JP5126751B2 - 船舶用電気推進システム - Google Patents
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Description
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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∝N2)から、トルクを制限するために目標回転速度を制限する。
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。
Claims (2)
- 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。
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