(57)【要約】  実施形態の船舶推進用電動機駆動装置は、電力変換ユニットと、制御部とを持つ。制御部は、第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる。前記制御部は、前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして、前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する。
2020044458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、船舶を駆動する誘導電動機に供給する電力変換ユニットと、
第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして、前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する、
船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記誘導電動機の回転子の角度に関する第２基準位相の第１時点の値と、前記第２基準位相の前記第１時点よりも後の第２時点の値とに基づいて、前記第２基準位相の変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量と、前記制御状態が前記制動状態に遷移する前の前記第１基準位相とに基づいて、前記第１基準位相を算出する積算部と、
を有する
請求項１に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項３】
前記積算部は、前記制御状態が前記制動状態に遷移する前の前記第１基準位相を、前記第１時点から前記第２時点になるまで保持する保持部を含む、
請求項２に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項４】
前記積算部は、前記変化量算出部が算出した前記変化量と、前記保持部により保持された前記第１基準位相とを加算する第１加算器を含む、
請求項３に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記誘導電動機の制動指令が有効な場合に、前記変化量に代えてゼロ又は微小な固定値を選択し、選択した値を前記積算部に出力する選択部を含む、
請求項２に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記誘導電動機の制動指令に基づいて、前記誘導電動機の回転子の回転速度と、ゼロ又は微小な固定値との何れかを選択する第１選択器と、
前記選択された結果を積分する第１積分器と、
前記誘導電動機の制動指令に基づいて、前記誘導電動機の滑り周波数の推定値と、ゼロ又は微小な固定値との何れかを選択する第２選択器と、
前記選択された結果を積分する第２積分器と、
前記第１積分器による積分結果と、前記第２積分器による積分結果とを加算する第２加算器と、
を備える請求項１に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、船舶推進用電動機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶推進用電動機駆動装置は、電力変換装置から供給される電力によって船舶を駆動する誘導電動機を駆動する。
ところで、上記のような船舶推進用電動機駆動装置では、電動機を一旦制動状態にすると、電動機をすぐに再稼働させることが難しい場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１２−８７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、電動機の再稼働要求に対する応答性を高めることができる船舶推進用電動機駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の船舶推進用電動機駆動装置は、電力変換ユニットと、制御部とを持つ。前記電力変換ユニットは、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、船舶を駆動する誘導電動機に供給する。前記制御部は、第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる。前記制御部は、前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして、前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の電力変換装置の構成図。
【図２】実施形態の実施形態の位相値保持部の構成図。
【図３】実施形態の電動機に対する再稼働制御に係るタイミングチャート。
【図４】第２の実施形態の電動機駆動装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の船舶推進用電動機駆動装置について説明する。なお、以下の説明では、電動機の制御状態を、回転座標系を用いて表す。その回転座標系の座標軸と静止座標系の座標軸とが成す角度を基準位相θｒｅｆ又は位相θとして示す。基準位相θｒｅｆが第１基準位相の一例であり、位相θが第２基準位相の一例である。基準位相θｒｅｆと位相θの違いは後述する。電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。なお、座標変換に係る座標系として直交座標系を例示するが、これに限定されることはなく、上記の直交座標系に代わる座標系が、２つの軸の成分を独立に扱える２つの軸を有する座標系であってもよい。実施形態における微小な固定値には、０が含まれてもよい。なお、本明細書で言う「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。さらに、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。実施形態における「電動機の制動状態」とは、電動機に対してトルクを掛けて電動機を制動させる状態のことである。例えば、上記の状態には、直流制動により生じる場合が含まれる。実施形態における「電動機の再稼働状態」とは、電動機の制動状態から電動機を再び稼働させるようにトルクを掛けて駆動させる状態のことである。実施形態における「制動指令」とは、電動機を制動状態にする要求を示す指令のことである。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態の電動機駆動装置１００の構成図である。図１に示す電動機駆動装置１００は、船舶推進用電動機駆動装置の一例である。
【０００９】
図１に示す電動機駆動システム１は、船舶２に設けられ、船舶２に推力を供給する。電動機駆動システム１は、例えば、電動機２０と、プロペラ５０と、発電機６０と、電動機駆動装置１００と、上位制御装置２００とを備える。
【００１０】
電動機２０は、例えば３相交流型の誘導電動機である。電動機２０の軸２１は、図示されないクラッチ、減速機などを介して主軸５１が連結されている。主軸５１にはプロペラ５０が設けられている。電動機２０には、速度センサ２４が設けられている。速度センサ２４は、電動機２０の軸２１の回転速度を検出して、電動機２０の軸２１の回転速度を示す電動機速度ωＭを出力する。以下の説明における電動機速度ωＭの単位は、（ラジアン／秒）である。
【００１１】
発電機６０は、発電した交流電力を、発電機６０の出力から電動機駆動装置１００に供給する。電動機駆動装置１００は、発電機６０から供給される電力を電動機２０の駆動に利用する。
【００１２】
電動機駆動装置１００は、例えば整流器１０１とインバータ１０２とを備える。
整流器１０１の交流入力には発電機６０が接続されている。整流器１０１の直流出力にはインバータ１０２の直流入力が接続されている。例えば、整流器１０１は、図示しない複数のダイオードを要素に含むブリッジとして形成されている。整流器１０１は、発電機６０から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、整流器１０１の出力からインバータ１０２に供給する。
【００１３】
インバータ１０２は、後述するゲート制御部１４０が生成したゲート信号（ゲート制御信号ＧＣＭ）等によって制御される複数の半導体スイッチ（不図示）を備える。インバータ１０２は、「電力変換ユニット」の一例である。インバータ１０２の交流出力には電動機２０が接続されている。インバータ１０２は、ゲート制御部１４０からの制御により複数の半導体スイッチの導通状態が調整される。インバータ１０２は、整流器１０１側から供給される直流電力を変換することで、３相交流電力を生成する。インバータ１０２は、生成した３相交流電力を電動機２０に供給する。
【００１４】
電動機駆動装置１００は、電動機駆動システム１の状態を検出するための各種検出器として、例えば、電流センサ１０３と、直流電圧検出部１０４とを、さらに備える。電流センサ１０３は、インバータ１０２が電動機２０の巻線（不図示）に供給する電流を検出する。例えば、電流センサ１０３は、３相のうち少なくとも複数の相の相電流を検出する。直流電圧検出部１０４は、整流器１０１とインバータ１０２との間の直流リンク部分の電圧ＶＤＣを検出する。
【００１５】
電動機駆動装置１００は、さらにインバータ制御部１０５（制御部）を備える。インバータ制御部１０５は、例えば、電流制御部１１０と、ゲート制御部１４０とを備える。
【００１６】
なお、インバータ制御部１０５と上位制御装置２００は、例えば、プロセッサを含み、そのプロセッサ（コンピュータ）がプログラムを実行することにより実現される機能部であってもよく、その一部又は全部がハードウェアであってもよい。上記の各部に関する詳細については後述する。
【００１７】
上位制御装置２００は、電動機駆動システム１の各部に関する各種情報を収集する。上位制御装置２００は、各種情報と、予め定められる諸条件とに基づいて、電動機２０を制御して船舶２の推力を調整する。
【００１８】
例えば、上位制御装置２００は、速度指令ω＿ＣＯＭと、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭと、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭとを電動機駆動装置１００に通知する。速度指令ω＿ＣＯＭは、電動機２０の回転子の回転数を指定するための指令値である。ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭは、インバータ１０２をゲートブロックするための指令であり、例えばＨレベルにあるときにゲートブロックの指令を有効とする。直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭは、電動機２０に直流制動を掛けるための指令であり、例えばＨレベルにあるときに直流制動の指令を有効とする。
【００１９】
上位制御装置２００は、回転している電動機２０に制動を掛けた後に、電動機２０の動力を利用する要求（以下、「再稼働要求」と称する）が生じた場合には、再稼働要求を受け付けて、再稼働要求に応じて電動機駆動装置１００を制御する。このような再稼働要求は、船舶２の転回や、船舶２の緊急制動の要求に起因することがある。電動機駆動装置１００は、電動機２０に電気的に制動を掛けた後に、電動機２０が回転している状況にあっても、上記の要求に応じて電動機２０を再稼働させる。これに関する詳細な説明を後述する。
【００２０】
次に、電流制御部１１０の一例について説明する。電流制御部１１０は、例えば、減算器１１５と、速度制御部１１６と、オア回路１１７と、磁束演算部１２１と、除算器１２２と、選択器１２３と、減算器１２４と、Ｑ軸電流制御部１２５と、磁化電流演算部１２６と、選択器１２７Ａ、１２７Ｂと、減算器１２８と、Ｄ軸電流制御部１２９と、直流制動電流指令部１３０と、積分器１３１と、位相値保持部１３２と、座標変換器１３３と、逆座標変換器１３４と、滑り周波数推定部１３５と、積分器１３６と、加算器１３７とを備える。
【００２１】
減算器１１５は、上位制御装置２００から供給される速度指令ω＿ＣＯＭから電動機速度ωＭを減算し、その差分を速度制御部１１６に出力する。
【００２２】
速度制御部１１６は例えば比例積分回路である。速度制御部１１６は、減算器１１５の減算によって導出された差分に基づいて、電動機速度ωＭを速度指令ω＿ＣＯＭに追従させるような算定トルク値Ｔｃａｌを算出する。速度制御部１１６の出力には除算器１２２の第１入力が接続されている。
【００２３】
オア回路１１７は、論理和回路である。オア回路１１７の第１入力には上位制御装置２００からゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭが供給されている。オア回路１１７の第２入力には上位制御装置２００から直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭが供給されている。オア回路１１７は、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭと直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭの論理和をとる。上記論理和を減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭと呼ぶ。オア回路１１７の出力は、選択器１２３の制御入力に接続されている。
【００２４】
磁束演算部１２１の入力には速度センサ２４の出力が接続されている。磁束演算部１２１は、速度センサ２４によって検出された電動機２０の軸２１の速度に対応する電動機速度ωＭに基づいて、電動機２０の磁束の状態を示す磁束Φを導出する。磁束演算部１２１の出力には除算器１２２の第２入力と磁化電流演算部１２６の入力と後述の滑り周波数推定部１３５の第１入力とが接続されている。
【００２５】
除算器１２２は、前述の算定トルク値Ｔｃａｌを、磁束演算部１２１によって導出された磁束Φの値で除算する。除算の結果である商をＱ軸の電流指令値Ｉｑｃと呼ぶ。除算器１２２の出力には選択器１２３の第１入力が接続されている。なお、上記のＱ軸の電流指令値Ｉｑｃの基となる算定トルク値Ｔｃａｌは、電動機速度ωＭと、速度指令ω＿ＣＯＭとに基づいたトルク制御に用いられる要求トルクである。
【００２６】
選択器１２３の第２入力には固定値が供給されている。選択器１２３の制御入力にはオア回路１１７から減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭが供給されている。選択器１２３の出力には減算器１２４の第１入力が接続されている。選択器１２３は、除算器１２２によって導出されたＱ軸の電流指令値Ｉｑｃと固定値とのうちの何れかを、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭに従い選択して、電流基準Ｉｑｒとして減算器１２４に出力する。上記の固定値は、例えば、０又は０近傍の微小値である。このような固定値のことを単に固定値０ということがある。
【００２７】
例えば、電動機２０が稼働状態にある場合を初期状態とする。この場合、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭの信号レベルは、Ｌ（ロー）レベルである。選択器１２３の制御入力はＬレベルになる。この場合に、選択器１２３は、第１入力を選択して、Ｑ軸の電流指令値Ｉｑｃを電流基準Ｉｑｒとして出力する。
【００２８】
その後、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭが発せられて、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭの信号レベルがＨ（ハイ）レベルになる。これにより、選択器１２３の制御入力はＨレベルになる。この場合に、選択器１２３は、第２入力を選択して、固定値０を電流基準Ｉｑｒとして出力する。
【００２９】
減算器１２４は、選択器１２３から出力されたＱ軸の電流基準Ｉｑｒから、座標変換器１３３によって導出されたＱ軸電流Ｉｑを減算し、その減算の結果である差分値ΔＩｑをＱ軸電流制御部１２５に出力する。
【００３０】
Ｑ軸電流制御部１２５は、減算器１２４の減算によって導出された差分値ΔＩｑに基づいてＱ軸の電圧基準Ｖｑｒを導出して、Ｑ軸の電圧基準Ｖｑｒを逆座標変換器１３４のＱ軸入力に出力する。Ｑ軸電流制御部１２５は、比例積分回路を含み、Ｑ軸電流ＩｑがＱ軸の電流基準Ｉｑｒに追従するようにＱ軸の電圧基準Ｖｑｒを制御する。
【００３１】
磁化電流演算部１２６は、磁束演算部１２１によって導出された磁束Φに基づいて、Ｄ軸の電流指令値Ｉｒｕｎを導出し、その導出の結果を選択器１２７Ａの第１入力に出力する。
【００３２】
選択器１２７Ａの第２入力には直流制動電流指令部１３０の出力が接続されている。選択器１２７Ａの制御入力には上位制御装置２００から直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭが供給される。選択器１２７Ａは、Ｄ軸の電流指令値Ｉｒｕｎと、直流制動電流指令部１３０の出力である直流制動電流指令Ｉｂｒｋとのうちの何れかを、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭに従い選択して、選択の結果を電流基準Ｉｄｃとして出力する。上記の直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、電動機２０の直流制動時の電流値を規定する。
【００３３】
例えば、電動機２０が稼働状態にある初期状態の場合、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭはＬレベルである。選択器１２７Ａは、制御入力がＬレベルである場合に、第１入力を選択して、Ｄ軸の電流指令値ＩｒｕｎをＤ軸の電流指令値Ｉｄｃとして出力する。選択器１２７Ａは、制御入力がＨレベルである場合に、第２入力を選択して、直流制動電流指令ＩｂｒｋをＤ軸の電流指令値Ｉｄｃとして出力する。
【００３４】
選択器１２７Ｂの第１入力には選択器１２７Ａの出力が接続されている。選択器１２７Ｂの第２入力には固定値０が供給されている。選択器１２７Ｂの制御入力には上位制御装置２００からゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭが供給される。選択器１２７Ｂの出力には減算器１２８の第１入力が接続されている。選択器１２７Ｂは、Ｄ軸の電流指令値Ｉｒｕｎに基づくＤ軸の電流指令値Ｉｄｃと、直流制動電流指令Ｉｂｒｋとのうちの何れかを、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭに従い選択して、選択の結果を電流基準Ｉｄｒとして出力する。
【００３５】
例えば、前述したように、電動機２０が稼働状態にある初期状態の場合、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭはＬレベルである。選択器１２７Ｂは、制御入力がＬレベルである場合に、第１入力を選択して、Ｄ軸の電流指令値Ｉｄｃを電流基準Ｉｄｒとして出力する。
【００３６】
選択器１２７Ｂは、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭが発せられて制御入力がＨレベルである場合に、第２入力を選択して、固定値０を電流基準Ｉｄｒとして出力する。
【００３７】
減算器１２８の第２入力には座標変換器１３３のＤ軸出力が接続されている。減算器１２８の出力にはＤ軸電流制御部１２９の入力が接続されている。減算器１２８は、選択器１２７Ｂから出力されるＤ軸の電流基準Ｉｄｒから、座標変換器１３３によって導出されたＤ軸電流Ｉｄを減算し、その減算の結果である差分値ΔＩｄを出力する。
【００３８】
Ｄ軸電流制御部１２９の出力には逆座標変換器１３４のＤ軸入力が接続されている。Ｄ軸電流制御部１２９は、差分値ΔＩｄに基づいてＤ軸の電圧基準Ｖｄｒを導出して、Ｄ軸の電圧基準Ｖｄｒを逆座標変換器１３４のＤ軸入力に出力する。例えば、Ｄ軸電流制御部１２９は、比例積分回路を含み、Ｄ軸電流ＩｄがＤ軸の電流基準Ｉｄｒに追従するようにＤ軸の電圧基準Ｖｄｒを制御する。
【００３９】
直流制動電流指令部１３０は、直流制動電流指令Ｉｂｒｋを出力する。直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、直流制動時の電流値を規定する指令値であり、例えば、予め定められた固定値でもよい。この直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、任意の値でもよい。なお、直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値は、固定値に限定されず、調整された値でもよい。例えば、電動機速度ωＭの大きさに応じて直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値を規定してもよい。或いは、上位制御装置２００が出力する値であってもよい。
【００４０】
積分器１３１の入力には速度センサ２４の出力が接続されている。積分器１３１の出力には加算器１３７の第１入力が接続されている。積分器１３１は、電動機速度ωＭに基づいて電動機２０の回転子の電気角θＭを導出する。例えば、積分器１３１は、電動機速度ωＭを時間積分することにより機械角を求め、さらに電動機２０の極数ｐを考慮し電動機２０の回転子の電気角θＭを導出する。
【００４１】
位相値保持部１３２の入力には加算器１３７を経て積分器１３１の出力が接続されている。位相値保持部１３２の制御入力には上位制御装置２００から直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭが供給される。位相値保持部１３２の出力には座標変換器１３３の基準位相入力と逆座標変換器１３４の基準位相入力とが接続されている。
【００４２】
例えば、位相値保持部１３２は、加算器１３７によって導出された位相θを、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベル時は透過的に出力するか、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベル時は位相θを保持して、保持した値を出力する。保持された位相θは、直流制動に利用される。
【００４３】
例えば、電動機２０が稼働状態にある場合、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭは、Ｌレベルである。位相値保持部１３２は、制御入力がＬレベルである場合に第１入力を選択して、加算器１３７によって導出された位相θを基準位相θｒｅｆとして出力する。位相値保持部１３２から出力される基準位相θｒｅｆは、後段の電流座標変換に利用される。
【００４４】
位相値保持部１３２は、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭが発せられて制御入力がＨレベルである場合に、減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭが発せられる直前の位相θを保持して、保持した位相θを基準位相θｒｅｆとして出力する。基準位相θｒｅｆは、例えば０以上２π（ラジアン）未満の範囲内の値をとる。なお、位相値保持部１３２は、基準位相θｒｅｆの値が例えば０以上２π（ラジアン）未満の範囲内になるように、２π（ラジアン）を基準に位相θの値を規格化してもよい。位相値保持部１３２のより具体的な例は後述する。
【００４５】
座標変換器１３３は、電流センサ１０３により検出されたインバータ１０２の３相の出力電流を位相値保持部１３２から出力される基準位相θｒｅｆを基準とした、互いに直交する２軸の電流成分の回転座標系の成分に変換する座標変換器である。ここで、Ｑ軸電流成分Ｉｑは基準位相θｒｅｆと同相成分であり、Ｄ軸電流成分Ｉｄはｑ軸電流成分Ｉｑと直交する成分である。座標変換器１３３のＱ軸出力には減算器１２４の第２入力が接続されている。座標変換器１３３のＤ軸出力には減算器１２８の第２入力が接続されている。
【００４６】
逆座標変換器１３４の出力にはＰＷＭ制御器１４１の入力が接続される。逆座標変換器１３４は、Ｑ軸電流制御部１２５によって導出されたＱ軸電圧基準Ｖｑｒと、Ｄ軸電流制御部１２９によって導出されたＤ軸電圧基準Ｖｄｒと、基準位相θｒｅｆとに基づいて逆座標変換を実施して、３相の電圧指令値Ｖｒを導出する。逆変換は、回転座標系から固定座標系への座標変換である。
【００４７】
前述の滑り周波数推定部１３５の第１入力には、磁束演算部１２１の出力が接続されている。滑り周波数推定部１３５の第２入力には、選択器１２３の出力が接続されている。滑り周波数推定部１３５は、磁束演算部１２１により導出された磁束Φと、選択器１２３から出力される電流基準Ｉｑｒとに基づいて、電動機２０の滑り周波数の推定値を導出する。
【００４８】
積分器１３６は、滑り周波数推定部１３５により導出された滑り周波数の推定値を積分して滑り周波数の位相を滑り量調整値θａｄｊとして出力する。
【００４９】
加算器１３７は、積分器１３１から出力された電動機２０の回転子の電気角θＭと、積分器１３６から出力された滑り量調整値θａｄｊとを加算して位相θを導出し、導出の結果の位相θを位相値保持部１３２に出力する。なお、位相θの値が例えば０以上２π（ラジアン）未満の範囲内になるように、加算器１３７は、２π（ラジアン）を基準に位相θの値を規格化してもよい。
【００５０】
次に、ゲート制御部１４０の一例について説明する。ゲート制御部１４０は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御器１４１（図中の記載はＰＷＭ）と、ＧＢ（Gate Block）制御部１４２（図中の記載はＧＢ）とを備える。
【００５１】
ＰＷＭ制御器１４１の入力には逆座標変換器１３４の出力が接続されている。ＰＷＭ制御器１４１の出力にはＧＢ制御部１４２の入力が接続されている。ＰＷＭ制御器１４１は、逆座標変換器１３４によって導出された電圧指令値Ｖｒに基づいて、インバータ１０２を駆動するためのＰＷＭパルス信号ＧＣを生成する。
【００５２】
ＧＢ制御部１４２の制御入力には上位制御装置２００から減速指令ＤＥＣ＿ＣＯＭが供給される。ＧＢ制御部１４２の出力にはインバータ１０２の入力が接続されている。ＧＢ制御部１４２は、ＰＷＭ制御器１４１によって生成されたＰＷＭパルス信号ＧＣを、インバータ１０２にゲート制御信号ＧＣＭとして供給する。ＧＢ制御部１４２は、予め定められた運転規則に従い、ゲート制御信号ＧＣＭのインバータ１０２への供給を制限する。
【００５３】
図２を参照して、位相値保持部１３２について説明する。図２は、実施形態の位相値保持部１３２の構成図である。例えば、位相値保持部１３２は、離散時間系の状態変数モデルとして形成される。位相値保持部１３２の入力に供給される位相θの今回値をθ＿ｋと示す。ｋは、時系列情報の識別子である。上記の通り、位相θは、電動機２０の回転子の電気角θＭと、滑り量調整値θａｄｊとに基づいて導出される。
【００５４】
位相値保持部１３２は、例えば、変化量算出部１３２１と、切替器１３２２と、積算部１３２３と、を備える。
【００５５】
変化量算出部１３２１は、遅延要素１３２１Ｚと、減算器１３２１Ｄとを備える。
【００５６】
位相値保持部１３２の入力である変化量算出部１３２１の入力は、遅延要素１３２１Ｚの入力と、減算器１３２１Ｄの第１入力とに接続されている。
【００５７】
遅延要素１３２１Ｚは、遅延時間演算子（Ｚ−１）であり、例えば、図示しないラッチインタフェースを含み、入力される信号を０次ホールドする。遅延要素１３２１Ｚは、位相θの今回値θ＿ｋを所定の周期（所定の期間）の間保持する。例えば、位相θを保持した時点（ｋ−１）から時点ｋになるまで遅延要素１３２１Ｚから出力される信号の値は、位相θを保持した時点（ｋ−１）の値（位相θの前回値）になる。「今回値」と「前回値」は、同種の信号についての離散時間系における時系列情報のことである。「今回値」は、「前回値」に対応する時刻（時点）よりも後の時刻（時点）の値のことである。例えば、時点（ｋ−１）から所定時間が経過すると時点ｋになる。時点（ｋ−１）に位相θを保持した結果の値を（θ＿（ｋ−１））で示す。遅延要素１３２１Ｚの出力は、減算器１３２１Ｄの第２入力に接続されている。遅延要素１３２１Ｚによる遅延時間は、位相θの検出処理の１演算周期に設定される。
【００５８】
減算器１３２１Ｄは、遅延要素１３２１Ｚの出力から減算器１３２１Ｄの第２入力に供給される位相θの前回値（θ＿（ｋ−１））を、減算器１３２１Ｄの第１入力に供給される位相θの今回値θ＿ｋから減算する。
【００５９】
減算器１３２１Ｄは、位相θの今回値θ＿ｋから前回値（θ＿（ｋ−１））を減算して、その結果である偏差の今回値Δθ＿ｋを得る。減算器１３２１Ｄの出力、すなわち変化量算出部１３２１の出力は、後述する切替器１３２２の第１入力に接続されている。減算器１３２１Ｄは、偏差の今回値Δθ＿ｋを、減算器１３２１Ｄの出力から切替器１３２２の入力に供給する。
【００６０】
変化量算出部１３２１の上記の演算処理を、次の式（３）に示す。
【００６１】
（Δθ＿ｋ）＝（θ＿ｋ）−（θ＿（ｋ−１））  …（３）
【００６２】
前述したように切替器１３２２の第１入力には、変化量算出部１３２１の出力から偏差の今回値ΔθＭ＿ｋが供給される。切替器１３２２の第２入力には、固定値生成部１３２２Ｆから所望の固定値が供給される。例えば、所望の固定値は、固定値０である。切替器１３２２の制御入力には、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭが供給される。
【００６３】
例えば、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭは、直流制動指令の発令に連動する。直流制動指令が解除されている場合、つまり直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルである場合には、切替器１３２２の制御入力がＬレベルになる。切替器１３２２の制御入力がＬレベルであると、切替器１３２２は、第１入力を選択して、上記の偏差の今回値Δθ＿ｋを出力する。また、直流制動指令が発せられた場合、つまり直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルである場合には、切替器１３２２の制御入力がＨレベルになる。切替器１３２２の制御入力がＨレベルであると、切替器１３２２は、第２入力を選択して、固定値０を出力する。
【００６４】
積算部１３２３は、加算器１３２３Ａと、遅延要素１３２３Ｚと、を備える。
【００６５】
積算部１３２３の入力である加算器１３２３Ａの第２入力は、遅延要素１３２３Ｚの出力に接続されている。加算器１３２３Ａの出力は、積算部１３２３内で遅延要素１３２３Ｚの入力に接続され、さらに積算部１３２３としての出力になる。
【００６６】
加算器１３２３Ａは、位相θの変化量Δθと、後述の遅延要素１３２３Ｚにより保持された基準位相θｒｅｆとを加算する。これにより、加算器１３２３Ａは、位相θの変化量Δθと、保持された基準位相θｒｅｆとを加算して、基準位相θｒｅｆを補正することができる。なお、位相値保持部１３２の遅延要素１３２３Ｚは、保持部の一例である。
【００６７】
遅延要素１３２３Ｚは、遅延時間演算子（Ｚ−１）であり、例えば、図示しないラッチインタフェースを含み、入力される信号を０次ホールドする。加算器１３２３Ａの演算結果Ｙの今回値をＹ＿ｋと定める。遅延要素１３２３Ｚは、加算器１３２３Ａの演算結果Ｙの今回値Ｙ＿ｋを所定の周期（所定の期間）の間保持する。例えば、演算結果Ｙを保持した時点（ｋ−１）から時点ｋになるまで遅延要素１３２３Ｚは、演算結果Ｙ＿（ｋ−１）を保持する。遅延要素１３２３Ｚによる遅延時間は、位相θの検出処理の１演算周期に設定される。
【００６８】
上記の通り、積算部１３２３の入力には、切替器１３２２を経て、変化量算出部１３２１から偏差の今回値Δθ＿ｋ又は固定値生成部１３２２Ｆから固定値０が供給される。
【００６９】
例えば、積算部１３２３の入力に偏差の今回値Δθ＿ｋが供給される場合には、積算部１３２３は、偏差の今回値Δθ＿ｋと、演算結果Ｙ＿（ｋ−１）とを加算して、その結果Ｙ＿ｋを算出する。演算結果Ｙ＿（ｋ−１）が基準位相の前回値（θ＿（ｋ−１））である場合の積算部１３２３の演算処理を、次の式（４）に示す。
【００７０】
（Ｙ＿ｋ）＝（θ＿（ｋ−１））＋（Δθ＿ｋ）  …（４）
【００７１】
上記の式（３）と式（４）に基づいて、次の式（５）を得る。
【００７２】
（Ｙ＿ｋ）＝（θ＿ｋ）  …（５）
【００７３】
上記の式（５）に示すように、積算部１３２３の演算結果（Ｙ＿ｋ）は、位相値保持部１３２の入力に供給された電気角θＭの今回値θ＿ｋになる。
【００７４】
上記の式（３）から式（５）に示す通り、変化量算出部１３２１は、位相θの第１時点の値θ＿（ｋ−１）と、位相θの第１時点よりも後の第２時点の値θ＿ｋとに基づいて、位相θの変化量Δθを算出する。積算部１３２３は、変化量Δθと、制御状態が制動状態に遷移する前の基準位相θｒｅｆとに基づいて、基準位相θｒｅｆを算出する。これにより、平時における基準位相θｒｅｆの位相の連続性が確保される。
【００７５】
また、例えば、積算部１３２３の入力に、固定値０が供給される場合には、積算部１３２３は、固定値０と、演算結果Ｙ＿（ｋ−１）である基準位相の前回値（θ＿（ｋ−１））とを加算して、その結果Ｙ＿ｋを算出する。
【００７６】
固定値０を０とすると、積算部１３２３による上記の演算処理を、次の式（６）に示す。
【００７７】
（Ｙ＿ｋ）＝（θ＿（ｋ−１））＋０＝（θ＿（ｋ−１））  …（６）
【００７８】
上記の式（６）に示されるように、結果Ｙ＿ｋは、前回値（θ＿（ｋ−１））に等しくなる。つまり、遅延要素１３２３Ｚが保持する値は結果Ｙ＿ｋであることから、結果Ｙ＿ｋは不変になる。以下、結果Ｙ＿ｋをθＫと呼ぶ。θＫは、固定値０がゼロであれば不変であり、固定値０が微小値であれば実質的に不変になる。
【００７９】
なお、直流制動指令が中断される場合には、位相値保持部１３２の制御入力がＨレベルからＬレベルに変化する。ここで、直流制動指令が中断される際の位相値保持部１３２の動作を整理する。
【００８０】
位相値保持部１３２は、直流制動指令が発せられて位相値保持部１３２の制御入力がＬレベルからＨレベルになる際に、直流制動指令が発せられる直前の位相θ、つまりθＫを保持する。
【００８１】
位相値保持部１３２は、直流制動指令が発せられて位相値保持部１３２の制御入力がＨレベルに維持されている間、自ら保持しているθＫを基準位相θｒｅｆとして出力する。この期間の基準位相θｒｅｆは、不変になる。
上記の通り、位相値保持部１３２は、制御状態が制動状態に遷移する前の基準位相θｒｅｆを第１時点（ｋ−１）から第２時点（ｋ）になるまで保持する。
【００８２】
なお、位相値保持部１３２は、制御状態が解除される直前まで基準位相θｒｅｆを保持することから、制動状態が解除される直前の基準位相θｒｅｆと、制動状態が解除された直後の基準位相θｒｅｆの位相の連続性が確保される。
【００８３】
例えば、先のｋが示す時点より十分後の時点をｋ’で示す。直流制動指令が中断されて制御入力がＨレベルからＬレベルに変化すると、切替器１３２２の第１入力が選択される。これが、ｋ’の時点で実施されたとすると、積算部１３２３の入力には、切替器１３２２の出力から固定値０に代わり偏差の今回値（Δθ＿ｋ’）が供給される。通常ｋ’が示す時点は、先のｋが示す時点より十分に後になる。制御入力がＨレベルの間一定の値に保たれていた基準位相θｒｅｆと、実際の電動機２０の電動機速度ωＭに基づいて生成される位相θとが乖離することがある。なお、インバータ制御部１０５は、基準位相θｒｅｆと上記の位相θとの間に差が生じたまま、ゲート制御信号ＧＣＭをインバータ制御部１０５からインバータ１０２に供給する。基準位相θｒｅｆと位相θとの間に差が生じたまま、インバータ１０２によって電動機２０が駆動される。この基準位相θｒｅｆと位相θとの間に差が生じた状態は継続する。
【００８４】
図３を参照して、電動機２０に対する再稼働制御について説明する。図３は、実施形態の電動機２０に対する再稼働制御に係るタイミングチャートである。この図の上から順に、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭと、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭと、Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒと、基準位相θｒｅｆと、電動機２０のＵ相の電流ＩＵとが示されている。基準位相θｒｅｆは、周期性を有する三角波であり、例えば、その値は０から２π（ラジアン）の間で変化する。
【００８５】
この図に示す時刻ｔ０から時刻ｔ１までの初期状態は、インバータ１０２が電動機２０を駆動させている状態にある。例えば、上位制御装置２００によりゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭと直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭの双方がＬレベルに維持される。Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒとして規定される電流値は、磁化電流演算部１２６によって生成されたＤ軸の電流指令値Ｉｄｃになっている。基準位相θｒｅｆは、位相θと滑り量調整値θａｄｊとに基づいた周期で周期的に変化している。これにより、Ｄ軸の電流指令値Ｉｄｃに応じた出力電流がインバータ１０２から流れる。例えば、電動機２０のＵ相に交流電流の電流ＩＵが流れている。図示しないＶ相の電流ＩＶとＷ相の電流ＩＷは、Ｕ相の電流ＩＵとは位相が異なるが、同等の振幅値の電流になる。なお、以下の制御の過程で各相の電流値が変化するタイミングは同期する。
【００８６】
時刻ｔ１になると、例えば、電動機２０の回転子の速度を低減するように、上位制御装置２００からゲートブロック指令が発せられて、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭがＨレベルになる。
【００８７】
ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭがＨレベルになると、選択器１２３と、選択器１２７Ｂは、それぞれ第２入力を選択する。すると、選択器１２７Ｂによって選択されたＤ軸の電流基準Ｉｄｒは、固定値０になる。Ｄ軸電流制御部１２９は、固定値０になったＤ軸の電流基準Ｉｄｒに追従するようにＤ軸電圧基準Ｖｄｒを生成する。上記の場合、選択器１２３によって選択されたＱ軸の電流基準Ｉｑｒも、固定値０になる。Ｑ軸電流制御部１２５は、固定値０になったＱ軸の電流基準Ｉｑｒに追従するようにＱ軸電圧基準Ｖｑｒを生成する。
【００８８】
逆座標変換器１３４は、固定値０のＱ軸電圧基準Ｖｑｒと、固定値０のＤ軸電圧基準Ｖｄｒと、基準位相θｒｅｆとに基づいてＤＱ逆変換を実施して、電圧指令値Ｖｒを導出する。これにより、逆座標変換器１３４は、インバータ１０２の出力電流を０にするような電圧指令値Ｖｒを、逆座標変換器１３４からＰＷＭ制御器１４１に供給する。
【００８９】
ＧＢ制御部１４２は、上位制御装置２００のゲートブロック指令に応じて、ゲート制御信号ＧＣＭのインバータ１０２への供給を制限する。これにより、インバータ１０２の変換動作が停止される。よって、ゲートブロックにより、インバータ１０２の出力電流は略零となる（図３中の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間のＩＵに相当）。したがって座標変換器１３３の出力であるＱ軸電流ＩｑとＤ軸電流Ｉｄも略零となる。よって、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭがＨレベルの期間に、固定値０がＱ軸電流制御部１２５とＤ軸電流制御部１２９とに供給されることにより、Ｑ軸電流制御部１２５とＤ軸電流制御部１２９における積分演算の結果の積分値が次第に増加して、飽和することを抑制できる。
【００９０】
上記の状態は、時刻ｔ２まで続く。なお、インバータ１０２からの動力が立たれた電動機２０は、フリーランの状態にある。電動機２０の電動機速度ωＭは、徐々に低下する。
【００９１】
時刻ｔ２になると、上位制御装置２００は、ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭをＬレベルにして、ゲートブロック指令を中断する。ゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭがＬレベルになったことにより、ＧＢ制御部１４２は、インバータ１０２内のスイッチング素子へゲート制御信号ＧＣＭの出力を許可する。
【００９２】
さらに、時刻ｔ２において、上位制御装置２００は、直流制動指令を発し、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭのレベルを、ＬレベルからＨレベルに変える。直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルになると、前述の通り、位相値保持部１３２は、直流制動指令が発せられる直前の位相θの今回値θ＿ｋ、つまりθＫを保持する。これにより基準位相θｒｅｆがθＫに固定され、電動機２０に対して直流制動が掛けられる。
また、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルになると、選択器１２７Ａは、直流制動電流指令ＩｂｒｋをＤ軸の電流指令値Ｉｄｃとして出力する。
【００９３】
また、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルになるため、選択器１２３は、Ｑ軸の電流指令値Ｉｑｃに代えて、固定値０を出力する。
【００９４】
上記のようにゲートブロックＧＢ＿ＣＯＭがＬレベルになったことにより、選択器１２７Ｂは、第１入力を選択する。なお、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルであるため、選択器１２７Ａは、直流制動電流指令ＩｂｒｋをＤ軸の電流指令値Ｉｄｃとして出力する。また、選択器１２７Ｂは、固定値０に代えて、選択器１２７Ａを介して選択器１２７Ｂの第１入力に供給される直流制動電流指令Ｉｂｒｋを出力する。
【００９５】
インバータ制御部１０５は、直流制動電流指令Ｉｂｒｋに基づいたゲート制御信号ＧＣＭを、インバータ制御部１０５からインバータ１０２に供給する。インバータ１０２の出力電流は、直流制動電流指令Ｉｂｒｋによって指定される電流値の直流になる。これにより直流制動が作用して、電動機速度ωＭの減速傾向が強まり、電動機速度ωＭがさらに低下する。
【００９６】
時刻ｔ３になると、上位制御装置２００は、電動機２０の稼働を要求する指令を受けて、直流制動指令を中断し、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭをＨレベルからＬレベルに変える。
【００９７】
位相値保持部１３２は、位相値保持部１３２の制御入力である直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルになると、直流制動指令が発せられる直前の位相θの今回値θ＿ｋ、つまりθＫの保持を中断して、今回値θ＿ｋに対する積算を再開して、積算値に基づいた基準位相θｒｅｆを出力する。通常、変化量算出部１３２１により算出される偏差の今回値Δθ＿ｋは、０ではない値になる。また、位相値保持部１３２が保持していたθＫの値は、積算の再開時点の電動機速度ωＭに基づいて算出される位相θの値とは異なるものになる。なお、位相値保持部１３２が保持していたθＫの値と、積算の再開時点の電動機速度ωＭに基づいて算出される位相θの値との差が生じているが、位相値保持部１３２は、今回値θ＿ｋに対して今回値Δθ＿ｋを加算する積算を再開して、その積算の結果を基準位相θｒｅｆにする。すなわち位相値保持部１３２は、基準位相θｒｅｆを急変させることなく、連続的に変化させることができる。
【００９８】
上記の時刻ｔ３以降、基準位相θｒｅｆは、電動機２０の電動機速度ωＭと滑り周波数の推定値が見込まれた周期になる。
【００９９】
また、時刻ｔ３において、インバータ制御部１０５は、速度指令ω＿ＣＯＭに基づいた速度で電動機２０を稼働させるようにインバータ１０２を制御する。電動機２０に流れる電流は、直流制動中に流れていた直流の値から、速度指令ω＿ＣＯＭに基づいた電流の値に変化する。
【０１００】
上記のように、電動機駆動装置１００は、直流制動中にあった電動機２０を停止させることなく再稼働させることができる。
【０１０１】
上記の実施形態によれば、インバータ制御部１０５は、基準位相θｒｅｆ（第１基準位相）に基づいてインバータ１０２を制御することで電動機２０を稼働させ、回転している電動機２０を直流制動によって制動させる。インバータ制御部１０５は、電動機２０を直流制動によって制動させる制動状態から電動機２０を再稼働させる再稼働状態にインバータ１０２の制御状態を遷移させる場合に、直流制動中の基準位相θｒｅｆを再稼働時の基準位相θｒｅｆの初期値にして、再稼働後の基準位相θｒｅｆを生成する。
【０１０２】
インバータ制御部１０５は、制御状態が制動状態に遷移する前の基準位相θｒｅｆに少なくとも基づいて、再稼働時の基準位相θｒｅｆを生成することにより、再稼働時の基準位相θｒｅｆの連続性を保つように基準位相θｒｅｆを生成する。インバータ制御部１０５は、直流制動中の基準位相θｒｅｆと再稼働後の基準位相θｒｅｆの連続性を保つことで、回転している電動機２０を再稼働させる制御の安定度を高めることが可能になる。
【０１０３】
インバータ制御部１０５は、直流制動中の電動機２０の回転が停止した状態にあるか否かを問わずに、電動機２０を稼働させるようにインバータ１０２を制御してもよい。これにより、インバータ制御部１０５は、電動機２０の再稼働要求に対する応答の安定性を高めることを可能にする。
【０１０４】
また、切替器１３２２は、電動機２０の制動指令が有効である場合であって、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルである場合に、変化量Δθに代えて固定値０を選択し、選択した値を積算部１３２３に出力する。これにより、切替器１３２２は、電動機２０の制動指令が有効な場合に、Ｈレベルの直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭに基づいて、変化量Δθに代えて固定値０を積算部１３２３に出力し、積算部１３２３が保持する値の変化を抑制させることができる。
【０１０５】
（第２の実施形態）
図４は、実施形態の電動機駆動装置１００Ａの構成図である。図４に示す電動機駆動装置１００Ａは、船舶推進用電動機駆動装置の一例である。
【０１０６】
電動機駆動システム１Ａにおける電動機駆動装置１００Ａと、インバータ制御部１０５Ａと、電流制御部１１０Ａは、前述の電動機駆動システム１における電動機駆動装置１００と、インバータ制御部１０５と、電流制御部１１０とにそれぞれ対応する。
【０１０７】
図４に示す電流制御部１１０Ａには、図１に示す電流制御部１１０に対する幾つかの相違点がある。以下、これについて順に説明する。
【０１０８】
第１の相違点は、電流制御部１１０Ａは、図１における位相値保持部１３２を備えない。これに代えて、加算器１３７は、位相θを基準位相θｒｅｆとして出力して、基準位相θｒｅｆを座標変換器１３３および逆座標変換器１３４に供給する。
【０１０９】
第２の相違点は、電流制御部１１０Ａがさらに選択器１３２Ａと選択器１３２Ｂとを備える。積分器１３１の前段に選択器１３２Ａが設けられ、積分器１３６の前段に選択器１３２Ｂが設けられている点がある。選択器１３２Ａの第１入力には速度センサ２４の出力が接続され、選択器１３２Ａの第２入力には固定値０が供給される。選択器１３２Ｂの第１入力には滑り周波数推定部１３５の出力が接続され、選択器１３２Ｂの第２入力には固定値０が供給される。
【０１１０】
第３の相違点は、選択器１３２Ａと選択器１３２Ｂの制御入力信号には直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭが使用される点である。直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルの場合には、選択器１３２Ａと選択器１３２Ｂは、ともに第１入力を選択する。直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルの場合には、選択器１３２Ａと選択器１３２Ｂは、ともに第２入力を選択する。
【０１１１】
上記以外は図１と同様である。
【０１１２】
上記のように構成することで、例えば、電動機２０が稼働状態にある場合、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭは、Ｌレベルである。積分器１３１は、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルである場合には、電動機速度ωＭに基づいて電動機２０の回転子の電気角θＭを導出する。積分器１３１は、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルである場合には、固定値０を入力値とする積分の結果を電動機２０の回転子の電気角θＭとして出力する。
【０１１３】
選択器１３２Ｂは、選択器１３２Ｂの制御入力がＬレベルである場合に、第１入力を選択して、滑り周波数推定部１３５の出力値を出力する。選択器１３２Ｂは、制御入力がＨレベルである場合に、第２入力を選択して、固定値０を出力する。
【０１１４】
図４に示す実施の形態についても、図３のタイミングチャートを適用できる。
よって、積分器１３１は、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルである場合には、電動機速度ωＭを積分して電気角θＭを出力する。積分器１３６は、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルである場合には、滑り周波数推定部１３５により導出された滑り周波数の推定値を積分して、滑り周波数の位相を滑り量調整値θａｄｊとして出力する。よって時刻ｔ０から時刻ｔ２までは、第１の実施形態の場合と同様に、電気角θＭと滑り量調整値θａｄｊの和の値が基準位相θｒｅｆとして出力される。また、時刻ｔ２において直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨレベルに変化すると、積分器１３１および積分器１３６は、固定値０が入力されるため、それぞれが直前の結果を保持することとなる。したがって時刻ｔ２から時刻ｔ３までの直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＨである期間は積分器１３１および積分器１３６の出力は変化しない。よって、積分器１３１の出力と積分器１３６の出力の和である加算器１３７の出力である基準位相θｒｅｆも一定である。
【０１１５】
次に時刻ｔ３において直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルに復帰すると、再び積分器１３１は、直流制動指令ＤＣＢ＿ＣＯＭがＬレベルである期間に、電動機速度ωＭを積分して電気角θＭを出力する。また積分器１３６は、滑り周波数推定部１３５により導出された滑り周波数の推定値を積分して、滑り周波数の位相を滑り量調整値θａｄｊとして出力する。この場合、積分器１３１と積分器１３６からそれぞれ出力される値は、時刻ｔ３直前と時刻ｔ３以降で急変することなく連続する。よって、積分器１３１の出力と積分器１３６の出力の和である加算器１３７の出力である基準位相θｒｅｆも、上記と同様に急変することなく連続する。時刻ｔ３以降は加算器１３７によって、電動機速度ωＭの積分値である位相θＭと、滑り周波数の推定値の積分値との加算が再開する。よって時刻ｔ３以降の基準位相θｒｅｆの周期は、電動機２０の電動機速度ωＭと滑り周波数の推定値とが見込まれた周期になる。
【０１１６】
よって、本実施形態においてもインバータ制御部１０５は、制御状態が制動状態に遷移する前の基準位相θｒｅｆに少なくとも基づいて、再稼働時の基準位相θｒｅｆを生成することにより、再稼働時の基準位相θｒｅｆの連続性を保つように基準位相θｒｅｆを生成ことができる。インバータ制御部１０５は、直流制動中の基準位相θｒｅｆと再稼働後の基準位相θｒｅｆの連続性を保つことで、回転している電動機２０を再稼働させる制御の安定度を高めることが可能になる。これにより、インバータ制御部１０５は、電動機２０の再稼働要求に対して安定に応答することを可能にする。
【０１１７】
上記の実施形態のインバータ制御部１０５、１０５Ａは、その少なくとも一部を、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部で実現してもよく、全てをＬＳＩ等のハードウェア機能部で実現してもよい。
【０１１８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、インバータ１０２と、インバータ制御部１０５とを持つ。インバータ１０２は、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、インバータ１０２の出力から、船舶を駆動する電動機２０に供給する。インバータ制御部１０５は、基準位相θｒｅｆに基づいてインバータ１０２を制御することで電動機２０を稼働させ、回転している電動機２０を直流制動によって制動させる。インバータ制御部１０５は、電動機２０を直流制動によって制動させる制動状態から電動機２０を再稼働させる再稼働状態にインバータ１０２の制御状態を遷移させる場合に、直流制動中の基準位相θｒｅｆを再稼働時の基準位相θｒｅｆの初期値にして、再稼働後の基準位相θｒｅｆを生成する。これにより、インバータ制御部１０５は、電動機２０の再稼働要求に対する応答性を高めることを可能にする。
【０１１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【０１２０】
例えば、船舶２として、少なくとも電動機２０を推進用の動力源として利用する電気推進構造の一例としてアジマスラスター（azimuth thruster)が挙げられる。
【０１２１】
なお、上記の実施形態において、船舶２として、少なくとも電動機２０を推進用の動力源として利用する電気推進構造を備えるものを例示したが、これに制限されない。例えば、船舶２は、エンジンと電動機２０とを備え、それぞれを推進用の動力源として利用するハイブリッド型の電気推進構造を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ…電動機駆動システム、２…船舶、２０…電動機、５０…プロペラ、５１…主軸、６０…発電機、１００、１００Ａ…電動機駆動装置（船舶推進用電動機駆動装置）、１０１…整流器、１０２…インバータ（電力変換ユニット）、１０５、１０５Ａ…インバータ制御部（制御部）、１１０、１１０Ａ…電流制御部、１３０…直流制動電流指令部、１３１…積分器（第１積分器）、１３６…積分器（第２積分器）、１３２…位相値保持部、１３２１…変化量算出部、１３２２…切替器（選択部）、１３２３…積算部、１３２３Ａ…加算器（第１加算器）、１３２３Ｚ…遅延要素、１３２Ａ…選択器（第１選択器）、１３２Ｂ…選択器（第２選択器）、１３５…滑り周波数推定部、１３７…加算器（第２加算器）、１４０…ゲート制御部、２００…上位制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、船舶を駆動する誘導電動機に供給する電力変換ユニットと、
第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記誘導電動機の回転子の角度に関する第２基準位相に基づいて、前記第２基準位相の変化量を算出する変化量算出部と、
前記誘導電動機の制動指令が無効な場合に前記第２基準位相の変化量を選択し、前記誘導電動機の制動指令が有効な場合にゼロ又は微小な固定値を選択し、前記選択した値を出力する選択部と、
前記選択部によって選択された値と、前記誘導電動機の制御状態が前記誘導電動機を制動させる制動状態に遷移する前の前記第１基準位相とに基づいて、前記第１基準位相を算出する積算部と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして前記積算部によって前記第２基準位相の変化量を積算させることで、前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する、
船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項２】
前記変化量算出部は、
前記誘導電動機の回転子の角度に関する第２基準位相の第１時点の値と、前記第２基準位相の前記第１時点よりも後の第２時点の値とに基づいて、前記第２基準位相の変化量を算出する
請求項１に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項３】
前記積算部は、前記制御状態が前記制動状態に遷移する前の前記第１基準位相を、前記第１時点から前記第２時点になるまで保持する保持部を含む、
請求項２に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項４】
前記積算部は、前記変化量算出部が算出した前記第２基準位相の変化量と、前記保持部により保持された前記第１基準位相とを加算する第１加算器を含む、
請求項３に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項５】
直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、船舶を駆動する誘導電動機に供給する電力変換ユニットと、
第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記誘導電動機の制動指令に基づいて、前記誘導電動機の回転子の回転速度と、ゼロ又は微小な固定値との何れかを選択する第１選択器と、
前記第１選択器によって選択された結果を積分する第１積分器と、
前記誘導電動機の制動指令に基づいて、前記誘導電動機の滑り周波数の推定値と、ゼロ又は微小な固定値との何れかを選択する第２選択器と、
前記第２選択器によって選択された結果を積分する第２積分器と、
前記第１積分器による積分結果と、前記第２積分器による積分結果とを加算して、前記第１基準位相を生成する第２加算器と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する、
船舶推進用電動機駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記誘導電動機の制動指令に基づいて直流制動を指令する期間に、前記第１選択器と前記第１選択器に、前記ゼロ又は微小な固定値を選択させる、
請求項５に記載の船舶推進用電動機駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
実施形態の船舶推進用電動機駆動装置は、電力変換ユニットと、制御部とを持つ。前記電力変換ユニットは、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、船舶を駆動する誘導電動機に供給する。前記制御部は、第１基準位相に基づいて前記電力変換ユニットを制御することで前記誘導電動機を稼働させ、回転している前記誘導電動機を直流制動によって制動させる。前記制御部は、変化量算出部と、選択部と、積算部とを備える。変化量算出部は、前記誘導電動機の回転子の角度に関する第２基準位相に基づいて、前記第２基準位相の変化量を算出する。選択部は、前記誘導電動機の制動指令が無効な場合に前記第２基準位相の変化量を選択し、前記誘導電動機の制動指令が有効な場合にゼロ又は微小な固定値を選択し、前記選択した値を出力する。積算部は、前記選択部によって選択された値と、前記誘導電動機の制御状態が前記誘導電動機を制動させる制動状態に遷移する前の前記第１基準位相とに基づいて、前記第１基準位相を算出する。前記制御部は、前記誘導電動機を前記直流制動によって制動させる制動状態から前記誘導電動機を再稼働させる再稼働状態に前記電力変換ユニットの制御状態を遷移させる場合に、前記直流制動を解除する直前の前記第１基準位相を前記再稼働時の前記第１基準位相の初期値にして前記積算部によって前記第２基準位相の変化量を積算させることで、前記再稼働後の前記第１基準位相を生成する。
【国際調査報告】
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