JP7051487B2 - 同期電動機の制御装置及び同期発電機の制御装置 - Google Patents
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Description
過給機10は、舶用ディーゼルエンジン(内燃機関)から排出された排ガスによって駆動される排気タービン21と、排気タービン21により駆動されて内燃機関に外気を圧送する圧縮機23とを備えている。過給機10は、舶用ディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスを過給機の圧縮機駆動力として利用するだけでなく、発電電動機30を駆動する動力としても利用して、発電電力を得るものである。
第2電力変換部14は、発電電動機30の力行時においては、船内系統16からの三相交流電力を直流電力に変換して直流バス15に出力する能動整流器として機能し、回生時においては、第1電力変換部12からの直流電力を系統に適した三相交流電力に変換して船内系統16に出力するインバータとして機能する。
これら各種センサによる計測値は、図2に示すように演算処理装置40に出力される。
図2は、演算処理装置40が備える種々の機能のうち、発電電動機30の永久磁石温度を推定する磁石温度推定機能について主に記載した概略機能ブロック図である。
力行時温度推定部41は、発電電動機30の力行時において、所定のタイミングまたは所定の時間間隔で、発電電動機30の永久磁石の温度(以下「磁石温度」という。)を推定する。
具体的には、力行時温度推定部41は、停止部51と、温度演算部52と、回転数制御部53と、異常判定部54とを備える。
ここで、「所定のタイミング」として、例えば、以下のようなタイミングが挙げられる。
なお、上記のように「所定のタイミング」で温度推定を行う場合にも、少なくとも磁石温度が温度推定前の温度まで回復するまでの期間は温度推定を行わないようにするとよい。
まず、速度調整期間にわたって、発電電動機30の回転数を所定の回転数幅上昇させる回転数上昇制御が行われる(SA1)。これにより、例えば、図4に示す時刻t1からt2の速度調整期間において、発電電動機30の回転数は所定の回転数上昇幅Δω上昇することとなる。
一方、ステップSA6において、磁石温度が許容温度以上である場合には(SA6:NO)、アラームを発生させて異常発生を報知し(SA9)、演算処理装置40による発電電動機30の制御を停止させる(SA10)。
図2に示すように、発電時温度推定部42は、発電電動機30の発電時において、所定のタイミングまたは所定の時間間隔で、発電電動機30の磁石温度を推定する。
具体的には、発電時温度推定部42は、停止部61と、温度演算部62と、電圧制御部63と、異常判定部64とを備えている。
電圧上昇幅ΔVは、例えば、電圧調整期間の開始時において電力変換装置20から船内系統16へ出力される供給電力と、停止期間において電力変換装置20から船内系統16へ出力される供給電力との差分が、予め設定されている許容範囲内となるように設定されている。
一方、ステップSB6において、磁石温度が許容温度以上である場合には(SA6:NO)、アラームを発生させて異常発生を報知し(SB9)、演算処理装置40による発電電動機30の制御を停止させる(SB10)。
更に、停止期間の直前に設定された速度調整期間において、同期電動機の回転数を上昇させるので、速度調整期間前の同期電動機の回転数に対する停止期間終了時における同期電動機の回転数の低下を小さくすることができる。これにより、温度推定による同期電動機の回転数の落ち込みを抑制することができる。
また、同様に、発電時においても、停止期間の直前に設けられていた電圧調整期間を省略し、直流バス15の電圧上昇を行うことなく、停止期間に入ることとしても良い。この場合、例えば、図5に示したステップSB1、SB2の処理を省略することができる。
12 :第1電力変換部
14 :第2電力変換部
15 :直流バス
16 :船内系統
17 :電圧センサ
18 :電圧センサ
20 :電力変換装置
21 :排気タービン
22 :平滑コンデンサ
23 :圧縮機
30 :発電電動機
40 :演算処理装置
41 :力行時温度推定部
42 :発電時温度推定部
45 :コンタクタ
50 :制御装置
51 :停止部
52 :温度演算部
53 :回転数制御部
54 :異常判定部
61 :停止部
62 :温度演算部
63 :電圧制御部
64 :異常判定部
Claims (18)
- 回転子に永久磁石を使用した同期電動機の制御装置であって、
前記同期電動機の相電圧を計測する電圧計測手段と、
前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段と
を備え、
前記温度推定手段は、
前記同期電動機への電圧印加を所定期間停止させる停止手段と、
前記電圧印加が停止している停止期間中に前記電圧計測手段によって計測された電圧値を用いて、前記同期電動機の磁石温度を演算する温度演算手段と、
前記停止期間の直前に設けられた速度調整期間において、前記同期電動機の回転数を上昇させる回転数制御手段と
を具備する同期電動機の制御装置。 - 前記回転数制御手段は、予め設定された回転数上昇幅に基づいて前記同期電動機の回転数を上昇させ、
前記回転数上昇幅は、前記停止期間中に低下する前記同期電動機の回転数幅に応じて設定されている請求項1に記載の同期電動機の制御装置。 - 前記回転数制御手段は、予め設定された回転数上昇幅に基づいて前記同期電動機の回転数を上昇させ、
前記回転数上昇幅は、前記速度調整期間の開始時から前記停止期間の終了時までにおける前記同期電動機の回転数の変動幅が所定値未満となる値に設定されている請求項1に記載の同期電動機の制御装置。 - 回転子に永久磁石を使用した同期電動機の制御装置であって、
前記同期電動機の相電圧を計測する電圧計測手段と、
前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段と
を備え、
前記温度推定手段は、
前記同期電動機への電圧印加を所定期間停止させる停止手段と、
前記電圧印加が停止している停止期間中に前記電圧計測手段によって計測された電圧値を用いて、前記同期電動機の磁石温度を演算する温度演算手段と
を具備し、
前記同期電動機への電圧印加を停止することによって低下した磁石温度が前記同期電動機への電圧印加を停止する前の前記磁石温度に回復するまでに要する期間を予測または予め計測し、予測または計測した前記期間よりも長めの時間間隔で、前記温度推定手段が前記同期電動機の磁石温度を推定する同期電動機の制御装置。 - 前記温度推定手段は、前記同期電動機の負荷が予め設定された高負荷閾値以上である場合に、前記同期電動機の磁石温度を推定する請求項1に記載の同期電動機の制御装置。
- 前記温度推定手段は、前記同期電動機の回転数が所定の安定条件を満たす場合に、前記同期電動機の磁石温度を推定する請求項1に記載の同期電動機の制御装置。
- 前記温度推定手段による温度推定が開始される前に、温度推定を行うことを報知する請求項1に記載の同期電動機の制御装置。
- 前記温度演算手段による前記同期電動機の磁石温度演算が行われた後に、前記同期電動機との同期を再開させる請求項1に記載の同期電動機の制御装置。
- タービンにより駆動されて内燃機関に外気を圧送する圧縮機と、
前記圧縮機の回転軸に連結される同期電動機と、
請求項1に記載の同期電動機の制御装置と
を備える過給機。 - 回転子に永久磁石を使用した同期発電機の制御装置であって、
前記同期発電機によって発電された発電電力を負荷または系統に適した電力に変換して出力する電力変換手段と、
前記電力変換手段が備える直流バスに設けられた蓄電手段と、
前記同期発電機の相電圧を計測する電圧計測手段と、
前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段と
を備え、
前記温度推定手段は、
前記同期発電機の発電を所定期間にわたって停止させる停止手段と、
前記同期発電機の発電が停止されている停止期間中に前記電圧計測手段によって計測された電圧値を用いて、前記同期発電機の磁石温度を演算する温度演算手段と、
前記停止期間の直前に設けられた電圧調整期間において、前記直流バスの電圧を上昇させる電圧制御手段と
を具備する同期発電機の制御装置。 - 前記停止手段は、前記同期発電機と前記電力変換手段との接続を前記所定期間にわたって非接続状態とすることで、前記同期発電機の発電を停止させる請求項10に記載の同期発電機の制御装置。
- 前記電圧制御手段は、予め設定された電圧上昇幅に基づいて前記直流バスの電圧を上昇させ、
前記電圧上昇幅は、前記電圧調整期間の開始時において前記電力変換手段から出力される電力と、前記停止期間において前記電力変換手段から出力される電力との差分が予め設定されている許容範囲内となるように設定されている請求項10に記載の同期発電機の制御装置。 - 前記電圧調整期間の開始時から所定期間前に、温度推定を行うことを報知する請求項10に記載の同期発電機の制御装置。
- 前記温度演算手段による前記同期発電機の磁石温度演算が行われた後に、前記同期発電機との同期を再開させる請求項10に記載の同期発電機の制御装置。
- タービンにより駆動されて内燃機関に外気を圧送する圧縮機と、
前記圧縮機の回転軸に連結される同期発電機と、
請求項10に記載の同期発電機の制御装置と
を備える過給機。 - 請求項9または請求項15に記載の過給機と、
前記過給機によって外気が圧送される内燃機関と
を備える船舶。 - 回転子に永久磁石を使用した同期電動機の磁石温度推定方法であって、
前記同期電動機への電圧印加を所定期間停止させる工程と、
前記電圧印加が停止している停止期間中に前記同期電動機の逆起電力を計測する工程と、
計測した前記逆起電力を用いて、前記同期電動機の磁石温度を演算する工程と、
前記停止期間の直前に設けられた速度調整期間において、前記同期電動機の回転数を上昇させる工程と
を有する同期電動機の磁石温度推定方法。 - 回転子に永久磁石を使用した同期発電機の磁石温度推定方法であって、
前記同期発電機の発電を所定期間にわたって一時的に停止させる工程と、
前記同期発電機の発電が停止されている停止期間中に前記同期発電機の逆起電力を計測する工程と、
計測した前記逆起電力を用いて、前記同期発電機の磁石温度を演算する工程と、
前記停止期間の直前に設けられた電圧調整期間において、前記同期発電機によって発電された発電電力を負荷または系統に適した電力に変換して出力する電力変換手段における蓄電手段が設けられた直流バスの電圧を上昇させる工程と
を有する同期発電機の磁石温度推定方法。
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