JP5126751B2

JP5126751B2 - 船舶用電気推進システム

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Publication number: JP5126751B2
Application number: JP2009217258A
Authority: JP
Inventors: 浩和鐵
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP2011063173A

Description

本発明は、電力変換装置により速度制御される交流電動機によってプロペラ（推進機）を駆動する船舶用電気推進システムに係り、特に、発電機効率が最適となるように推進装置用電動機の駆動制御を行う船舶用電気推進システムに関する。

船舶用電気推進システムとしては、ディーゼルエンジン等の原動機で交流発電機を駆動し、発生した交流電力を静止型電力変換装置により周波数変換して交流電動機に供給し、この交流電動機によりプロペラを駆動して船舶を推進するようにした、船舶用電気推進システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に開示されている回路構成の一部を省略して示したシステム構成図である。図１０において、１は三相交流発電機（ACG；以下単に発電機という）であって、ディーゼルエンジン等の原動機２で駆動されて三相交流電力を発生し、船内母線３に給電するように接続されている。なお、ＡＶＲは発電機（ACG）の出力電圧を設定値に保つように発電機の励磁を制御する自動電圧調整器、Govは原動機２の回転速度を一定に保つように原動機２に供給される燃料を制御するガバナである。

この船内母線３に給電された電力は、コンバータとインバータとの組合せによって構成されている静止型電力変換装置４（一般に本装置をインバータと呼ぶ場合もある）を介して推進装置用交流電動機（ACM；以降、単に推進装置用電動機と呼ぶ）に供給されるほか、図示してない船内負荷にも供給されるようになっている。

静止型電力変換装置４のコンバータやインバータは、例えばダイオード等の整流素子やＩＧＢＴやサイリスタ等のスイッチング素子によって構成されており、インバータに与えられる回転速度指令値に基づいて周波数の制御された交流電力を出力する。推進装置用電動機５はこの周波数の制御された交流電力によって駆動され、プロペラ６を駆動するようになっている。

７は推進装置用電動機５の実回転速度７ｓを検出する回転速度検出器である。８は操舵室に設けられている図示していない速度設定操作ハンドルの位置に連動して前記推進装置用電動機５の目標回転速度８ｓを出力する回転速度設定器である。

９は回転速度制御器であり、入力した目標回転速度８ｓと実回転速度７ｓとを突き合せて偏差（８ｓ−７ｓ）を求め、その偏差に基づいて生成された回転速度指令値９ｓを前記静止型電力変換装置４のインバータのスイッチング素子にゲート信号として与えることにより、前記推進装置用電動機５の回転速度を制御し、プロペラ６による推進力を制御するものである。

このように、従来の船舶用電気推進システムによる推進装置用電動機５の回転速度制御方式は、操舵室に設けられた速度設定操作ハンドルの位置で定まる回転速度設定値８ｓに基づいた制御方式であって、発電機１の運転効率に配慮した回転速度制御方式ではなかった。

特開２００７−６２６７６号公報

近年、環境対策や原動機の燃費対策として、燃料を抑えて運航するディーゼルエンジン（主機）と電気推進装置の各々でプロペラを駆動するようにした、所謂ハイブリッド方式の電気推進システムが有用になってきている。

ハイブリッド方式の電気推進システムの場合、電気推進装置でプロペラを駆動することにより、推進電動機が定格出力でなくても燃料を抑えながら推進効率を高めることが可能である。

しかしながら、図１０に示した従来技術では、前述したように主機によって駆動される発電機の発電効率とは無関係に、ただ単に目標回転速度となるように推進装置用電動機５を駆動するように構成している。

このため、発電機出力が推進装置用電動機負荷によって左右されてしまい、重積荷時のように推進装置用電動機負荷が大きい場合、船内負荷の大きさによっては運転中の発電機の出力だけでは船内全体の消費電力を賄いきれず、スタンバイしている発電機を起動する場合がある。この場合、複数台の発電機で負荷を分担することから発電機の負荷率が下がり燃費悪化を招くという問題がある。また、船速が遅くてもよい場合は燃費対策として発電機運転台数の少ない航行を求められることも多い。

そこで、本発明は、上述した従来技術の課題を解決するために、既知の発電機最適出力電力と、検出された発電機の出力電力および船内負荷の消費電力とから、発電機の効率が最適となる負荷量に推進装置用電動機の出力を制限することによって、発電機の効率の最適化を図った船舶用電気推進システムを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、原動機によって駆動され交流電力を船内母線に供給する発電機と、前記船内母線に接続され前記発電機から出力された交流電力を周波数変換し交流電力を出力するインバータを備えた電力変換装置と、前記電力変換装置のインバータから出力される交流電力によって駆動される推進装置用電動機と、前記推進装置用電動機によって駆動されるプロペラと、前記推進装置用電動機の目標回転速度を設定する回転速度設定器と、前記推進装置用電動機の実回転速度を検出する回転速度検出器と、前記回転速度設定器で設定された目標回転速度と前記回転速度検出器で検出された実回転速度を入力し前記推進装置用電動機の回転速度が目標回転速度となるように前記電力変換装置に制御信号を出力する回転速度制御器と、前記船内母線から電力を供給される船内負荷とを備えた船舶用電気推進システムにおいて、前記発電機の出力電力を検出する第１の電力検出器と、前記船内負荷の消費電力を検出する第２の電力検出器と、前記第１の電力検出器で検出された発電機の出力電力、第２の電力検出器で検出された船内負荷の消費電力および予め測定している前記発電機の最適出力電力を入力し、発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えているときは、前記推進装置用電動機で使用する電力の上限値を前記発電機の最適出力電力から船内負荷の消費電力を減算して求められた電力値となるように前記回転速度制御器から電力変換装置へ出力される制御信号を制限する電力制限値信号を前記回転速度制御器へ出力し、発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えていないときは、前記回転速度制御器から電力変換装置へ出力される制御信号に制限を与えない電力制限値設定器と、を備えたことを特徴とする。

本発明の船舶用電気推進システムによれば、船内負荷状況によることなく発電機効率が最適となる負荷量に電動機の出力を制限することができ、発電システム（原動機＋発電機）の燃費（効率）を最適化した船舶用電気推進システムを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る船舶用電気推進システムのシステム構成図。実施形態１の回転速度制御器の一例を示すブロック線図。実施形態１の電力制限値設定器の一例を示すブロック線図。図３の電力制限値設定器の作用説明図。プロペラの出力（電動機出力）と回転速度との関係を示す特性図。実施形態１の作用を説明するためのタイムチャート。本発明の実施形態２に係る船舶用電気推進システムのシステム構成図。実施形態２の回転速度制御器の一例を示すブロック線図。プロペラの出力トルク（電動機の出力トルク）と回転速度との関係を示す図。従来の船舶用電気推進システムのシステム構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、図１中、図１０に記載の要素と同一部分には同一符号を付けて、重複する説明は適宜省略するものとする。

［実施形態１］
（構成）
図１は本発明の実施形態１に係る船舶用電気推進システムのシステム構成図であり、図２は本実施形態１の回転速度制御器の一例を示すブロック線図、図３は本実施形態１の電力制限値設定器の一例を示すブロック線図、図４は電力制限値設定器の作用説明図、図５はプロペラの出力（電動機出力）と回転速度との関係を示す特性図である。

まず、図１のシステム構成図において、発電機（ACG）１から、回転速度設定器８までの制御要素は図１０で示した従来技術と同じ制御要素である。回転速度制御器９Ａは図１０に示した回転速度制御器９に一つの制御要素を追加したものであり、また、符号１１から１８迄の制御要素は本実施形態１に追加した制御要素である。

９Ａは従来技術の回転速度制御器９に制御要素を追加してなる回転速度制御器、１１は発電機（ACG）１の出力電圧を検出する計器用変圧器、１２は発電機（ACG）１の出力電流を検出する計器用変流器、１３は、計器用変圧器１１および計器用変流器１２で検出した発電機出力電圧および出力電流を入力して発電機出力電力Ｐgを検出する電力検出器であり、便宜上、第１の電力検出器という。

１４は前記船内母線３に接続された船内負荷であり、ここで消費される電力ＰLは計器用変圧器１５および計器用変流器１６で検出された電圧および電流を基に電力検出器１７によって検出されるようになっている。なお、便宜上、電力検出器１７を第２の電力検出器という。

１８は前記第１の電力検出器１３の出力電力Ｐg、第２の電力検出器１７の出力電力ＰLおよび予め測定された既知の固定値である発電機最適出力Ｐgrを入力し、これらを用いて電力制限値信号１８ｓを演算し出力する電力制限値設定器である。

次に、図２を参照して回転速度制御器９Ａについて詳細に説明する。
回転速度制御器９Ａは、一般的な回転速度制御器と同様に、指令値とフィードバック信号との偏差を演算する加算部９_-１と、偏差に基づいて誤差増幅して制御信号を生成する回転速度指令調節部９_-２とを備えるとともに、新たに加算部９_-１の前段に回転速度設定調節器９_-３を設けるように構成されている。

この新たに設けた回転速度設定調節器９_-３とは、後述する図５に記載されているプロペラ６の任意の回転速度Ｎと、その回転速度Ｎにて出力可能な推進装置用電動機５の電力Ｐmとの関係特性を実験等で事前に求めておき、後述する電力制限値設定器１８から出力された電力制限値信号１８ｓと回転速度設定器８からの速度指令値８ｓとを入力して電力制限値信号１８ｓに対応する回転速度値を回転速度指令値９_-３ｓとして出力するように構成された制御要素である。

次段に設けられた加算部９_-１はこの回転速度指令値９_-３ｓと回転速度検出器７からのフィードバック信号７ｓとの偏差を演算し、回転速度指令調節部９_-２を経て静止型電力変換装置４のインバータに制御信号９Ａｓを出力する。

次に、図３を参照して電力制限値設定器１８について詳細に説明する。
まず、第１の電力検出器１３により検出された「発電機出力電力Ｐg」と、事前に求められている既知の「発電機最適出力Ｐgr」とは第１の加算器１８_-１で演算され、偏差ΔＰ１が出力される。ここで、発電機最適出力Ｐgrとは、発電機効率η（η；発電機出力／原動機入力）のうち、発電機効率ηが最も高いときの発電機出力電力を指す。この発電機効率ηは、発電機（ACG）１の単体試験時等に測定することができる。

前記第１の加算器１８_-１は、発電機出力電力Ｐgが発電機最適出力Ｐgrを超える場合（Ｐg＞Ｐgr）にプラス（＋）の偏差ΔＰ１を出力し、発電機出力電力Ｐgが発電機最適出力Ｐgrを超えない場合（Ｐg≦Ｐgr）にマイナス（−）の偏差ΔＰ１を出力する。

発電機出力電力偏差検出器１８_-２は、第１の加算器１８_-１から出力された偏差ΔＰ１を入力して、その偏差の極性がプラス（＋）であるかマイナス（−）であるかを判定し、その判定結果に応じて電力制限値信号切換器１８_-５に切換信号を出力する。この切換信号によって電力制限値信号切換器１８_-５が動作する様子については後述する。

前述した発電機最適出力Ｐgrは、前記第２の電力検出器１７により検出された船内負荷消費電力ＰLとともに第２の加算器１８_-３に入力されて演算される。この第２の加算器１８_-３では、発電機最適出力Ｐgrから船内負荷消費電力ＰLを減算したときの余剰電力（Ｐgr−ＰL）に相当する偏差ΔＰ２を求める。この余剰電力が推進装置用電動機５で使用する電力の上限値すなわち、電力制限値（Ｐlim＝Ｐgr−ＰL）である。

第２の加算器１８_-３から出力された余剰電力に相当する偏差ΔＰ２は、単位変換演算器１８_-４に入力されてｋｗから％に単位を変換されたのち、電力制限値信号切換器１８_-５に入力される。

この電力制限値信号切換器１８_-５は、詳細構成を図４で示すように内部に切換スイッチ１８_-５０を備えており、前記発電機出力電力偏差検出器１８_-２からプラス（＋）の切換信号を入力したときは、切換接点を（＋）側の固定接点に接続することによって前記単位変換演算器１８_-４から出力された信号を選択し、次段の制御要素に出力する。逆に、前記発電機出力電力偏差検出器１８_-２からマイナス（−）の切換信号を入力したときは、切換接点を（−）側の固定接点に接続することによって制限値設定器１８_-６から「制限値設定１００％」を選択し、次段の制御要素に出力するように構成されている。

１８_−７はフィルタ回路であり、一般的な一次遅れ要素のように電力制限値信号切換器１８_-５からの入力信号の変化を緩やかに変換して出力するように構成されている。このフィルタ回路１８_−７の出力信号が図１で示した電力制限値信号１８ｓであり、回転速度制御器９Ａに入力される。

図５はプロペラ６言い換えれば推進装置用電動機５の出力電力Ｐmと回転速度Ｎとの関係を示す図である。Ｐ₁₀₀は定格負荷時の電力、Ｐlimは制限する電力、Ｎ₁₀₀は定格回転速度、ＮlimはＰlimに対応した制限する回転速度である。

（作用）
次に、本実施形態１の作用について説明する。
図１のシステム構成図において、原動機２により駆動される発電機１の出力電力Ｐgは、船内母線３を通して静止型電力変換装置４にて駆動される推進装置用電動機５および船内負荷１４の電源として使用される。

計器用変圧器１１及び計器用変流器１２で検出した電圧及び電流を元に第１の電力検出器１３により検出された発電機１の「発電機出力電力Ｐg」は、電力制限値設定器１８に入力され、一方、計器用変圧器１５及び計器用変流器１６により検出した電圧及び電流を元に第２の電力検出器１７により検出された船内負荷１４で消費される「船内負荷消費電力ＰL」は、それぞれ電力制限値設定器１８に入力される。この電力制限値設定器１８にはこれら電力検出値のほかに、予め測定されている固定値である「発電機最適出力Ｐgr」が入力される。

「発電機最適出力Ｐgr」と「船内負荷消費電力ＰL」とは第２の加算器１８_-３にて演算され、その差の電力値（Ｐgr−ＰL）を、単位を変換するための演算器１８_-４を通して電力制限値信号切換器１８_-５に入力する。

一方、「発電機出力電力Ｐg」と「発電機最適出力Ｐgr」とは第１の加算器１８_-１により演算され、さらに発電機出力電力偏差検出器１８_-２にて「発電機出力電力Ｐg」が「発電機最適出力Ｐgr」を超えている（Ｐg＞Ｐgr）か、否か（Ｐg≦Ｐgr）が判定される。

発電機出力電力偏差検出器１８_-２により「発電機出力電力Ｐg」が「発電機最適出力Ｐgr」を超えていると判定されたときは、電力制限値信号切換器１８-_５の切換接点が図４のプラス（＋）側の固定接点に接続されることによって、単位変換演算器１８_-４を通して入力した第２の加算器１８_-３から出力された余剰電力（Ｐgr−ＰL）相当信号を選択出力し、フィルタ回路１８_-７を経て回転速度制御器９Ａに電力制限値信号１８ｓとして出力する。この場合、Ｐlim＝Ｐgr−ＰLである。

しかし、発電機出力電力偏差検出器１８_-２により、「発電機出力電力Ｐg」が「発電機最適出力Ｐgr」を超えていない（Ｐg≦Ｐgr）と判定されたときは、電力制限値信号切換器１８-_５の切換接点を図４のマイナス（−）側の固定接点に切換接続することによって制限値設定器１８_-６の「制限値設定１００％」を選択し、フィルタ回路１８_-７を経て回転速度制御器９Ａに電力制限値信号１８ｓとして出力する。

回転速度制御器９Ａでは、図２において回転速度設定調節器９_-３に電力制限値制御器１８からの電力制限値信号１８ｓと、回転速度設定器８からの速度指令値８ｓとをそれぞれ入力して、電力制限値信号１８ｓに対応する回転速度値を回転速度指令値９_-３ｓを求め、この回転速度指令値９_-３ｓと回転速度検出器７で検出した回転速度信号７ｓとの偏差に基づいて生成された回転速度指令値９Ａｓを前記静止型電力変換装置４のインバータのスイッチング素子にゲート信号として与えることにより、前記推進装置用電動機５の回転速度を制御し、プロペラ６による推進力を制御する。

したがって、「発電機出力電力Ｐg」が「発電機最適出力Ｐgr」を超えていない（Ｐg≦Ｐgr）と判定されたとき、回転速度制御器９Ａは、電力制限値設定器１８により制限されずに前記静止型電力変換装置４のインバータのスイッチング素子をゲート制御し、推進装置用電動機５の回転速度を制御するが、「発電機出力電力Ｐg」が「発電機最適出力Ｐgr」を超えている（Ｐg＞Ｐgr）と判定されたときは、制限された電力（Ｐlim＝Ｐgr−ＰL）を超えることのないように静止型電力変換装置４のインバータは推進装置用電動機５の回転速度を制御する。このようにして、電力制限信号１８ｓは発電機１が最適効率となるように演算される。

図６は、実施形態１による船舶用電気推進システムの作用を説明するためのタイムチャートである。
図６において、時刻ｔ１で発電機１を起動し船内負荷１４に電力の供給を始め、発電機出力電力Ｐgは船内負荷消費電力ＰLを賄う大きさになる。船内電力は発電機出力電力によって供給されることから、その他の負荷が無く、各機器損失を無視すると、Ｐg＝PLが成立する。

次に、時刻ｔ３で操舵室に設けられている「速度設定操作ハンドル」を「増速（前進方向及び後進方向）」側に操作すると、回転速度設定器８の目標回転速度８ｓが増加するので、静止型電力変換装置４のインバータを経て推進用電動機５に供給される推進負荷電力（Ｐm）が増加する。これに伴って原動機２のガバナが動作して発電機出力電力Ｐgがさらに増加する。このとき、各機器の損失を無視すると、Ｐg＝ＰL＋Ｐmが成立する。

時刻ｔ３〜ｔ４の間ではＰg≦Ｐgrなので、推進用電動機５に対する電力制限は無く、推進機用電動機５の回転速度は、回転速度設定器８の出力信号と回転速度検出器７の出力信号によりフィードバック制御により求められた指示値になる。

その後、時刻ｔ４になると、発電機出力電力Ｐgが発電機最適出力Ｐgrに到達するので、電力制限値設定器１８により静止型電力変換装置４の出力を制限して推進装置用電動機５に供給する推進負荷電力（Ｐm）を制限する。推進装置用電動機５への電力の出力制限は、発電機出力電力Ｐgが発電機最適出力Ｐgrより低下する時刻ｔ５まで継続する。この時刻ｔ４〜ｔ５間では前述のように推進装置用電動機５への出力制限が行われるので、推進装置用電動機５の回転速度は低下し、プロペラ６の推進力は下がるが、発電機１は最高効率で運転される。

時刻ｔ５以降は船内負荷１４の消費電力が減少したため、原動機２のガバナが動作して発電機出力電力Ｐgを下げる。このとき、推進負荷電力（Ｐm）への制限が解除されるので、推進負荷によってＰmが変化する。

なお、推進装置用電動機５で使用する上限の電力量は、以上述べた説明から明らかなように、Ｐlim＝Ｐgr−ＰLにより求められるが、発電機１が複数台運転している場合はＰgr＝Ｐgr1＋Ｐgr2＋・・・＋ＰgrNとして算出すればよい。ここで、Ｐgr1：第１の発電機の最適効率時の出力電力、Ｐgr2：第２の発電機の最適効率時の出力電力、ＰgrN：第Ｎの発電機の最適効率時の出力電力である。

また、Ｐlim＜Ｐgの場合であっても、回転速度検出器７の出力信号が図５に示すようにプロペラ負荷特性（Ｐ∝Ｎ^３）からＰlimに制限するための回転速度Ｎlim以下の場合は上記と同様に回転速度設定器８の出力信号と回転速度検出器７の出力信号によりフィードバック制御する。

さらに、Ｐlim＜Ｐgの場合で回転速度設定器８の出力信号がＮlimよりも大きい場合は目標回転速度はＮlimに制限され、Ｎlimと回転速度検出器７の出力信号によりフィードバック制御する。

（効果）
以上述べたように、本実施形態１によれば、事前に測定されている発電機最適出力Ｐgrと、運転中に測定された発電機出力電力Ｐgとを発電機出力電力偏差検出器１８_-２で比較して発電機出力電力Ｐgが発電機最適出力Ｐgrを超えている（Ｐg＞Ｐgr）と判定されたときは、電力制限値信号切換器１８-_５によって、発電機最適出力Ｐgrから船内負荷消費電力ＰLを減算して求められた電力制限値（Ｐlim＝Ｐgr−ＰL）を推進装置用電動機５で使用する電力Ｐmの上限値になるように推進装置用電動機５を運転するようにしたので、発電機（ACG）１を最適な運転効率ηで運転することができる。

［実施形態２］
以下、図７乃至図９を参照して本発明の実施形態２に係る船舶用電気推進システムについて説明する。

図７は本発明の実施形態２に係る船舶用電気推進システムのシステム構成図であり、図８は本実施形態２の回転速度制御器の一例を示すブロック線図、図９はプロペラの出力トルク（電動機の出力トルク）と回転速度との関係を示す特性図である。

本実施形態２は、前述した実施形態１のように静止型電力変換装置４のインバータにより推進装置用電動機５の速度制御するシステムであって、推進装置用電動機の消費電力の制限を静止型電力変換装置４にトルク制限を与えることで実現するものである。

図７において、９Ｂは回転速度制御器であり、詳細を図８で示すように図２の回転速度制御器９Ａと同様、指令値とフィードバック信号との偏差を演算する加算部９_-１と、偏差に基づいて制御信号を生成する回転速度指令調節部９_-２とを備えるとともに、新たに加算部９_-１の前段に第２の回転速度設定調節器９_-４を設けるように構成されている。

この新たに設けた回転速度設定調節器９_-４とは、後述する図９に記載されているプロペラ６の任意の回転速度Ｎと、その回転速度Ｎにて出力可能な推進装置用電動機５のトルクＴとの関係特性を実験等で事前に求めておき、後述するトルク制限値設定器２０からのトルク制限値２０ｓ（Ｔlim）と回転速度設定器８からの速度指令値８ｓとを入力してトルク制限値Ｔlimに対応する回転速度値を回転速度指令値９_-４ｓとして出力するように構成された制御要素である。

図９はプロペラの出力トルク（電動機の出力トルク）と回転速度との関係を示す図である。図５で説明した記号と同じ記号については説明を省略する。Ｔ₁₀₀は定格負荷時のトルク、Ｔlimは制限するトルクである。

加算部９_-１はこの回転速度指令値９_-４ｓと回転速度検出器７からのフィードバック信号７ｓとの偏差を演算し、回転速度指令調節部９_-２を経て静止型電力変換装置４のインバータに制御信号９Ｂｓを出力する。

２０はトルク制限値設定器であり、事前に制限すべきトルク値を定めている。
本実施形態２では、このトルク制限値設定器２０から出力される出力信号２０ｓと、回転速度設定器８の出力信号８ｓと、回転速度検出器７の出力信号７ｓとを前記回転速度制御器９Ｂに入力し、回転速度設定調節器９_-４によってトルク制限値設定器２０の設定値２０ｓと回転速度設定器８の出力信号８ｓとから求められた回転速度指令値９_-４ｓと回転速度検出器７の実回転速度信号７ｓとを用いてフィードバック制御を行い、静止型電力変換装置４で推進装置用電動機５を駆動し、プロペラ６を回転させる。この時、回転速度制御器９Ｂでは図９に示すようにプロペラのトルクと回転速度の関係（Ｔ∝Ｎ^２）から、トルクを制限するために目標回転速度を制限する。

尚、トルク制限値Ｔlimは複数種類切換えが可能な構成であってもよい。
トルク制限値の切換は固定値であるため、Ｐｇの変動パターン（負荷変動パターン）が複数ある場合（例えば補機用電動機や冷凍機運転等の特定の変動があるもの）に対し、複数種類切換えることで最適な発電機効率となるように運転できる。

以上に述べたように、本実施形態２によれば、実施形態１のように発電機および負荷の電力を検出する代わりに、トルク制限値設定器２０によるトルク制限を行うことで、実施形態１と同様に推進装置用電動機で消費する電力を制限することが可能となる。

１…発電機、２…原動機、３…船内母線、４…静止型電力変換装置、５…推進装置用電動機、６…プロペラ、７…回転速度検出器、８…回転速度設定器、９Ａ，９Ｂ…回転速度制御器、１１、１５…変圧器、１２、１６…変流器、１３、１７…電力検出器、１８…電力制限値設定器、１８_-１，１８_-３…加算器、１８_-４…発電機出力電力偏差検出器、１８_-５…電力制限値切換器、１８_-６…制限値１００％設定器、１８_-７…フィルタ回路、２０…トルク制限値設定器。

Claims

原動機によって駆動され交流電力を船内母線に供給する発電機と、
前記船内母線に接続され前記発電機から出力された交流電力を周波数変換し交流電力を出力するインバータを備えた電力変換装置と、
前記電力変換装置のインバータから出力される交流電力によって駆動される推進装置用電動機と、
前記推進装置用電動機によって駆動されるプロペラと、
前記推進装置用電動機の目標回転速度を設定する回転速度設定器と、
前記推進装置用電動機の実回転速度を検出する回転速度検出器と、
前記回転速度設定器で設定された目標回転速度と前記回転速度検出器で検出された実回転速度を入力し前記推進装置用電動機の回転速度が目標回転速度となるように前記電力変換装置に制御信号を出力する回転速度制御器と、
前記船内母線から電力を供給される船内負荷とを備えた船舶用電気推進システムにおいて、
前記発電機の出力電力を検出する第１の電力検出器と、
前記船内負荷の消費電力を検出する第２の電力検出器と、
前記第１の電力検出器で検出された発電機の出力電力、第２の電力検出器で検出された船内負荷の消費電力および予め測定している前記発電機の最適出力電力を入力し、発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えているときは、前記推進装置用電動機で使用する電力の上限値を前記発電機の最適出力電力から船内負荷の消費電力を減算して求められた電力値となるように前記回転速度制御器から電力変換装置へ出力される制御信号を制限する電力制限値信号を前記回転速度制御器へ出力し、発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えていないときは、前記回転速度制御器から電力変換装置へ出力される制御信号に制限を与えない電力制限値設定器と、
を備えたことを特徴とする船舶用電気推進システム。
前記電力制限値設定器は、発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えているか否かを判定する発電機出力電力偏差検出器と、
当該発電機出力電力偏差検出器によって発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えていると判定された場合、発電機の最適出力電力から船内負荷の消費電力を減算して求められる電力値に基づいた電力制限値信号を選択出力し、前記発電機出力電力偏差検出器によって発電機の出力電力が発電機の最適出力電力を超えていないと判定された場合、制限値なしの信号を選択出力し、フィルタ回路を経て前記回転速度制御器に電力制限値信号として出力する電力制限値信号切換器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の船舶用電気推進システム。