(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変周波数で可変電圧を必要とするモータを、名目的に設定された電圧および周波数を提供する電源ネットワークに調和させるのに使用できるパワーコンバータであって：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
前記第１の制御装置が、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を使用して、前記第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それによりｄｃリンク電圧要求信号に相当するｄｃリンク電圧の所望のレベルを達成するようになっており；
前記第２の制御装置が、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移されるべき電力のレベルを示唆する電力要求信号並びに前記フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を使用して、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それにより電力および電圧要求信号に相当する電力および電圧の所望のレベルを達成するようになっていることを特徴とするパワーコンバータ。
【請求項２】
第１の制御装置が、モータ内で達成されるべきフラックス（ｆｌｕｘ）の所望のレベルを示唆するフラックス要求信号を使用して第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内で所望のフラックスを達成させるステーター電気量を生じさせるものである請求項１記載のパワーコンバータ。
【請求項３】
第１の制御装置が、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を、ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、モータで達成されるべきトルクの所望のレベルを示唆するトルク要求信号を判定し、更に第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内での所望のトルクを達成させるステーター電気量を生じさせるようになっている請求項１又は２記載のパワーコンバータ。
【請求項４】
前記第１の制御装置が、モータ状態を表すために普通に使用する条件である軸回転速度および加速割合のうち少なくとも一つの条件に従い変化する制御信号を前記第２の制御装置に供給し、この制御信号が第２の制御装置により使用され、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移される電力レベルを制限するようになっている請求項１ないし３のいずれかに記載のパワーコンバータ。
【請求項５】
前記第２の制御装置が、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移される電力レベルを示唆する電力要求信号を、直接軸電流に直交方向の位相となる横軸電流であって、前記電源ネットワーク内で生成する前記横軸電流が所望の前記横軸電流となるように前記第２の活性整流器／逆変換装置に向けた横軸電流要求信号に変換し、
更に前記第２の制御装置が前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、前記電源ネットワークにおいて前記所望の横軸電流（quadrature axis current）を生成するために、多相の活性整流器／逆変換装置のシステムにおける個々の相電圧の大きさと位相と周波数、および、個々の相電流の大きさと位相と周波数のうち少なくとも一つで特定されるフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせるようになっている請求項１ないし４のいずれかに記載のパワーコンバータ。
【請求項６】
前記フィルターの前記ネットワーク端子における電圧から信号が引出されて、そして、前記電力要求信号を横軸電流要求信号に変換するために、その引出された信号で前記電力要求信号を分ける請求項５記載のパワーコンバータ。
【請求項７】
前記第２の制御装置は、所望のｄｃリンク電圧を示唆する更なる前記ｄｃリンク電圧要求信号を使用し、この更なるｄｃリンク電圧要求信号を前記ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、
直接軸電流に直交方向の位相となる横軸電流であって、前記電源ネットワーク内で生成する前記横軸電流が所望の前記横軸電流となるように前記第２の活性整流器／逆変換装置に向けた横軸電流要求信号を前記第２の制御装置で引出す請求項３記載のパワーコンバータ。
【請求項８】
前記第２の制御装置が、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、前記電源ネットワークにおいて前記所望の横軸電流を生成するために、多相の活性整流器／逆変換装置のシステムにおける個々の相電圧の大きさと位相と周波数、および、個々の相電流の大きさと位相と周波数のうち少なくとも一つで特定されるフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせるようになっている請求項７記載のパワーコンバータ。
【請求項９】
電源ネットワーク電力を示唆する信号が、第２の制御装置から第１の制御装置に供給されるようになっている請求項１ないし８のいずれかに記載のパワーコンバータ。
【請求項１０】
電源ネットワーク電力を示唆する信号が第１の制御装置内のｄｃリンク制御装置の出力に加えられ、モータ内のトルクの所望のレベルの判定に使用するようにした請求項９記載のパワーコンバータ。
【請求項１１】
前記第２の制御装置が、前記フィルターの前記ネットワーク端子で達成されるべき電圧のレベルを示唆する電圧要求信号を、前記フィルターの前記ネットワーク端子で測定された電圧フィードバック信号と比較し、横軸電流に直交方向の位相となる直接軸電流であって、前記直接軸電流の要求信号である直接軸電流要求信号を前記第２の活性整流器／逆変換装置のために引き出して、
ついで前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、前記電源ネットワークにおいて所望の前記直接軸電流を生成するフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせるようにした請求項１ないし１０のいずれかに記載のパワーコンバータ。
【請求項１２】
前記第２の制御装置が通常の電源ネットワーク電圧状態に従って前記直接軸電流要求信号を変更させるようになっている請求項１１記載のパワーコンバータ。
【請求項１３】
電力要求信号が電力制御装置により提供されるようになっている請求項１ないし１２のいずれかに記載のパワーコンバータ。
【請求項１４】
モータの可動部分の速度を示唆する速度信号を得るための速度センサーを更に含み、電力制御装置がこの速度信号を用いて電力要求信号を得るようにした請求項１３記載のパワーコンバータ。
【請求項１５】
電力制御装置が、船舶制御システムからの電力要求信号および速度要求信号の一方又は双方を受理するようになっている請求項１３又は１４記載のパワーコンバータ。
【請求項１６】
電源ネットワークの共通供給バスに接続された請求項１ないし１５のいずれかに記載のパワーコンバータを複数、具備してなる配置構成であって、それにより名目的に設定された電圧および周波数を提供するようになっていて、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号が電力管理システムから各パワーコンバータの第２の制御装置に提供されるようにしたことを特徴とする配置構成。
【請求項１７】
個々のパワーコンバータが、関連するフィルターと、共通供給バスとの間に電気的に接続されたステップダウン変圧器を含む請求項１６記載の配置構成。
【請求項１８】
ステーターおよびローターを有するモータと、
このモータのローターにより回転される少なくとも１つの羽根を含むプロペラーアセンブリーと、
請求項１ないし１５のいずれかに記載のパワーコンバータと、
を具備してなる推進ユニット。
【請求項１９】
名目的に設定された電圧および周波数を提供すると共に共通供給バスを有する電源ネットワークと、
複数の請求項１８記載の推進ユニットと、
を具備してなる船舶であって、
この複数の推進ユニットの各パワーコンバータが共通供給バスに接続され、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号が電力管理システムにより提供されるようになっている船舶。
【請求項２０】
可変周波数で可変電圧を必要とするモータを、名目的に設定された電圧および周波数を提供する電源ネットワークに調和させるのに使用することができるパワーコンバータを操作する方法であって、該パワーコンバータが以下の構成からなり：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
上記方法が以下の過程からなるもの：
前記第１の制御装置は、前記第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御するため所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を使用して、
それによりｄｃリンク電圧要求信号に相当するｄｃリンク電圧の所望のレベルを達成すること；
前記第２の制御装置は、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移されるべき電力のレベルを示唆する電力要求信号並びに前記フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を使用して、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それにより電力および電圧要求信号に相当する電力および電圧の所望のレベルを達成することを特徴とするパワーコンバータを操作する方法。
【請求項２１】
モータで達成されるべきフラックスの所望のレベルを示唆するフラックス要求信号を使用して、第１の制御装置により第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それによりモータ内で所望のフラックスを達成させるステーター電気量を生じさせる過程を更に含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
第１の制御装置により、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を、ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、モータで達成されるべきトルクの所望のレベルを示唆するトルク要求信号を判定し、この第１の制御装置は第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内での所望のトルクを達成させるステーター電気量を生じさせる過程を更に含む請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の制御装置が、モータ状態を表すために普通に使用する条件である軸回転速度および加速割合のうち少なくとも一つの条件に従い変化する制御信号を前記第２の制御装置に供給し、ついで、この制御信号が第２の制御装置により使用され、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移される電力レベルを制限するようにした過程を更に含む請求項２０ないし２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の制御装置が、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移される電力レベルを示唆する電力要求信号を、直接軸電流に直交方向の位相となる横軸電流であって、前記電源ネットワーク内で生成する前記横軸電流が所望の前記横軸電流となるように前記第２の活性整流器／逆変換装置に向けた横軸電流要求信号に変換し、
更に前記第２の制御装置が前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、前記電源ネットワークにおいて前記所望の横軸電流を生成するために、多相の活性整流器／逆変換装置のシステムにおける個々の相電圧の大きさと位相と周波数、および、個々の相電流の大きさと位相と周波数のうち少なくとも一つで特定されるフィルター／電源ネットワーク電気量が生じさせる過程を含む請求項２０ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記フィルターの前記ネットワーク端子における電圧から信号が引出されて、そして、前記電力要求信号を横軸電流要求信号に変換するために、その引出された信号で前記電力要求信号を分ける請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の制御装置は、所望のｄｃリンク電圧を示唆する更なる前記ｄｃリンク電圧要求信号を使用し、この更なるｄｃリンク電圧要求信号を前記ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、
直接軸電流に直交方向の位相となる横軸電流であって、始動状態において前記電源ネットワーク内で生成する前記横軸電流が所望の前記横軸電流となるように前記第２の活性整流器／逆変換装置に向けた横軸電流要求信号を前記第２の制御装置で引出する過程を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の制御装置は、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、前記電源ネットワークにおいて前記所望の横軸電流を生成するために、多相の活性整流器／逆変換装置のシステムにおける個々の相電圧の大きさと位相と周波数、および、個々の相電流の大きさと位相と周波数のうち少なくとも一つで特定されるフィルター／電源ネットワーク電気量が生じさせる過程を含む請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
電源ネットワーク電力を示唆する信号を第２の制御装置から第１の制御装置に供給する過程を更に含む請求項２０ないし２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
電源ネットワーク電力を示唆する信号が第１の制御装置内のｄｃリンク制御装置の出力に加えられ、モータ内のトルクの所望のレベルを判定するのに使用する請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の制御装置が、前記フィルターの前記ネットワーク端子で達成されるべき電圧のレベルを示唆する電圧要求信号を、前記フィルターの前記ネットワーク端子で測定された電圧フィードバック信号と比較し、横軸電流に直交方向の位相となる直接軸電流であって、前記直接軸電流の要求信号である直接軸電流要求信号を前記第２の活性整流器／逆変換装置のために引き出して、
ついで前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワーク電圧ディップの状況下で前記電源ネットワーク内において所望の前記直接軸電流を達成するフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせる過程を更に含む請求項２０ないし２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記電源ネットワーク電圧ディップの状況下において、通常の電源ネットワーク電圧状態に従って前記直接軸電流要求信号を前記第２の制御装置により変更する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
電力要求信号が電力制御装置により提供されるものである請求項２０ないし３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
モータの可動部分の速度を示唆する速度信号を得ると共に、電力制御装置がこの速度を使用し、電力要求信号を得る過程を更に含む請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
電力制御装置が、電力要求信号および速度要求信号の一方又は双方を船舶制御システムから受理する過程を更に含む請求項３２又は３３記載の方法。
【請求項３５】
名目的に設定された電圧および周波数を提供する電源ネットワークの共通供給バスに接続された請求項１ないし１５に記載の複数のパワーコンバータを操作する方法であって、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を電力管理システムから各パワーコンバータの第２の制御装置に供給する過程を具備してなる方法。
【請求項３６】
推進ユニットを操作する方法であって、該推進ユニットが、可変周波数で可変電圧を必要とし、ステーターおよびローターを有するモータと、このモータのローターにより回転される少なくとも１つの羽根を含むプロペラーアセンブリーと、名目的に設定された電圧および周波数を提供する電源ネットワークにモータを調和させるパワーコンバータとを具備してなり、該パワーコンバータは以下の構成からなる：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
該方法が、前記推進ユニットの所望の推力の変化に応答して以下の過程を含むことを特徴とするもの：
前記ｄｃリンク電圧が所望のレベルから変化するように前記ｄｃリンクに導入される電力のレベルを変化させるように前記第２の活性整流器／逆変換装置を制御すること；
前記第１の活性整流器／逆変換装置を介してｄｃリンクから十分な電流をモータに供給するよう第１の活性整流器／逆変換装置を制御して前記ｄｃリンク電圧を所望のレベルに回復させ、所望の推力を達成することを特徴とする推進ユニットを操作する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーコンバータに係わり、特に、可変周波数で可変電圧で操作されているモータを、名目的に固定されている電圧および周波数でパワーグリッド又は電源ネットワークに調和させるためのパワーコンバータに関する。本発明は更に、パワーコンバータを電源ネットワークに接続させた状態に保持させ、ネットワークの故障および過渡的状態の間に制御を維持させるようにする特徴を有する。このパワーコンバータは特に船舶推進系統での使用に適しているが、これに限定されるものでもない。
【背景技術】
【０００２】
船舶のプロペラーアセンブリーは一般に、前進および逆方向の双方において可変速度で回転するようになっている。船舶が電気的動力および推進系統を使用する場合、プロペラーアセンブリーを駆動するモータも可変周波数（モータのローターによりプロペラーアセンブリーが直接駆動される場合、周波数はプロペラーアセンブリーの回転速度の略比例するものとなる）および可変電圧（周波数に略比例する）で操作される必要がある。船舶の動力系統は通常、固定した電圧および周波数を有し、従ってパワーコンバータを使用してモータを動力系統に調和させる必要がある。
【０００３】
パワーコンバータは一般に、２つの部材からなっている。すなわち、動力系統（ｐｏｗｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ）からのａｃ動力を、通常に固定されたｄｃ電圧（ｄｃリンク）に調整するためのネットワーク・ブリッジと、このｄｃ電圧をモータのための適当なａｃ電圧に反転させるためのモータブリッジとからなっている。多くの船舶の動力系統はしばしば“ウイーク（ｗｅａｋ）”と呼ばれている。なぜならば、全発電能力が全荷重に略合致するからである。このことは、動力および推進系統に接続された大きな荷重が“オン”に切り換えられたとき、かなりの過渡現象（ディップ（ｄｉｐｓ））が発生するからである。動力系統における如何なるディップ又は故障もネットワーク・ブリッジおよびｄｃ電圧を提供するその操作と干渉することになる。従って、通常は、種々の部材への損傷を回避するためパワーコンバータは“オフ”に切り換えられる。多くの船舶への適用において、パワーコンバータを“オフ”に切り換えることの要求、すなわち関連する推進装置の総体的ロスは許容し難いことと思われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、ディップ又は故障の際においても、動力系統への接続を維持することのできる改良されたパワーコンバータについての必要性が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、可変周波数で可変電圧を必要とするモータを、名目的に固定された電圧および周波数を提供する電源ネットワークに調和させるのに使用できるパワーコンバータを提供するものであり、このパワーコンバータは：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）（ａｃｔｉｖｅ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ／ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
前記第１の制御装置は、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を使用して、前記第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それによりｄｃリンク電圧要求信号に相当するｄｃリンク電圧の所望のレベルを達成するようになっており；
前記第２の制御装置は、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移されるべき電力（又は動力）のレベルを示唆する電力（動力）要求信号並びに前記フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を使用して、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それにより電力および電圧要求信号に相当する電力および電圧の所望のレベルを達成するようになっていることを特徴とする。
【０００６】
このパワーコンバータは、電源ネットワークが正常に操作されて状態において、モータを電源ネットワークに調和させるのに使用することができるが、電源ネットワークにおける故障又は過渡現象のために電源ネットワーク電圧が変化するような状況において操作することができるという特徴を有する。第２の制御装置も第２の活性整流器／逆変換装置を制御し、電源ネットワーク電圧がその正常な状態から外れた場合に、電源ネットワークに対し電圧サポートを提供することができるようになっている。
【０００７】
モータは任意の適当なタイプの回転式又はリニヤーモータであってもよい。例えば、誘導モータ、同期モータ（永久磁石又は従来の巻き線又は超伝導巻き線などの適当な手段により励起されるもの）などを使用することができる。回転式モータの場合、ローターをプロペラーアセンブリー又は過渡現象、故障の間にライドスルー（ｒｉｄｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）を必要とする任意の他の機械的荷重に接続することができる。しかし、この機械的荷重は通常、十分なエネルギー（慣性、運動量などの形で）を保持し、電源ネットワーク（ｓｕｐｐｌｙ  ｎｅｔｗｏｒｋ）からの電力を得ることが出来ない時間において運転を維持しなければならない。リニヤーモータは往復運動を必要とする用途に使用することができよう。
【０００８】
モータが誘導モータである場合、第１の制御装置はモータ内で達成されるべきフラックス（ｆｌｕｘ）の所望のレベルを示唆するフラックス要求信号を使用して第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内で所望のフラックスを達成させるステーター電気量を生じさせる。なお、ここで云う“ステーター電気量”とは多相モータにおける個々の相電圧の大きさ、個々の相電流の大きさ、位相および周波数の任意の全てのものを指す。
【０００９】
第１の活性整流器／逆変換装置における半導体パワースイッチ装置の操作は、従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーに従って得られるゲート駆動制御信号を使用して制御することができる。
【００１０】
第１の制御装置は好ましくは、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を、ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、モータで達成されるべきトルクの所望のレベルを示唆するトルク要求信号を判定する。ついで、この第１の制御装置は第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内での所望のトルクを達成させるステーター電気量を生じさせる。以下に詳述する制御の実施例は、周知で通常使用されている技法であるベクトル制御に基づくものである。しかし、これに代って、この制御の実施のため、任意の他の方法（例えば、デスクリート・タイム・フィールド・オリエンテッド・コントロール（ＤＴ−ＦＯＣ）又は直接トルク制御）をも使用し得ることは明らかであろう。
【００１１】
好ましくは、第１の制御装置は、普通のモータ状態に従って変化する制御信号を第２の制御装置に供給する。ついで、この制御信号は第２のコントローラにより使用され、第２の活性整流器／逆変換装置を介して電源ネットワークからｄｃリンクに移される電力レベルが制限される。従って、この制御信号は、モータがその物理的性能限界（すなわち、モータが既にその最大シャフト速度又は加速の最大割合で操作されているときなど）に達したとき第２の活性整流器／逆変換装置を介してｄｃリンク内に導入される更なる電力を防止するものとなる。
【００１２】
第２の制御装置は好ましくは、第２の活性整流器／逆変換装置を介して電源ネットワークからｄｃリンクに移される電力レベルを示唆する電力要求信号を、電源ネットワーク内で達成されるべき所望の横軸電流（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｘｉｓ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を示唆する第２の活性整流器／逆変換装置のための横軸電流要求信号に変換する。ついで、第２の制御装置が第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワークにおいて所望の横軸電流を達成させるフィルター／電源ネットワーク電気量が生じることになる。ここで云う“フィルター／電源ネットワーク電気量”とは多相活性整流器／逆変換装置システムにおける個々の相電圧の大きさ、個々の相電流の大きさ、位相および周波数の任意の全てのものを指す。“多相”の用語は通常、３相を意味するが、その他の数の相であってもよい。第２の活性整流器／逆変換装置における半導体パワースイッチ装置の操作は従来のＰＷＭストラテジーに従って得られるゲート駆動制御信号を用いて制御される。
【００１３】
電力要求信号は、フィルターのネットワーク端子での電圧から得られる信号により電力要求信号を分割することにより横軸電流要求信号に変換することができる。この信号は好ましくは、フィルターのネットワーク側での３相電圧測定から得られるａｃ電圧の横軸成分であるが、適宜、フィルターされたバージョンであってもよい。
【００１４】
好ましくは、第２の制御装置は、所望のｄｃリンク電圧を示唆する更なるｄｃリンク電圧要求信号を使用し、この更なるｄｃリンク電圧要求信号をｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、電源ネットワークにおいて達成されるべき所望の横軸電流を示唆する第２の活性整流器／逆変換装置についての横軸電流要求信号を判定する。この第２の制御装置はついで、第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワークにおいて所望の横軸電流を達成するフィルター／電源ネットワーク電気量が生じさせる。以下に詳述する制御の実施はベクトル制御に基づくものであり、これは周知で通常使用されている技法である。しかし、これに代って、この制御の実施のため、任意の他の方法（例えば、デスクリート・タイム・フィールド・オリエンテッド・コントロール（ＤＴ−ＦＯＣ）又は直接トルク制御）をも使用し得ることは明らかであろう。
【００１５】
電源ネットワーク電力を示唆する信号は好ましくは、第２の制御装置から第１の制御装置に供給される。電源ネットワーク電力を示唆する信号は第１の制御装置内のｄｃリンク制御装置の出力に加えて、モータ内のトルクの所望のレベルを判定するのに使用することができる。この信号は第１の制御装置に対し事前の警告、つまり、第２の活性整流器／逆変換装置を介して多少の電力がｄｃリンクに導入されるという警告を効果的に提供するものである。ついで、第１の制御装置が始動され、導入電力の量の変化がｄｃリンク電圧内で相応する変化を生じさせる前に、モータ内のトルクの所望のレベルが判定される。これは過渡現象の理由から重要である。
【００１６】
好ましくは、第２の制御装置は、フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧のレベルを示唆する電圧要求信号を、フィルターのネットワーク端子で測定された電圧フィードバック信号と比較して第２の活性整流器／逆変換装置についての直接軸電流要求信号を判定する。ついで第２の制御装置が第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワークにおいて所望の直接軸電流を達成するフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせる。
【００１７】
第２の制御装置は通常の電源ネットワーク電圧状態に従って直接軸電流要求信号を変更させることができる。
【００１８】
電力要求信号は電力制御装置により提供することができる。
【００１９】
パワーコンバータは好ましくは、モータの可動部分（すなわち、回転モータの場合はローターであり、リニアモータの場合はトランスレータである）の速度を示唆する速度信号を得るための速度センサーを更に含む。しかし、場合によっては、速度センサーは速度オブザーバーシステムで置換えてものよい。これは速度信号を得るため第１の活性整流器／逆変換装置への内部信号を使用するものである。電力制御装置は次に、速度信号（速度センサー又は速度オブザーバーシステムから得られる）を使用し、適当な方法で電力要求信号を得る。例えば、速度信号は、電力要求信号対速度のルックアップ表へのポインターとして使用することができる。この速度信号は、１又はそれ以上のフィルター機能により変更して適用可能な任意のシャフト又は動力伝達経路の共鳴を緩衝させる。
【００２０】
電力制御装置は好ましくは、船舶制御システム（自動位置制御定点保持システム（dynamic positioning system）を適宜、有するものでもよい）からの電力要求信号および速度要求信号の一方又は双方を受理する。電力要求信号及び/又は速度要求信号は船舶などの制御レバーから直接提供してもよい。
【００２１】
本発明は更に、上述のように電源ネットワークの共通供給バス（common supply bus）に接続された複数のパワーコンバータを具備してなる配置を提供するものであり、それにより名目的固定電圧および名目的固定周波数を提供するものであり、この場合、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号が電力管理システムから各パワーコンバータの第２の制御装置に提供される。
【００２２】
個々のパワーコンバータは好ましくは、関連するフィルターと、共通供給バスとの間に電気的に接続されたステップダウン変圧器を含むようにする。
【００２３】
このパワーコンバータは特に、船舶で使用するための推進ユニットでの使用に適している。従って、本発明は更に、ステーターおよびローターを有するモータと、このモータのローターにより回転される少なくとも１つの羽根を含むプロペラーアセンブリーと、上述のようなパワーコンバータとからなる推進ユニットを提供するものである。このプロペラーアセンブリーはモータのローターと一体化させることができる。その他、プロペラーアセンブリーは可動シャフトに装着することができ、モータのローターを直接、又はギアボックスを介して間接的に可動シャフトに連結させてもよい。
【００２４】
複数の推進ユニットを船舶に使用してもよい。従って、本発明は更に、名目的固定電圧および名目的固定周波数を提供すると共に共通供給バスを有する電源ネットワークと、上述のような複数の推進ユニットとを具備してなる船舶を提供するものである。この複数の推進ユニットの各パワーコンバータは共通供給バスに接続され、この場合、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号が電力管理システムにより供給される。
【００２５】
本発明は更に、可変周波数で可変電圧を必要とするモータを、名目的固定電圧および名目的固定周波数を提供する電源ネットワークに調和させるのに使用することができるパワーコンバータを操作する方法を提供するものである。ここで、このパワーコンバータは以下の構成からなる。すなわち：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）（ａｃｔｉｖｅ  ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ／ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
ここで、上記方法は以下の過程からなる：
前記第１の制御装置は、前記第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御するため所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を使用して、それによりｄｃリンク電圧要求信号に相当するｄｃリンク電圧の所望のレベルを達成すること；
前記第２の制御装置は、前記第２の活性整流器／逆変換装置を介して前記電源ネットワークから前記ｄｃリンクに移されるべき電力のレベルを示唆する電力要求信号並びに前記フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を使用して、前記第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それにより電力および電圧要求信号に相当する電力および電圧の所望のレベルを達成すること。
【００２６】
この方法は更に、以下に記載の過程を含むものでもよい。
モータで達成されるべきフラックスの所望のレベルを示唆するフラックス要求信号を使用して、第１の制御装置によって第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、それによりモータ内で所望のフラックスを達成させるステーター電気量を生じさせること。
【００２７】
第１の制御装置により、所望のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧要求信号を、ｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、モータで達成されるべきトルクの所望のレベルを示唆するトルク要求信号を判定し、この第１の制御装置は第１の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、モータ内での所望のトルクを達成させるステーター電気量を生じさせること。
【００２８】
第１の制御装置が、普通のモータ状態に従って変化する制御信号を第２の制御装置に供給する。ついで、この制御信号が第２のコントローラにより使用され、第２の活性整流器／逆変換装置を介して電源ネットワークからｄｃリンクに移される電力レベルを制限する。
【００２９】
第２の制御装置により、第２の活性整流器／逆変換装置を介して電源ネットワークからｄｃリンクに移される電力レベルを示唆する電力要求信号を、電源ネットワーク内で達成されるべき所望の横軸電流を示唆する第２の活性整流器／逆変換装置のための横軸電流要求信号に変換し、更に第２の制御装置により第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワークにおいて所望の横軸電流を達成させるフィルター／電源ネットワーク電気量が生じることになる。この電力要求信号は、フィルターのネットワーク端子での電圧から得られる信号により電力要求信号を分割することにより横軸電流要求信号に変換することができる。
【００３０】
第２の制御装置により、所望のｄｃリンク電圧を示唆する更なるｄｃリンク電圧要求信号を使用し、この更なるｄｃリンク電圧要求信号をｄｃリンク電圧フィードバック信号と比較し、始動状態において電源ネットワークにおいて達成されるべき所望の横軸電流を示唆する第２の活性整流器／逆変換装置についての横軸電流要求信号を判定する。この第２の制御装置はついで、第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワークにおいて所望の横軸電流を達成するフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせる。
【００３１】
第２の制御装置は電源ネットワーク電力を示唆する信号を第１の制御装置に供給することができる。電源ネットワーク電力を示唆する信号は第１の制御装置内のｄｃリンク制御装置の出力に加えられ、モータ内のトルクの所望のレベルを判定するのに使用することができる。
【００３２】
第２の制御装置は、フィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧のレベルを示唆する電圧要求信号を、フィルターのネットワーク端子で測定された電圧フィードバック信号と比較して第２の活性整流器／逆変換装置についての直接軸電流要求信号を判定し、ついで第２の活性整流器／逆変換装置の半導体パワースイッチ装置を制御し、電源ネットワーク電圧ディップの状況下で電源ネットワーク内において所望の直接軸電流を達成するフィルター／電源ネットワーク電気量を生じさせる。
【００３３】
電源ネットワークディップの状況との関連で、ここに記載した用語“ディップ”とは、対称的又は非対称的ネットワーク故障状態の結果、又は単に電源ネットワークに接続された大きな誘導部材（例えば変圧器、高調波フィルターなど）の切換えを介して、電源ネットワーク電圧が正常値より下に減少した状況を指すものである。
【００３４】
電源ネットワーク電圧ディップの状況下において、通常の電源ネットワーク電圧状態に従って直接軸電流要求信号をこの第２の制御装置により変更してもよい。
【００３５】
電力要求信号は電力制御装置により提供することができる。
モータの可動部分の速度を示唆する速度信号を得ることができ、電力制御装置はこの信号を使用し、電力要求信号を得る。この速度信号は適当な方法により得ることができ、更に、１又はそれ以上のフィルター機能により変更することができる。更に、この速度信号を使用して適用可能な任意のシャフト又は動力伝達経路の共鳴を緩衝させることができる。
【００３６】
本発明は更に、名目的固定電圧および名目的固定周波数を提供する電源ネットワークの共通供給バスに接続された上述の複数のパワーコンバータを操作する方法を提供するものである。この方法は、各パワーコンバータのフィルターのネットワーク端子で達成されるべき電圧を示唆する電圧要求信号を電力管理システムから各パワーコンバータの第２の制御装置に供給する過程を含む。
【００３７】
本発明は更に、推進ユニットを操作する方法を提供するものであり、この推進ユニットは、可変周波数で可変電圧を必要とし、ステーターおよびロータを有するモータと、このモータのローターにより回転される少なくとも１つの羽根を含むプロペラーアセンブリーと、名目的固定電圧および名目的固定周波数を提供する電源ネットワークにモータを調和させるパワーコンバータとからなる。このパワーコンバータは以下の構成からなる：
前記モータのステーターに電気的に接続され、複数の半導体パワースイッチ装置を含む第１の活性整流器／逆変換装置（インバータ）と；
複数の半導体パワースイッチ装置を含む第２の活性整流器／逆変換装置と；
前記第１の活性整流器／逆変換装置と、第２の活性整流器／逆変換装置との間に接続されたｄｃリンクと；
第２の活性整流器／逆変換装置と、前記電源ネットワークとの間に接続され、ネットワーク端子を含むフィルターと；
前記第１の活性整流器／逆変換装置のための第１の制御装置と；
前記第２の活性整流器／逆変換装置のための第２の制御装置と；
を具備してなり；
該方法が前記推進ユニットの所望の推力の変化に応答して以下の過程を含むことを特徴とする：
前記ｄｃリンク電圧が所望のレベルから変化するように前記ｄｃリンクに導入される電力のレベルを変化させるように前記第２の活性整流器／逆変換装置を制御すること；
前記第１の活性整流器／逆変換装置を介してｄｃリンクから十分な電流をモータに供給するよう第１の活性整流器／逆変換装置を制御して前記ｄｃリンク電圧を所望のレベルに回復させ、所望の推力を達成すること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
パワーコンバータのトポロジー
パワーコンバータの基本的トポロジーを図１および２を参照して概説する。パワーコンバータを電気的船舶用推進システムとの関連で説明するが、その他の用途も可能であることが容易に理解できよう。例えば、パワーコンバータをポンプ、ファン、コンプレッサー又は他の工業的荷重のための駆動システムの一部として使用することができる。
【００３９】
電気的船舶用推進システムのプロペラーアセンブリー２は可変速度ａｃ誘導モータ４のローター（図示しない）により駆動される。このプロペラーアセンブリー２は通常、固定ピッチを有する回転シャフトに装着された多数の羽根からなる。この回転シャフトはモータ４のローターに直接接続されるか、あるいはシャフト速度を調整するのに使用されるギアボックス（図示しない）を介して間接的に接続される。プロペラーアセンブリー２が回転する速度は船舶の速度および推進に要する推力のレベル又は方向に依存する。しかし、回転速度が変化するため、モータ４の端子に適用される電圧および周波数も変化させなければならない。
【００４０】
モータ４の端子は３相モータブリッジ１０のａｃ端子に接続されており、この３相モータブリッジ１０は通常の運転において、ｄｃリンク１２からモータへ電力を供給するインバータとして操作される。このモータブリッジ１０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーを使用して完全に制御、調整される一連の半導体パワースイッチ装置を備えた従来の３相２レベルトポロジーを有する。しかし、実施に際し、このモータブリッジ１０は、３レベル中立点締め付けトポロジー又は多レベルトポロジーなどの任意の適当なトポロジーを有するものでもよい。モータブリッジ１０の半導体パワースイッチ装置を制御するために使用されるゲート駆動コマンド信号の派生（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）については以下に詳述する。
【００４１】
船舶の電源ネットワーク（図２）は、名目的固定された周波数で操作され、ａｃ発電機２８から電力を受理する共通ａｃ供給バス（“バス”とラベルされる）を含む。電力はステップダウン変圧器６を介して供給バスからネットワークブリッジ１４のａｃ端子へ供給され、インダクター１６（および他の可能なフィルター）によりフィルターにかけられる。保護スイッチギア（図示しない）を付加し、供給バスへの信頼性接続を提供し、推進システムを種々の操作上並びに非操作上の要求のため電源ネットワークから分離するようにしてもよい。
【００４２】
通常の運転において、ネットワークブリッジ１４は活性整流器として操作され、電力を供給バスからｄｃリンク１２へ供給する。ネットワークブリッジ１４は、パルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーを使用して完全に制御、調整される一連の半導体パワースイッチ装置を備えたモータブリッジ１０と同様の３相２レベルトポロジーを有する。しかし、実際上、ネットワークブリッジ１４はモータブリッジ１０について先に述べたような任意の適当なトポロジーを有するものであってもよい。モータブリッジ１０のｄｃ入力電圧についての基本的制御はモータブリッジを制御することにより達成される。ネットワークブリッジ１４は２つの基本的目的、すなわち、活性電力およびネットワーク電圧を満たすよう制御される。この制御がどのように達成されるかについての説明を以下に詳述する。
【００４３】
ネットワークブリッジ１４の半導体パワースイッチ装置を制御するために使用されるゲート駆動コマンド信号の派生についても以下に詳述する。
【００４４】
ここに記述したように、活性整流（ネットワークブリッジ１４の操作の主モードとして）は３相ネットワークブリッジのａｃ端子からｄｃリンクへのエネルギーの変換であり、反転（モータブリッジ１０の操作の主モードとして）は３相モータブリッジのｄｃリンクから、そのａｃ端子へのエネルギーの変換である。しかし、モータブリッジ１０を活性整流器として、又、ネットワークブリッジ１４を逆変換装置（インバータ）として操作することが必要な場合又は好ましい場合があることが容易に理解されよう。例えば、船舶がブレーキをかけている場合、推進システムを、復活を支持させるように適応させてもよい。この場合、モータ４は発電モードで操作され、活性整流器として操作されているモータブリッジ１０並びにインバータとして操作されているネットワークブリッジ１４を介して電源ネットワーク（又はダンプレジスター（ｄｕｍｐ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ））に電力を提供するようにしてもよい。
【００４５】
電源ネットワーク電圧ディップが発生する状況下において、反作用性電流を電源ネットワークに提供して電圧ディップの原因を打ち消すため、ネットワークブリッジ１４は活性整流器モードで又は必要に応じてインバータモードで操作させてもよい。
【００４６】
船舶推進システムのトポロジー
先に簡単に説明したように、多数のパワーコンバータを、名目的固定周波数の電源ネットワークの共通ａｃ供給バスに接続させて船舶推進システムを画成することができる。これは図２に模式的に示されている。各パワーコンバータ１ａないし１ｄは関連するフィルター１６ａないし１６ｄ並びにステップダウン変圧器６ａないし６ｄを備えている。
【００４７】
従来の船舶推進システムにおいて、所望の電源ネットワーク電圧が通常、電力管理システム２６により設定され、各発電機２８の自動電圧調節器（ＡＶＲ）３０に供給される。図２に示す配置構成において、電力管理システム２６は更に、電圧要求信号ＶＢＵＳ＊を各パワーコンバータ１ａないし１ｄに供給する。この電圧要求信号ＶＢＵＳ＊は、パワーコンバータの通常の運転において、各フィルター１６ａないし１６ｄのネットワーク端子で達成されるべき所望の電圧を表すものである。
【００４８】
変圧器３２の形態の大きな誘導部材も図２に示すように共通供給バスに接続されている。
【００４９】
モータブリッジの制御
モータブリッジ制御装置１８はゲート駆動コマンド信号をモータブリッジ１０に供給し、これは半導体パワースイッチ装置をオン、オフに切換えさせ、特定の電圧がモータ４の端子に適用されることになる。モータブリッジ制御装置１８は、モータ４内で達成されるべきフラックスの所望のレベルを表すフラックス要求信号Ｆ＊、所望のｄｃリンク電圧を表すｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊、実際のｄｃリンク電圧を示唆するｄｃリンク電圧フィードバック信号ＶＤＣ＿ＦＢ、モータ相電流ＩＵ、ＩＶおよびＩＷの測定から得られる１又はそれ以上のフィードバック信号、並びに電源ネットワーク電力の表示を表す電力フィードホワード信号ＰＯＷＥＲ＿ＦＦに基づいて適用される電圧を選択する。フラックス要求信号Ｆ＊およびｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊は、特定の駆動形態について、通常、一定に設定される。ｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊と、ｄｃリンク電圧フィードバック信号ＶＤＣ＿ＦＢとの間の差が、モータ４についてのトルク要求信号を提供するのに使用される。適当な制御手段、例えばベクトル制御スキームが、得られたトルク要求信号およびフラックス要求信号Ｆを使用してモータブリッジ１０の半導体パワースイッチ装置についての適当なスイッチングパターンを発生させる。
【００５０】
ａｃモータ４が同期式電気機械の場合は、フラックス要求信号Ｆ＊を省略できることが容易に理解されるであろう。この場合、モータブリッジ１０の半導体パワースイッチ装置についてのスイッチングパターンが、得られたトルク要求信号のみに基づいて発生する。
【００５１】
ネットワークブリッジの制御
ネットワークブリッジ制御装置２０はゲート駆動コマンド信号をネットワークブリッジ１４に供給し、これが半導体パワースイッチ装置をオン、オフに切換えさせ、特定の電圧がフィルター端子に適用されることになる。このネットワークブリッジ制御装置２０は、発電機ブリッジ１４を介して共通供給バスからｄｃリンク１２へ移されるべき電力レベルを表し、速度／電力制御装置２４により提供される電力要求信号Ｐ＊、フィルター１６のネットワーク端子で達成されるべき所望の電圧を表し、電力管理システム２６により提供される電圧要求信号ＶＢＵＳ＊、電圧測定ＶＲ、ＶＹおよびＶＢ、（つまり、共通供給バスからネットワークブリッジ１４へ電力を供給するいわゆるレッド（Ｒ）、イエロー（Ｙ）およびブルー（Ｂ）出力ラインを横切って採られる３相電圧測定）およびネットワークブリッジ相電流ＩＲ，ＩＹおよびＩＢの電流測定から得られる１又はそれ以上のフィードバック信号（Ｖ＿ＮＥＴおよびＩ＿ＮＥＴ）および共通供給バスからｄｃリンクへ移される電力レベルを制限するのに使用される制御信号ＩＤＣ＿ＬＩＭに基づいて適用されるべき電圧を選択する。電力要求信号Ｐ＊は通常の横軸ネットワーク電圧ＶＱ＿ＮＥＴに分割され、横軸電流要求信号（すなわち、実際の電流要求信号）が得られる。電力要求信号Ｐ＊は更に電圧要求信号ＶＢＵＳ＊に対して比較され、反作用的電流要求信号が得られる。ベクトル制御スキームなどの適当な制御手段により、この得られた実際の反作用性電流要求信号が使用され、ネットワークブリッジ１４の半導体パワースイッチ装置のための適当なスイッチングパターンが発生することになる。
【００５２】
船舶推進システムの操作
上記船舶推進トポロジーの１つの可能な操作手段は以下の通りである。始動時において、シャフト速度はゼロとし、ネットワークブリッジ制御装置２０に供給されるｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＮＥＴ＊は９５０ボルトに設定される。このｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＮＥＴ＊は始動時においてのみ使用し、通常、特定の駆動形態について一定に設定される。ネットワークブリッジ１４内の半導体パワースイッチ装置が始動され、ネットワークブリッジ制御装置２０の制御下でｄｃリンク電圧（ＶＤＣ）が９５０ボルトに上昇させられる。
【００５３】
同時に、モータブリッジ制御装置１８に適用されるｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊が１０００ボルトに上昇させられる。
【００５４】
船舶推進システムが船舶の推進のための推力を提供する要請を有するものと仮定した場合、モータブリッジ１０内の半導体パワースイッチ装置が始動され、モータブリッジ制御装置１８により直接軸電流（ｄｉｒｅｃｔ  ａｘｉｓ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が制御され、モータ４内の必要なフラックスが達成される。ｄｃリンク電圧はｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊よりも小さい場合、モータブリッジ制御装置１８内のｄｃリンク制御装置（図示しない）がモータ４内でのネガティブ・横軸電流を要求するが（電力をｄｃリンク１２に戻す）、これはブロックされる。なぜならば、プロペラーアセンブリー２のシャフトは回転しておらず、シャフト動力が利用できないからである。
【００５５】
推力要請が船舶推進システムに対してなされたとき、これは電力指示（すなわち、電力要求信号Ｐ＊）として、又は速度指示（すなわち、速度要求信号Ｎ＊）として直接供給される。これら電力指示および速度指示は、船舶のブリッジ上の制御レバーから、若しくは船舶制御システムから直接、速度／電力制御２４へと提供することができる。これらは図１において船舶制御コマンドとして記されている。速度要求信号Ｎ＊は、速度／電力制御２４により電力要求信号Ｐ＊に変換され、これは速度センサー２２により検出されたモータ４の実際の速度Ｎとの関連で、速度制御ループの一部となる。電力要求信号Ｐ＊をネットワークブリッジ制御装置２０に適用することにより、ｄｃリンク電圧が上昇することになる。ｄｃリンク電圧が、ｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊によって設定したレベルに一旦到達すると、モータブリッジ制御装置１８のｄｃリンク制御装置が、ｄｃリンク電圧を所望の設定レベルにて制限しようとしてポジティブ横軸電流を要求し始め、更に、プロペラーアセンブリー２のシャフトを加速し始める。
【００５６】
ｄｃリンク電圧がｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＮＥＴ＊よりも大きくなると、ネットワークブリッジ制御装置２０内の電圧制御が無能となる。
【００５７】
ネットワークブリッジ１４を介する電力移動の大きさは、電力要求信号Ｐ＊からの信号により制限される。
【００５８】
当初の定常状態が一旦達成されると、パワーコンバータが動力学的に操作され、変化する推力要求を調和させる。例えば、上昇推力要求（すなわち、増大する電力要求信号Ｐ＊について）に対しては、ネットワークブリッジ制御装置２０が、ネットワークブリッジ１４を以ってして、電源ネットワークからｄｃリンク１２へより多くの電力を導入するようにさせる。ｄｃリンク１２への電力量の増大は、ｄｃリンク電圧の増大につながることになる。モータブリッジ制御装置１８はこのｄｃリンク電圧の増大に応答して、モータブリッジ１０を以ってして、ｄｃリンク１２からより多くの電力を引出させることになり、新たな定常状態が達成されるまで（すなわち、この場合、電源ネットワークからｄｃリンク１２に供給される電力量は、ｄｃリンクからモータ４に供給される電力量と等しい）、これをモータ４に提供することになる。この定常状態において、ｄｃリンク電圧はｄｃリンク電圧要求信号ＶＤＣ＿ＭＯＴ＊と合致することになる。推力要求を減少させる場合は、反対の制御操作が行われる。
【００５９】
図２に示す電源ネットワークは“弱いネットワーク”である。なぜならば、総発電能力は全荷重に殆ど合致するからである。電源ネットワーク電圧ディップ（例えば、変圧器３２のオンへの切換えにより生じる）の状態において、パワーコンバータがこの減少した電圧を検出する。なお、この電圧減少は、３相電圧測定ＶＲ、ＶＹおよびＶＢから得られるフィードバック信号Ｖ＿ＮＥＴの変化として見ることができる。そして、ネットワークブリッジ制御装置２０が、反作用的電流を共通供給バスへと供給するため、適当な反作用的電流要求信号を設定する。これは変圧器３２により引出されている電流を補償する助けとなり、電源ネットワークにおける電圧を回復させる。
【００６０】
共通供給バス上のどこかできびしい故障が生じ、電源ネットワーク電圧を著しく減少させた場合、パワーコンバータが電力要求信号Ｐ＊をゼロに設定し、反作用的電流を、電源ネットワーク電圧が回復するまで共通供給バスに供給する。（実際上、これは故障が持続する場合に、速度／電力制御２４により供給される電力要求信号Ｐ＊を、ネットワークブリッジ制御装置２０を以ってして効果的に乗り越えることにより達成される）。この間において、ｄｃリンク電圧は、モータブリッジ１０およびプロペラーアセンブリー２と、船舶の運動量の双方の動きにおける運動エネルギーにより維持される。
【００６１】
パワーコンバータの過渡的応答を改善するため、２つの制御信号がモータブリッジ制御装置と、ネットワークブリッジ制御装置との間を通過することになる。具体的に述べると、ネットワークブリッジ制御装置２０はモータブリッジ制御装置１８に電力フィードホワード信号ＰＯＷＥＲ＿ＦＦを提供する。なお、この電力フィードホワード信号は、ネットワークブリッジ１４を介してｄｃリンク１２に送られる電力量を表すものである。従って、電力フィードホワード信号ＰＯＷＥＲ＿ＦＦはモータブリッジ制御装置１８に対し、ｄｃリンク電圧が実際に増加又は減少し始める前に、電力潮流のレベルの変化について事前の通知を提供することになる。モータブリッジ制御装置１８は、ｄｃリンク電流限界を特定する制御信号ＩＤＣ＿ＬＩＭを提供する。この制御信号はネットワークブリッジ制御装置２０に対し、現在のシャフト速度およびモータ４の加速限界に基づいてモータブリッジ１８がどの程度の多くの追加電流を受理できるかについての限界を提供する。
【００６２】
船舶推進トポロジーの実際的手段
船舶推進トポロジーの配置構成は以下のようにして実行することができる。モータブリッジ制御装置１８およびネットワークブリッジ１４はそれぞれ適当な動力定格のＭＶ３０００液体冷却ＤＥＬＴＡインバータモジュールを使用して実施することができる。これは６９０Ｖまでのａｃ電圧で操作するのに適したＩＧＢＴ型電圧源インバータモジュールである。このモータブリッジ制御装置１８およびネットワークブリッジ制御装置２０はそれぞれ、ＰＥＣ制御装置を用いて実施することができる。これはパワーコンバータを実行するのに必要な全ての制御機能および発火パターン発生を提供することができるマイクロプロセッサー型電子プログラマブル・コントローラである。電力管理システムはＡＭＣコントローラ上で実施することができる。これは分配制御システムでの使用に適するよう設計されたマイクロプロセッサー型電子コントローラである。これら製品の全てはＣｏｎｖｅｒｔｅａｍ社（Ｂｏｕｇｈｔｏｎ  Ｒｏａｄ，  Ｒｕｇｂｙ，  Ｗａｒｗｉｃｋｓｈｉｒｅ  ＣＶ２１  １ＢＵ，  英国）から入手することができる。
【００６３】
この制御装置の配置構成は、モータブリッジ制御装置１８からネットワークブリッジ制御装置２０へ、またはその逆方向に送られる制御信号により調整される２つの独立した制御装置を提案するものである。これら制御装置の機能性を１つの物理的制御装置に一体化してもよい。同じく、もしもパワーコンバータの実施上、好便であるならば、この機能性を３つ以上の制御装置にまたがるようにしてもよい。
【００６４】
ここに提案するパワーコンバータは、船舶の主推進駆動装置又はスラスター駆動装置を電源ネットワークに調和させるのに使用することができる。いずれの場合でも、電力（動力）および速度指示を船舶制御システムにより速度／動力制御装置２４に提供することができる。場合によっては、この船舶制御システムは自動位置制御定点保持システムを含むものとし、船舶の船首方向および位置を制御するために指示（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を種々の推進ユニットに提供するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係わるパワーコンバータがモータと、固定周波数電源ネットワークの供給バスとの間の調和にどのように使用されるかを示す模式図。
【図２】本発明に係わるパワーコンバータの多数がどのようにして船舶推進システムの一部としての供給バスに接続されるかを示す模式図。
【符号の説明】
【００６６】
１    パワーコンバータ
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ    パワーコンバータ
２    プロペラーアセンブリー
４    モータ
６    ステップダウン変圧器
１０    モータブリッジ
１２    ｄｃリンク
１４    ネットワークブリッジ
１６    フィルター
１８    モータブリッジ制御装置
２０    ネットワークブリッジ制御装置
２２    速度センサー
２４    速度／動力制御装置
２６    電力管理システム
２８    発電機
３０    自動電圧調節器（ＡＶＲ）
３２    変圧器
【図１】
0005530603.tif 000002
【図２】
0005530603.tif 000003