SimPowerSystems

航空機の発電および配電

この例では、航空機の発電および配電のシステムを示します。AC 電力の周波数は可変で、エンジン速度に依存します。

Olivier Tremblay, Louis-A. Dessaint (Ecole de technologie superieure, Montreal)

説明

システムは 6 つの主要セクションから構成されています。

最初のセクションは発電機機械ドライブを表し、簡単なシグナル ビルダーによりモデル化されており、これによりエンジン シャフトの機械速度が生成されます。

2 番目のセクションは AC 発電機を表します。これは単純化された同期機の修正バージョンで構成されています。修正された 50 kW マシンの機械入力はエンジンの速度です。Generator Control Unit は発電機の電圧を線間で 200 V に制御します。

3 番目のセクションは Primary Distribution システムを表します。3 つの電流および電圧センサーで構成されています。また、Generator Control Unit により制御される三相接触器があります。最後に、数値振動を回避するために寄生抵抗負荷が必要です。

4 番目のセクションは Secondary Power Distribution システムを表します。これは調整可能な電流遮断が設定された 4 つの回路ブレーカーで表されます。

5 番目のセクションは AC 負荷を表します。ここには、4 kW の Transformer And Rectifier Unit (28 Vdc を供給)、12 kW の誘導機 (ポンプを駆動するモーター)、1 kW の抵抗負荷 (ランプ)、3 hp の単純化された (平均値インバーターを使用する) ブラシレス DC ドライブ (ボールねじアクチュエータを駆動するモーター) があります。

最後のセクションは DC 負荷を表します。ここには、2 つの抵抗負荷 (ヒーターとランプ) および 300 W の DC ブラシ モーター (燃料ポンプを駆動するモーター) があります。

シミュレーション

シミュレーションを開始します。AC および DC の測定値は図の上部で観察できます。また、AC 発電機、誘導モーター、ブラシレス DC モーター、DC ブラシ モーター内にもスコープがあります。

t = 0 秒で、エンジンは 0.4 秒間に 0 rpm から 12000 rpm へと加速します。

t = 0.3 秒で、回転数はしきい値の 9000 rpm に達します。Generator Control Unit は一次接触器を有効にし、これにより航空機の AC 電源が有効になります。すべての抵抗負荷がオンライン状態になります。DC 母線電圧は 28 Vdc に上昇します。誘導機と DC ブラシ モーターは定格速度まで加速します (2 つの機械的負荷はモーターの回転数に比例します)。

t = 1.4 秒で、ブラシレス DC モーターは指令値の 500 rpm へと加速を開始します。速度が加速ランプに正確に追従していることを観察します。

t = 1.9 秒で、ブラシレス ドライブの速度指令値は -500 rpm に変わります。モーターが発電機として動作するため、主電流の減少が観察されます。電流はモーターからドライブ内のブレーキ チョッパーに流れます。ドライブのスコープを開いて、DC 母線電圧がブレーキ チョッパーの起動電圧 (290 Vdc) まで上昇するのを観察します。

t = 2 秒で、エンジン回転数は 1 秒間に 12000 rpm から 10000 rpm へと減少します。誘導機の回転数が、発電機周波数の減少に従い低下するのを観察します。

t = 3 秒で、エンジン回転数は 1.5 秒間に 10000 rpm から 18000 rpm へと上昇します。

t = 3.5 秒で、Transformer And Rectifier Unit において手動でブレーカーが落とされます。これにより、主電流が減少します。電圧と電流を DC モニター スコープで確認してください。

t = 4.5 秒で、エンジン回転数は 1.5 秒間に 18000 rpm から 0 rpm へと減少します。

t = 5.26 秒で、回転数はしきい値の 8900 rpm に達します。このため、GCU により一次接触器が無効化されます。

最後に、シミュレーションを通して AC 電圧が効果的に制御されていることを確認してください。