이를 위해, 복수 개의 PCU를 두어, 입력 전압을 특정 범위 구간으로 분리하여 넓은 범위의 발전기 입력 전압을 처리하는 방안이 이용되고 있다. 그러나, 항공기의 경우 PCU의 개수가 늘수록 공간이 늘어나고, 무게가 증가하며, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 DC전원공급장치(100)는 PCU에 입력되는 발전기 입력 전압 범위를 제한하여 하나의 PCU만을 이용하고자 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, DC전원공급장치(100)는 발전기(110), 입력제한부(120), 제 1 출력부(130), 제 2 출력부(140), 정류부(150) 및 단일 컨버터(160)을 포함한다.
바람직하게, 입력제한부(120)는 발전기(100)의 입력 전압의 범위가 기설정된 범위 이내인지를 판단한다.
일 예로, 발전기(100)의 입력전압의 범위가 25~100V 인경우, 입력제한부(120)에서는 발전되는 상전압 25~50V의 전압은 Y 결선으로 출력하여 제 1 출력부(130)로 출력한다. 이 경우 제 1 출력부(130)로 출력되는 선간 전압의 범위는 43~86V가 된다.
Y 결선의 선간전압 VL 및 선간전류 IL은 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure pat00001
수학식 1에서 Vpi, Ipi는 각각 상전압과 상전류를 나타낸다.
또한, 입력제한부(120)에서 발전되는 상전압 50~100V의 전압은 델타(Delta) 결선으로 출력하여 제 2 출력부(140)로 출력한다. 이 경우 제 2 출력부(140)로 출력되는 선간 전압의 범위는 50~100V가 된다.
Y 결선의 선간전압 VL 및 선간전류 IL은 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure pat00002
수학식 1에서 Vpi, Ipi는 각각 상전압과 상전류를 나타낸다.
즉, 발전기(100)의 입력전압 범위가 25~100V 인 경우, 입력제한부(120)를 거쳐 정류부(150)에 들어가는 입력은 43~100 VAC peak가 되며, 정류부(150)를 거쳐 단일컨버터(160)에 입력되는 입력 전압범위는 43~100VDC로 제한된다. 이 후 단일컨버터(160)에서는 DC-DC 컨버팅 작업을 수행하여 43~100VDC의 입력전압을 18~20VDC로 변환하여 출력한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 입력제한부(120)에서 발전기(110)의 출력전압이 기설정된 전압값 이하인 경우에는 Y결선을 사용하여 제 1 출력부(130)를 통해 출력하며, 델타 결선은 사용하지 않는다.
또한, 입력제한부(120)에서 발전기(110)의 출력전압이 기설정된 전압값 이하인 경우에는 델타결선을 사용하여 제 2 출력부(140)를 통해 출력하며, Y 결선은 사용하지 않는다. 바람직하게, 제 1 출력부(130) 및 제 2 출력부(140)는 Relay로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 입력제한부(120)는 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 기준으로 이를 초과하는 속도인지 또는 기설정된 속도 이하인지 여부를 판단한다.
바람직하게, 항공기의 터빈은 발전기(110)와 동일한 축에 연결되어 있는 것을 전제로 한다. 또한 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부는 상기 항공기의 터빈과 동일한 축에 연결된 발전기의 RPM 속도를 기준으로 판단한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 발전기(110)의 발전 전압과 RPM은 비례하는 것으로 가정한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 입력제한부(120)에서는 항공기의 속도가 빨라저 터빈 회전이 빨라지는 경우 터빈과 같은 축에 연결된 발전기의 RPM이 높아짐으로, 이 경우 델타결선을 사용하여 제 2 출력부(140)를 통해 출력하며, Y 결선은 사용하지 않는다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 입력제한부(120)는 항공기의 속도가 느려지는 경우 터빈의 회전이 느려지고, 터빈과 같은 축에 연결된 발전기의 RPM이 낮아지므로, 이 경우 Y결선을 사용하여 제 1 출력부(130)를 통해 출력하며, 델타 결선은 사용하지 않는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 발전기(110)는 활용 전압 범위가 다른 Y 결선 및 △ 결선을 구비하여 각각 다른 전압을 생성하도록 구현이 가능하다.
이 후 입력제한부(120)는 발전기(110)로부터 출력되는 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 각각 제 1 출력부(130) 또는 제 2 출력부(140)로 스위칭한다. 정류부(150)에서는 스위칭된 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 정류하고, 단일컨버터(160)에서 상기 정류된 Y 결선 전압 또는 △ 결선 전압을 부하가 원하는 전압으로 변환한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 DC 전원공급장치로서,
    상기 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부를 판단하는 입력전압제한부;
    상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 Y 결선으로 출력하는 제 1 출력부;
    상기 기설정된 속도를 초과하는 경우 상기 항공기에서 이용되는 발전기의 출력을 델타결선으로 출력하는 제 2 출력부;및
    상기 제 1 출력부 및 상기 제 2 출력부와 연결되어, 상기 제 1 출력부 또는 상기 제 2 출력부의 출력을 선택적으로 수신하고, 수신한 출력을 정류한 후 DC-DC컨버팅하는 단일컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전원공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력제한부는
    항공기의 속도가 빨라져 터빈 회전이 기설정된 기준보다 빨라지는 경우 델타결선을 사용하여 상기 제 2 출력부를 통해 출력하고,
    항공기의 속도가 느려져 터빈 회전이 기설정된 기준보다 늦어지는 경우 Y결선을 사용하여 상기 제 1 출력부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 DC 전원공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 항공기의 터빈은 상기 발전기와 동일한 축에 연결되어 있고, 상기 항공기의 터빈 회전이 기설정된 속도를 초과하는지 여부는 상기 항공기의 터빈과 동일한 축에 연결된 상기 발전기의 RPM 속도를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 DC 전원공급장치.
KR1020140052975A 2014-04-30 2014-04-30 항공기에서 이용되는 발전기에서 단일 컨버터를 이용하여 전원을 공급하는 dc 전원공급장치 KR20150125487A (ko)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000197392A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Nsk Ltd 風力発電装置
JP2009290971A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 電力供給システム

Patent Citations (2)

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