(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主機と、この主機にクラッチを介して連結される船舶の推進用プロペラおよび軸発電機と、サイリスタを含み電力を直流に変換した後交流に変換する電力変換器と、この電力変換器の直流部の電流を検出する電流検出器と、前記電力変換器および船内母線に無効電力を供給する同期調相機と、この同期調相機および前記軸発電機の回転数の検出値を基に前記電力変換器を制御する制御装置と、前記同期調相機の回転指令値を設定する第１の回転数設定器と、前記軸発電機の回転数指令値を設定する第２の回転数設定器とを備え、
前記制御装置は、前記第１の回転数設定器の回転数指令値と前記同期調相機の回転数が一致するように前記電力変換器の直流部の電流指令値をＰＩ制御により出力する第１の回転数制御回路と、前記第２の回転数設定器の回転数指令値と前記軸発電機の回転数が一致するように前記電力変換器の直流部をＰＩ制御により出力する第２の回転数制御回路と、前記電力変換部の直流部の電流指令値を前記第１の回転数制御回路の出力か前記第２の回転数制御回路の出力かを選択する第１の切替スイッチと、前記電力変換器の直流部に流れる電流が前記電流指令値と一致するように位相制御信号を出力する電流制御回路と、前記電力変換器の交流側の電圧から同期信号を生成する第１のＰＬＬ回路と、前記軸発電機の電機子電圧から同期信号を生成する第２のＰＬＬ回路と、前記電流制御回路の位相制御信号と前記第１のＰＬＬ回路で生成した同期信号に基づき、前記電力変換器のサイリスタ点弧角を演算してゲートパルスを出力する第１の位相制御回路と、前記軸発電機の回転子位置の検出信号か前記第２のＰＬＬ回路の出力信号かを選択する第２の切替スイッチと、前記電流制御回路の位相制御信号と前記第２の切替スイッチで選択した出力信号に基づき、前記電力変換器のサイリスタ点弧角を演算してゲートパルスを出力する第２の位相制御回路と、を有し、
前記クラッチで前記主機を前記推進用プロペラから切り離し、船内母線の電力で前記軸発電機を電気推進用として運転するときは、前記第１の切替スイッチで前記第２の回転数制御回路の電流指令値を前記電流制御回路へ出力すると共に前記第２の切替スイッチで位置検出器の検出信号を前記第２の位相制御回路へ出力し、
前記クラッチで前記主機を推進用プロペラに連結し、前記軸発電機による電力を船内母線へ供給する軸発電用として切り替えるときは、前記第１の切替スイッチを切り替えて前記第１の回転数制御回路の電流指令値を前記電流制御回路へ出力すると共に前記第２の切替スイッチを切り替えて前記第２のＰＬＬ回路の出力信号を前記第２の位相制御回路へ出力し、
前記制御装置を軸発電用から電気推進用へ切り替えるときは、前記第１の回転数制御回路の出力を前記第２の回転数制御回路の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から前記軸発電機の回転数制御を開始し、
電気推進用から軸発電用へ切り替えるときは、前記第２の回転数制御回路の出力を前記第１の回転数制御回路の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から前記同期調相機の回転数制御を開始する積分設定器を設けたことを特徴とする主機軸駆動発電電動装置兼推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進用プロペラを主機により主機軸を介して駆動する場合の他、主機軸に連結された軸発電機により駆動することのできる主機軸駆動発電電動装置兼推進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶を推進する推進用プロペラの主機軸には、クラッチを介してディーゼルエンジンなどの主機が連結されており、通常時は、この主機の駆動により船舶が推進されるようになっている。また主機軸には、軸発電機（同期機）が連結されており、この軸発電機は、通常時、主機軸の駆動により発電し、発電した電力をコンバータとインバータを有する電力変換器で周波数変換して船内母線に電力を供給するようになっている。
【０００３】
船舶の中には、例えば特許文献１に記載されているように、観測船（海洋調査船）における観測調査時の航行、あるいはレジャー船における遊覧観光時の航行などにおいて、通常時の航行とは異なる、低騒音、低振動の低速航行が要求される場合がある。
【０００４】
このような場合、特許文献１に記載されているように、主機とは別に電動機を設け、船内母線を介して供給される電力により、この電動機を駆動して低速航行を行うことが考えられているが、軸発電機とは別に電動機を設ける必要があり、設備が増加する問題がある。
【０００５】
また特許文献２および３に記載されているように、船内母線を介して供給される電力をコンバータとインバータの電力変換器で周波数変換し、この電力により軸発電機を同期電動機として運転することで主機軸を駆動し、主機が故障した際の非常時低速航行や海洋調査船などの調査時の低速航行を行うことも考えられているが、軸発電機を同期電動機として運転する場合と軸発電機として運転する場合とでは、電力変換器を制御する方法、特に電力変換器の電流指令値が全く異なるため、切替えるにあたっては一旦制御を止める必要があり、それによって、電力変換器の制御装置を切り替えるときに操船できない期間が生じる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３０７８５号公報
【特許文献２】特開平５−１３９３８１号公報
【特許文献３】特公昭６３−６６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特に海洋調査船などでは、船舶の位置を正確に操作する必要があるため、軸発電用から電気推進用または電気推進用から軸発電用へ切り替えるときに操船できない期間が生じることは好ましくない。
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、主機軸に連結された軸発電機の運転を、軸発電用から電気推進用へ、または電気推進用から軸発電用へ連続的に切り替えることのできる主機軸駆動発電電動装置兼推進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による主機軸駆動発電電動装置兼推進装置は、主機と、この主機にクラッチを介して連結される船舶の推進用プロペラおよび軸発電機と、サイリスタを含み電力を直流に変換した後交流に変換する電力変換器と、この電力変換器の直流部の電流を検出する電流検出器と、前記電力変換器および船内母線に無効電力を供給する同期調相機と、この同期調相機および前記軸発電機の回転数の検出値を基に前記電力変換器を制御する制御装置と、前記同期調相機の回転指令値を設定する第１の回転数設定器と、前記軸発電機の回転数指令値を設定する第２の回転数設定器とを備え、
前記制御装置は、前記第１の回転数設定器の回転数指令値と前記同期調相機の回転数が一致するように前記電力変換器の直流部の電流指令値をＰＩ制御により出力する第１の回転数制御回路と、前記第２の回転数設定器の回転数指令値と前記軸発電機の回転数が一致するように前記電力変換器の直流部をＰＩ制御により出力する第２の回転数制御回路と、前記電力変換部の直流部の電流指令値を前記第１の回転数制御回路の出力か前記第２の回転数制御回路の出力かを選択する第１の切替スイッチと、前記電力変換器の直流部に流れる電流が前記電流指令値と一致するように位相制御信号を出力する電流制御回路と、前記電力変換器の交流側の電圧から同期信号を生成する第１のＰＬＬ回路と、前記軸発電機の電機子電圧から同期信号を生成する第２のＰＬＬ回路と、前記電流制御回路の位相制御信号と前記第１のＰＬＬ回路で生成した同期信号に基づき、前記電力変換器のサイリスタ点弧角を演算してゲートパルスを出力する第１の位相制御回路と、前記軸発電機の回転子位置の検出信号か前記第２のＰＬＬ回路の出力信号かを選択する第２の切替スイッチと、前記電流制御回路の位相制御信号と前記第２の切替スイッチで選択した出力信号に基づき、前記電力変換器のサイリスタ点弧角を演算してゲートパルスを出力する第２の位相制御回路と、を有し、
前記クラッチで前記主機を前記推進用プロペラから切り離し、船内母線の電力で前記軸発電機を電気推進用として運転するときは、前記第１の切替スイッチで前記第２の回転数制御回路の電流指令値を前記電流制御回路へ出力すると共に前記第２の切替スイッチで位置検出器の検出信号を前記第２の位相制御回路へ出力し、
前記クラッチで前記主機を推進用プロペラに連結し、前記軸発電機による電力を船内母線へ供給する軸発電用として切り替えるときは、前記第１の切替スイッチを切り替えて前記第１の回転数制御回路の電流指令値を前記電流制御回路へ出力すると共に前記第２の切替スイッチを切り替えて前記第２のＰＬＬ回路の出力信号を前記第２の位相制御回路へ出力し、
前記制御装置を軸発電用から電気推進用へ切り替えるときは、前記第１の回転数制御回路の出力を前記第２の回転数制御回路の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から前記軸発電機の回転数制御を開始し、
電気推進用から軸発電用へ切り替えるときは、前記第２の回転数制御回路の出力を前記第１の回転数制御回路の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から前記同期調相機の回転数制御を開始する積分設定器を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による主機軸駆動発電電動装置兼推進装置によれば、制御装置を軸発電用から電気推進用または電気推進用から軸発電用へと切り替えるときに、電気推進時に使用し軸発電機の回転数指令値を出力する第２の回転数制御回路と軸発電時に使用し同期調相機の回転数指令値を出力する第１の回転数制御回路を切替スイッチで切替えると共に、その直前まで動作していた回転数制御回路の出力を、積分設定器を介して他方の回転数制御回路の積分要素に初期値として代入するようにしたので、切り替え直後に回転数制御回路は、積分要素の初期値から制御を行うことになり、その結果、電流制御回路に入力する電流指令値が急激に変化せず、船舶を停止させることなく切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による主機軸駆動発電電動装置兼推進装置の一実施の形態を模式的に示す構成図である。
【図２】図１の構成要素である積分設定器１５−１０、第１の回転数制御回路１５−１、第２の回転数制御回路１５−２の詳細を示す制御ブロック図である。
【図３】図１の構成要素である電流制御回路１５−４の詳細を示す制御ブロック図である。
【図４】図１の構成要素である第１の回転数制御回路１５−１、第２の回転数制御回路１５−２の実施の形態を説明するための参考の制御ブロック図で、（ａ）は、第１の参考回転数制御回路１５−１（Ａ）（ｂ）は、第２の参考回転数制御回路１５−２（Ａ）の詳細を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明による主機軸駆動発電電動装置兼推進装置の一実施の形態を模式的に示す構成図である。本実施の形態はコンバータおよびインバータを有する電力変換器を制御する制御装置の特に運転切替え方法に特徴があり、電気推進用から軸発電用へ、あるいは軸発電用から電気推進用へ連続的かつスムーズに切り替えることを可能にする。
【００１３】
図１において、１はディーゼル等の内燃機関の主機で、その主機軸２にはクラッチ３を介して推進用プロペラ４と軸発電機５が連結されている。軸発電機５には電圧を制御する自動電圧調整器（以下、ＡＶＲという）６が設けられ、軸発電機５の界磁巻線７に接続される。１００は電力変換器で、サイリスタを含むコンバータ８、サイリスタを含むインバータ９および電流検出器１０で構成されている。電流検出器１０はコンバータ８とインバータ９間の直流部の電流を検出する。リアクトル１１は電圧の歪みを除去するためのものである。１２は同期調相機で界磁巻線１４を有し、界磁巻線１４は同期調相機１２の電圧を制御するＡＶＲ１３に接続される。
【００１４】
軸発電用および電気推進用の制御装置１５はコンバータ８とインバータ９に接続されてサイリスタ点弧角を調整することにより、電力変換器１００を流れる電流を制御する。
【００１５】
軸発電機５にはその回転子の位置を検出するための位置検出器１６が配置され、同期調相機１２にはその回転速度を検出するための回転数検出器１７が配置される。さらに船内母線２１、遮断器２０、リアクトル１１、インバータ９の回路に、インバータ９の交流側の電圧を検出するための変圧器１９が接続される。また軸発電機５とコンバータ８の回路に、軸発電機５の電機子電圧を検出するための変圧器１８が接続される。
【００１６】
制御装置１５には、軸発電時に使用し同期調相機１２の回転数を設定する第１の回転数設定器２２と、電気推進時に使用し軸発電機５の回転数を設定する第２の回転数設定器２３と、位置検出器１６の検出波形から軸発電機５の回転数を出力する回転数検出回路２４が接続される。
【００１７】
制御装置１５の内部には、軸発電時に回転数検出器１７で検出した同期調相機１２の回転数が第１の回転数設定器２２で設定した回転数となるように、電力変換器１００に流れる電流の指令値を出力する第１の回転数制御回路１５−１と、電気推進時に位置検出器１６および回転数検出回路２４で検出される軸発電機５の回転数が第２の回転数設定器２３で設定した回転数となるように、電力変換器１００に流れる電流の指令値を出力する第２の回転数制御回路１５−２が設けられている。
【００１８】
第１の回転数制御回路１５−１と第２の回転数制御回路１５−２の間には、軸発電時に第１の回転数制御回路１５−１の出力を電流指令値とし、電気推進時には第２の回転数制御回路１５−２の出力を電流指令値とするように切替える第１の切替スイッチ１５−３が設けられている。
【００１９】
第１の切替スイッチ１５−３の出力側には、電流検出器１０の電流検出値が第１の切替スイッチ１５−３で選択した電流指令値となるように位相制御信号を出力する電流制御回路１５−４が設けられている。
【００２０】
また変圧器１９と変圧器１８の二次側には、同期信号を出力する第１、第２のＰＬＬ回路１５−５と１５−６が、また、軸発電時に第２のＰＬＬ回路１５−６の出力を、電気推進時には位置検出器１６の出力を選択する第２の切替スイッチ１５−７が設けられている。
【００２１】
第１のＰＬＬ回路１５−５で生成した同期信号と電流制御回路１５−４の出力である位相制御信号を基にインバータ９のサイリスタ点弧角を演算してパルス電圧を出力する第１の位相制御回路１５−８と、第２の切替スイッチ１５−７で選択した同期信号と電流制御回路１５−４の出力である位相制御信号を基にコンバータ８のサイリスタ点弧角を演算してパルス電圧を出力する第２の位相制御回路１５−９が設けられている。
【００２２】
なお、第１の切替スイッチ１５−３，第２の切替スイッチ１５−７は、制御装置１５が軸発電用として運転するときにはａ側に、制御装置１５が非常航行をするための電気推進用として運転するときはｂ側に接続する。
【００２３】
図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態である図１の第１の回転数制御回路１５−１、第２の回転数制御回路１５−２をわかりやすく説明するための参考の制御ブロック図である。
【００２４】
図４（ａ）において、参考回転数制御回路１５−１（Ａ）は、第１の回転数設定器２２で設定した回転数指令値から回転数検出器１７で検出した同期調相機１２の回転数検出値を減ずる減算回路３０と、減算回路３０の出力を比例増幅する比例増幅回路３１と、減算回路３０の出力を積分増幅する積分増幅回路３２と、比例増幅回路３１および積分増幅回路３２の出力を加算する加算回路３３とで構成されている。
【００２５】
図４（ｂ）において、参考回転数制御回路１５−２（Ａ）は、第２の回転数設定器２３で設定した回転数設定値から回転数検出回路２４で検出した軸発電機５の回転数検出値を減ずる減算回路４０と、減算回路４０の出力を比例増幅する比例増幅回路４１と、減算回路４０の出力を積分増幅する積分増幅回路４２と、比例増幅回路４１および積分増幅回路４２の出力を加算する加算回路４３と、加算回路４３の出力を入力し絶対値を出力する絶対値回路４４で構成されている。
【００２６】
図３は、図１の電流制御回路１５−４の詳細を示す制御ブロックである。図３において、電流制御回路１５−４は、第１の切替スイッチ１５−３から出力された参考回転数制御回路１５−１（Ａ）または参考回転数制御回路１５−２（Ａ）の電流指令値の極性を検出するための極性検出回路５０と、電流検出器１０の検出値を入力し、極性を反転させて出力する反転回路５１と、制御装置１５が軸発電用として運転するときはａ側へ、電気推進用として運転するときはｂ側へ接続する第３の切替スイッチ５２と、第１の切替スイッチ１５−３の出力から第３の切替スイッチ５２の出力を減ずる減算回路５３と、減算回路５３の出力を比例増幅する比例増幅回路５４と、減算回路５３の出力を積分増幅する積分増幅回路５５と、比例増幅回路５４および積分増幅回路５５の出力を加算する加算回路５６を有する。
【００２７】
さらにインバータ９のサイリスタ点弧角が１５０度となるように固定値を出力する固定値回路５７と、コンバータ８のサイリスタ点弧角が０度となるように固定値を出力する固定値回路５８と、コンバータ８のサイリスタ点弧角が１２０度となるように固定値を出力する固定値回路５９と、極性検出回路５０の出力極性が正のときは、加算回路５６の出力を、負のときは固定値回路５７の出力を選択して第１の位相制御回路１５−８に位相制御信号を出力する切替スイッチ６０と、軸発電時に固定値回路５８の出力を、また、電気推進時に固定値回路５９の出力を選択して出力する第４の切替スイッチ６１と、極性検出回路５０の出力極性が正のとき、第４の切替スイッチ６１の出力を、負のときは加算回路５６の出力を選択して第２の位相制御回路１５−９へ位相制御信号を出力する切替スイッチ６２で構成されている。
【００２８】
すなわち、切替スイッチ６０，６２は、極性検出回路５０によって第１の切替スイッチ１５−３の出力の極性が正のときは＋側へ、負のときは−側へ接続する。
【００２９】
次にこのような構成で制御装置１５が軸発電用として運転している場合を説明する。このときは第１、第２の切替スイッチ１５−３，１５−７と、第３、第４の切替スイッチ５２，６１（図３参照）とをａ側に接続する。
【００３０】
まず、軸発電機５を発電モードで運転する場合、主機１の運転が開始されると、クラッチ３を介して推進用プロペラ４と軸発電機５が駆動される。ＡＶＲ６で界磁巻線７に界磁電流を供給することで、軸発電機５が発電を開始する。軸発電機５で発電した電力は、コンバータ８で直流電力に変換した後、インバータ９で再度交流電力に変換し、リアクトル１１と同期調相機１２と遮断器２０を介して船内母線２１に電力を供給する。同期調相機１２の出力無効電力は、ＡＶＲ１３で界磁巻線１４に流れる電流を調整することで制御される。
【００３１】
軸発電機５を発電モードで運転するためには、同期調相機１２の回転数、すなわち電機子電圧の周波数が船内母線２１の電圧の周波数よりも高くなるように第１の回転数設定器２２で回転数指令値を設定する。このとき、参考回転数制御回路１５−１（Ａ）の出力である電流指令値が正であるため、図３の切替スイッチ６０，６２は＋側に接続され、固定値回路５８から固定値が切替スイッチ６２を介して第２の位相制御回路１５−９に入力されるので、コンバータ８のサイリスタ点弧角は０度に固定される。
【００３２】
また、第１の切替スイッチ１５−３からの電流指令値と電流検出器１０の電流検出値との偏差値が切替スイッチ６０を介して第１の位相制御回路１５−８へ入力され、インバータ９は電流検出器１０の電流検出値が第１の回転数制御回路１５−１の電流指令値と一致するようにサイリスタ点弧角が調整される。なお、軸発電機５が発電モードで運転されているときの電流検出器１０が検出する電流の向きは、コンバータ８からインバータ９の方向である。
【００３３】
ここで、第１の回転数設定器２２で同期調相機１２の回転数、すなわち電機子電圧の周波数が船内母線２１の電圧の周波数よりも低くなるように設定すると、参考回転数制御回路１５−１（Ａ）の出力は負となり、電流制御回路１５−４には負の電流指令値が入力される。すなわち、インバータ９からコンバータ８の方向へ電流が流れるように制御されるので、軸発電機５は同期電動機として駆動され、主機１の運転を加勢する電動モードとなる。
【００３４】
電動モードにおいて、図３の極性検出回路５０は負の値を検出し、切替スイッチ６０，６２は−側に接続する。インバータ９は固定値回路５７でサイリスタ点弧角が１５０度に固定され、コンバータ８は電流検出器１０に流れる電流値が電流指令値と一致するようにサイリスタ点弧角が調整される。
【００３５】
次に制御装置１５が電気推進用として運転される場合について説明する。この場合、主機１はクラッチ３により主機軸２から切り離された状態にあり、第１、第２の切替スイッチ１５−３，１５−７，および第３、第４の切替スイッチ５２，６１はｂ側に接続される。このとき軸発電機５は、コンバータ８と、位置検出器１６と、回転数検出回路２４と、参考回転数制御回路１５−２（Ａ）と、電流制御回路１５−４と、第２の位相制御回路１５−９でサイリスタモータが構成される。
【００３６】
回転数検出回路２４で検出した軸発電機５の回転数が第２の回転数設定器２３で設定した回転数となるように参考回転数制御回路１５−２（Ａ）で電流指令値を出力する。電流制御回路１５−４に入力する前記の電流指令値は、絶対値回路４４の作用により正となる。したがって、切替スイッチ６０，６２は＋側に接続している。
【００３７】
またコンバータ８とインバータ９の間に流れる電流は、反転回路５１で極性を反転させてから第３の切替スイッチ５２を介して減算回路５３に入力するため、インバータ９からコンバータ８への方向となる。
【００３８】
コンバータ８のサイリスタ点弧角は、第４の切替スイッチ６１がｂ側へ接続しているので、固定値回路５９により１２０度に固定されると共に、第２の切替スイッチ１５−７を介して第２の位相制御回路１５−９に入力する位置検出器１６の検出波形を同期信号としてコンバータ８から軸発電機５を回転させるための交流電圧が出力される。一方、第１の切替スイッチ１５−３からの電流指令値と切替スイッチ５２の出力との偏差を比例増幅回路５４と積分増幅回路５５で増幅し，これらを加算する加算回路５６の出力値が切替スイッチ６０を介して第１の位相制御回路１５−８へ入力され、インバータ９のサイリスタ点弧角は、電流検出器１０の電流検出値が第２の回転数制御回路１５−２の電流指令値となるように調整される。
【００３９】
以上のことから船内母線２１からコンバータとして動作するインバータ９と、インバータとして動作するコンバータ８で周波数変換して軸発電機５へ電力が供給され、軸発電機５はサイリスタモータとして運転することで推進用プロペラ４を駆動でき、主機１が故障などにより停止した非常時に船舶を航行させることができる。
【００４０】
このように、制御装置１５を軸発電用、電気推進用に切替えて軸発電機を発電機として使用したり、非常航行の電気推進用として使用することができるが、切替えるときに次のような問題がある。
【００４１】
図４（ａ）（ｂ）に示す参考回転数制御回路１５−１（Ａ）、１５−２（Ａ）で説明すると、切り替え前の減算回路３０、４０の出力が積分増幅回路３２、４２に蓄積された状態にあり、この状態から制御装置１５が軸駆動用、電気推進用として制御を行うように切り替えられると、電流制御回路１５−４に入力する電流指令値が急激に変化する。
【００４２】
このことにより、軸発電機５の回転数の変動を電気側から助長させたり、同期調相機１２の回転数の変動を電気側から助長させてしまう現象が生じる。
【００４３】
このような現象を回避するために本実施の形態の制御装置では、図４（a）、（b）に示す参考回転数制御回路に代えて図２の回路構成を用いる。参考回転数制御回路と異なる点は積分設定器１５−１０を設け、軸発電用および電気推進用の異なる運転モードに切り替えるときに積分設定器１５−１０の指令に基づき、第１の回転数制御回路１５−１、あるいは第２の回転数制御回路１５−２の出力を他方の回転数制御回路の積分要素に初期値として入力し、切替直後に初期値から開始するように構成したところにある。
【００４４】
図２は、積分設定器１５−１０、第１の回転数制御回路１５−１および第２の回転数制御回路１５−２の詳細を示す制御ブロック図である。図において、ＰＩ制御を行う第１の回転数制御回路１５−１は、図４（ａ）の電流制御回路１５−１（Ａ）に対し、固定値０を出力する固定値回路７０と、第５の切替スイッチ７１とを追加して設けている。
【００４５】
第５の切替スイッチ７１は、第１、第２の切替スイッチ１５−３，１５−７，第３、第４の切替スイッチ５２，６１と同様に、制御装置１５が軸発電用として運転しているときはａ側へ、電気推進用として運転しているときはｂ側へ接続する。
【００４６】
第５の切替スイッチ７１がａ側（軸発電用）に接続しているときは、第１の回転数設定器２２で設定した回転数指令値から回転数検出器１７で検出した同期調相機１２の回転数検出値を減算回路３０で減算した出力が、第５の切替スイッチ７１を介して比例増幅回路３１、積分増幅回路３２に入力されてＰＩ制御を行い、第１の切替スイッチ１５−３を介して電流制御回路１５−４へ出力される。第５の切替スイッチ７１がｂ側（電気推進用）に接続されているときは、固定値回路７０の０が比例増幅回路３１、積分増幅回路３２に入力される。
【００４７】
一方、第２の回転数制御回路１５−２は、図４（ｂ）の参考電流制御回路１５−２（Ａ）に対し、固定値０を出力する固定値回路７２と第６の切替スイッチ７３を追加して設けている。
【００４８】
第６の切替スイッチ７３は、第１、第２の切替スイッチ１５−３，１５−７，第３、第４の切替スイッチ５２，６１と同様に、制御装置１５が軸発電用として運転しているときはａ側へ、電気推進用として運転しているときはｂ側へ接続する。
【００４９】
第６の切替スイッチ７３がｂ側（電気推進用）に接続されているときは、第２の回転数設定回路２３で設定された回転数指令値から回転数検出回路２４で検出した軸発電機５の回転数検出値を減算回路４０で減算したものが、第６の切替スイッチ７３を介して比例増幅回路４１、積分増幅回路４２に入力されて、ＰＩ制御が行なわれ、第１の切替スイッチ１５−３を介して電流制御回路１５−４へ出力される。第６の切替スイッチ７３がａ側（軸発電用）に接続されているときには、固定値回路７２から第６の切替スイッチ７３を介して比例増幅回路４１、積分増幅回路４２に０が入力される。
【００５０】
積分設定器１５−１０は、２個の第７、第８の切替スイッチ７４，７５を接続して構成され、制御装置１５が軸発電用として運転しているときは、各切替スイッチ７４，７５はａ側に、制御装置１５が電気推進用として運転しているときはｂ側に接続される。これにより、制御装置１５が軸発電用として運転しているときは、切替スイッチ７４，７５はａ側に接続されているので、第１の回転数制御回路１５−１側の加算回路３３の出力値は、第１の切替スイッチ１５−３を介して電流制御回路１５−４へ出力されると共に、第７、第８の切替スイッチ７４，７５を介して他方の側の第２の回転数制御回路１５−２の積分要素である積分増幅回路４２へも初期値として入力される。
【００５１】
第２の回転数制御回路１５−２は固定値回路７２から、第６の切替スイッチ７３を介して比例増幅回路４１と積分増幅回路４２に０が入力されているので、加算回路４３の出力値は、第１の回転数制御回路１５−１の加算回路３３の出力値と一致する。
【００５２】
ここで、運転中の主機１をクラッチ３で切り離し、第１、第２の切替スイッチ１５−３，１５−７，第３、第４、第５、第６、第７、第８の切替スイッチ５２，６１，７１，７３，７４，７５をａ側からｂ側へ切り替えると、制御装置１５は、通常時の軸発電用から調査航行時などの電気推進用へと切り替わる。
【００５３】
このとき第２の回転数制御回路１５−２の内部の減算回路４０の出力は、第６の切替スイッチ７３を介して比例増幅回路４１と積分増幅回路４２に入力され、ＰＩ制御が行われるが、この際、積分要素である積分増幅回路４２には、制御装置１５を軸発電用から電気推進用へ切り替える直前の軸発電時の電流指令値を初期値として持っているので、絶対値回路４４の出力である電流指令値は、その初期値から制御を行って電流制御回路１５−４へ出力し、軸発電機５の制御を行うことになる。従って、切り替えに伴って電気推進時の電流指令値が急激に変化せず、船舶を停止させることなく切り替えることができる。
【００５４】
また制御装置１５を電気推進用から軸発電用へ切り替えるときも同様で、切替スイッチ１５−３，１５−７，５２，６１，７１，７３，７４，７５をｂ側からａ側へ切り替えると第１の回転数制御回路１５−１内部の減算回路３０の出力は、第５の切替スイッチ７１を介して比例増幅回路３１と積分増幅回路３２に入力される。
【００５５】
この時、積分要素である積分増幅回路３２には、制御装置１５を電気推進用から軸発電用へと切り替える直前まで第２の回転数制御回路１５−２の加算回路４３から第７、第８の切替スイッチ７４，７５を介して電気推進時の電流指令値が初期値として代入されている。そのため、加算回路３３の出力である電流指令値は、電気推進時の電流指令値を初期値として電流制御回路１５−４へ出力し、同期電動機１２の制御を行うことになるので、電流指令値が急激に変化せず、船舶を停止させることなく切り替えることができる。
【００５６】
このようにして、電流制御回路１５−４への電流指令値を急激に変化させることなく、連続的に軸発電用から電気推進用へ、または電気推進用から軸発電用へ切り替えることができるので、操船できない期間の発生をなくすことができる。
【００５７】
以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１…主機
２…主機軸
３…クラッチ
４…推進用プロペラ
５…軸発電機
６，１３…ＡＶＲ
７…軸発電機の界磁巻線、
８…コンバータ（インバータ）
９…インバータ（コンバータ）
１０…電流検出器
１１…リアクトル
１２…同期調相機
１４…同期調相機の界磁巻線
１５…軸発電用および電気推進用の制御装置
１５−１…回転数制御回路
１５−１（Ａ）…参考回転数制御回路
１５−２…回転数制御回路
１５−２（Ａ）…参考回転数制御回路
１５−３…切替スイッチ
１５−４…電流制御回路
１５−５，１５−６…ＰＬＬ回路
１５−７…切替スイッチ
１５−８，１５−９…位相制御回路
１５−１０…積分設定器
１６…位置検出器
１７…回転数検出器
１８，１９…変圧器
２０…遮断器
２１…船内母線
２２，２３…回転数設定器
２４…回転数検出回路
３０，４０…減算回路
３１，４１…比例増幅回路
３２，４２…積分増幅回路
３３，４３…加算回路
４４…絶対値回路
５０…極性検出回路
５１…反転回路
５２…切替スイッチ
５３…減算回路
５４…比例増幅回路
５５…積分増幅回路
５６…加算回路
５７，５８，５９…固定値回路
６０，６１，６２…切替スイッチ
７４，７５…切替スイッチ
１００…電力変換器
【要約】
【課題】主機軸に連結された軸発電機を、軸発電用と電気推進用とに連続的に切り替えられるようにする。
【解決手段】軸発電機５の回転数を制御する第２の回転数制御回路１５−２と、同期調相機１２の回転数を制御する第１の回転数制御回路１５−１とを、積分設定器１５−１０を介して接続する。積分設定器１５−１０は、制御装置１５を軸発電用から低速航行の電気推進用へ切り替える場合には、切り替わる直前まで第１の回転数制御回路１５−１の出力を第２の回転数制御回路１５−２の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から軸発電機５の回転数制御を開始させる。電気推進用から軸発電用へ切り替えるときは、切り替わる直前まで第２の回転数制御回路１５−２の出力を第１の回転数制御回路１５−１の積分要素に初期値として代入し、切り替え直後に初期値から同期調相機１２の回転数制御を開始させ、出力する電流指令値を急激に変化させない。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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