(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶（１）の自動船位保持のための電力システム（３）であって、該電力システム（３）は、
第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）、
第２の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ２）、
バッテリユニット（１１）、及び
前記バッテリユニット（１１）から前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニット（９）を備え、
前記電力システムの第１の動作状態においては、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）のみが、前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成され、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）が不具合に陥っている第２の動作状態においては、前記第２の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ２）が、前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成され、前記コンバータユニット（９）は、前記第１の動作状態から前記第２の動作状態への遷移の間に前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成される電力システム（３）。
【請求項２】
前記第１の動作状態は、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）が通常動作モードの状態である、請求項１に記載の電力システム（３）。
【請求項３】
バス（１３）を備え、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）および前記第２の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ２）は、前記バス（１３）に接続可能であり、前記コンバータユニット（９）は、前記バス（１３）および前記バッテリユニット（１１）に接続可能である、請求項１または２に記載の電力システム（３）。
【請求項４】
回転変流機（１２）を備え、前記コンバータユニット（９）は、前記回転変流機（１２）を介して前記バス（１３）に接続可能である、請求項３に記載の電力システム（３）。
【請求項５】
前記回転変流機（１２）は、前記回転変流機（１２）の回転シャフト（１５−１）を介して電気的に接続された、発電機（１７）および誘導機（１５）を備える、請求項４に記載の電力システム（３）。
【請求項６】
前記発電機（１７）はＭＶ同期発電機である、請求項５に記載の電力システム（３）。
【請求項７】
前記誘導機（１５）はＬＶ誘導機である、請求項５または６に記載の電力システム（３）。
【請求項８】
前記誘導機（１５）は前記コンバータユニット（９）に接続可能であり、前記発電機（１７）は前記バス（１３）に接続可能である、請求項５から７のいずれか一項に記載の電力システム（３）。
【請求項９】
前記コンバータユニット（９）は、電力システム周波数が所定の閾値未満であるときに、前記船舶（１）に電力を供給するように適合されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力システム（３）。
【請求項１０】
前記コンバータユニット（９）は、前記誘導機（１５）の回転速度を制御するための可変周波数ドライブ装置を備える、請求項５または７に記載の電力システム（３）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも２つの電力システム（３）と、少なくとも１つのバス連絡器（Ｄ）とを備える区分型電力システム（２）であって、前記少なくとも２つの電力システム（３）は、前記少なくとも１つのバス連絡器（Ｄ）によって接続可能である区分型電力システム（２）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の区分型電力システム（２）を備える船舶（１）。
【請求項１３】
第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）と、第２の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ２）と、バッテリユニット（１１）と、前記バッテリユニット（１１）から船舶（１）へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニット（９）とを備えた電力システム（３）を備えた船舶（１）の自動船位保持方法であって、前記電力システムの第１の動作状態においては、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）のみが、前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成され、前記第１の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ１）が不具合に陥っている第２の動作状態においては、前記第２の燃焼機関駆動式発電機（Ｇ２）が、前記船舶（１）へ電力を供給するべく構成され、前記方法は、前記コンバータユニット（９）によって、前記第１の動作状態から前記第２の動作状態への遷移の間に前記船舶（１）へ電力を供給することを含む、方法。
【請求項１４】
制御ユニットが、適切な電力補償が前記船舶に提供可能となるように前記コンバータユニット（９）のスイッチング要素のスイッチングを制御するべく構成されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力システム（３）は回転変流機（１２）を備え、前記コンバータユニット（９）は、前記回転変流機（１２）を介してバス（１３）に接続可能であり、前記回転変流機（１２）は、前記回転変流機（１２）の回転シャフト（１５−１）を介して電気的に接続された、発電機（１７）および誘導機（１５）を備える、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記コンバータユニット（９）は可変周波数ドライブ装置を備え、前記コンバータユニット（９）は、速度基準が、通常はドループモード時に生ずる可能性のある最低ｒｐｍ値を下回ったときに誘導機（１５）に電力を供給する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、船舶のための電力システム、特に、船舶の自動船位保持のための電力バックアップを提供する電力システムに関する。本開示はさらに、そのような電力システムを少なくとも２つ備える区分型電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動船位保持（ＤＰ）は、一般には船舶の推進手段によって船舶の位置および進行方向を維持する方法である。自動船位保持を利用している船舶には、セミサブマーシブル型リグおよび掘削船が含まれる。
【０００３】
自動船位保持船舶のための安全に関する規則が制定されている。これらの規則には、クラスＤＰ１、ＤＰ２、およびＤＰ３が定められている。ＤＰ２およびＤＰ３の船舶のためのクラス規則では、一度の故障の後にも位置が維持されなければならないとされている。実際には、これは停電の発生が許容されないことを意味する。これを達成するため、ＤＰの船舶は、通常、開放バス連絡器を備えた分割されたバス構成において稼働される。セミサブマーシブル型リグの場合、これは一般には２分割された構成を意味し、掘削船の場合は３分割された構成を意味する。これらの構成は、停電を防止するためには十分で、大部分の環境条件下でのＤＰ２およびＤＰ３動作に対するクラス要件を満たすものである。
【０００４】
リグは、分割されたバス構成によって提供される冗長性に加えて、余分の冗長性をもって運転されることが多い。いくつかのリグオペレータは、ＤＰの動作中に各分割領域において少なくとも２つの発電機が稼働するリグを提供し、各分割領域内での部分的な停電リスクを最小化している。しかし、複数の稼働発電機を備える構成はいくつかの欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、各分割領域に複数の稼働発電機を有する構成での発電機に対する負荷は、通常の動作において典型的には１５〜２０％もの低い水準である、という知見を得た。
【０００６】
低負荷での動作には、いくつかの不都合がある。例えば、そのような動作は効率が悪く、結果的にディーゼル発電機のディーゼルエンジンの燃料消費率が高くなる。さらに、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘおよび粒子状物質排出が増大し、ディーゼルエンジンでの炭素堆積およびシリンダボア内グレージングのリスクも高くなる。
【０００７】
上記の点に鑑み、本開示の目的は、炭素沈着物の堆積およびシリンダボア内グレージングのリスクを低減させつつ、部分的および完全な停電に対して十分なレベルのロバスト性を有するＤＰ船舶のための電力システムを提供することにある。
【０００８】
本開示の別の目的は、燃料消費率および環境への汚染物質の排出を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本開示は、船舶の自動船位保持のための電力システムであって、第１の燃焼機関駆動式発電機と、第２の燃焼機関駆動式発電機と、バッテリユニットと、前記バッテリユニットから前記船舶へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニットとを備え、前記電力システムの第１の動作状態においては、前記第１の燃焼機関駆動式発電機のみが、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記第１の燃焼機関駆動式発電機が不具合に陥っている第２の動作状態においては、前記第２の燃焼機関駆動式発電機が、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記コンバータユニットは、前記第１の動作状態から前記第２の動作状態への遷移の間に前記船舶へ電力を供給するべく構成される電力システムを提供する。
【００１０】
通常動作では少なくとも１つの燃焼機関駆動式発電機、例えば第２の燃焼機関駆動式発電機が非稼働で、したがって船舶に電力を供給しない電力システムを提供することによって、稼働燃焼機関駆動式発電機、すなわち第１の燃焼機関駆動式発電機の負荷が大きくなる。例えば、バス分割領域ごとに２つの発電機を備える構成の場合、稼働発電機、すなわち船舶にその自動船位保持のための電力を供給する発電機に対する負荷は２倍となる。発電機に対する負荷を大きくすることによって、燃料消費率が低減する。さらに、負荷が大きくなると炭素沈着物の堆積やシリンダボア内グレージングのリスクも低下する。
【００１１】
通常動作では少なくとも１つの燃焼機関駆動式発電機が非稼働である電力システムを提供することによって、その電力システムのための全エンジン稼働時間の累積がより遅くなる。燃料消費が低いことで、燃料コストや有害物質の排出が低下する点が有利である。さらに、稼働時間の累積が遅くなり、炭素沈着物の堆積が低下し、シリンダボア内グレージングのリスクが低下することで、燃焼機関駆動式発電機のメンテナンス期間の間隔をかなり長期化させることも可能となる。
【００１２】
前記第１の動作状態は、前記第１の燃焼機関駆動式発電機が通常の動作モードにある状態でもよい。よって、前記第１の燃焼機関駆動式発電機が故障したとき、前記第２の燃焼機関駆動式発電機が動作を開始し、したがって前記船舶に電力を供給する。前記バッテリユニットおよび前記コンバータユニットにより、１つのバス分割領域において、前記第１の燃焼機関駆動式発電機の故障発生から、前記第２の動作状態で前記第２の燃焼機関駆動式発電機が動作開始するまでの時間での本質的に継続した電力供給が可能となる。したがって、前記バッテリユニットおよび前記コンバータユニットは、前記第１の動作状態と前記第２の動作状態との間の遷移において電力を供給するべく構成される。
【００１３】
バス分割領域は、本明細書において、分離されたバスまたはバスバー、すなわち他のバスまたはバスバーから１つまたは複数のバス連絡器、または断路器によって接続を断たれたバスと解釈される。
【００１４】
一実施形態はバスを備え、前記第１の燃焼機関駆動式発電機および前記第２の燃焼機関駆動式発電機が、前記バスに接続可能であり、前記コンバータユニットが、前記バスおよび前記バッテリユニットに接続可能である。
【００１５】
一実施形態は、回転変流機を備え、前記コンバータユニットが、前記回転変流機を介して前記バスに接続可能である。前記回転変流機によって、稼働発電機すなわち前記第１の燃焼機関駆動式発電機が遮断したとき、前記コンバータユニットが電力の供給を開始するまで、電力システム周波数および電圧を変動させずに維持することができる。特に、前記回転変流機の回転シャフトすなわちロータによって提供される慣性によって、変動のない維持を達成できる。
【００１６】
一実施形態では、前記回転変流機は、前記回転変流機の回転シャフトを介して電気的に接続された、発電機および誘導機を備える。有利な点として、前記コンバータユニットは、可変周波数ドライブ装置を備えてもよく、それによって前記誘導モータの回転速度を制御することが可能となり、ゆえに発電機を介して船舶に供給される電力を制御することができ、例えば負荷変動の場合における電力システムの周波数変化を相殺することができる。したがって、前記コンバータユニットは、何らかの慣性力によって前記回転変流機の共通回転シャフトの回転が遅くなる前に船舶に電力を供給することができ、それによって継続した変動のない電力供給を船舶に対して提供することができる。前記回転変流機の発電機は、電力システムにおける電圧の変化を相殺することができる。したがって、部分的および完全な停電に対して十分なロバスト性を提供できる。部分的な停電とは、１つのバスまたはバス分割領域における停電すなわち電力供給の障害を意味するものと理解され、完全な停電とは、全てのバスまたはバス分割領域における停電すなわち電力供給の障害を意味する。
【００１７】
一実施形態では、前記発電機が、ＭＶ同期発電機である。ＭＶ発電機すなわち中電圧発電機は、電力システムのバス分割領域に接続することができ、バス分割領域は、典型的には例えば１１ｋＶである中電圧バスである。
【００１８】
一実施形態では、前記誘導機が、ＬＶ誘導機である。ＬＶ誘導機すなわち低電圧誘導機は、前記コンバータユニットと前記回転変流機における発電機との間のインタフェースを提供し、発電機を駆動する。よって、ＬＶ誘導機は、ＬＶコンバータユニットに接続することができる。一例として、ＬＶ誘導機は６９０Ｖ定格のものでよく、それは６９０Ｖで動作するように設計された低電圧コンバータユニットに接続することができる。それによって、一実施形態では、前記回転変流機とともに電力システムにおける電力バックアップ装置の一部を形成する前記コンバータユニットおよびバッテリユニットのために、既存の標準部品を利用することができる。
【００１９】
一実施形態において、前記誘導機が、前記コンバータユニットに接続可能であり、前記発電機が、前記バスに接続可能である。よって、前記発電機すなわち前記発電機のロータは、前記誘導機によって駆動される。具体的には、前記誘導機および前記発電機は、動力分配のための同じ回転シャフトを共有している。
【００２０】
前記コンバータユニットは、好ましくはＤＣ／ＡＣコンバータ、すなわちバッテリユニットによって供給される直流を、誘導モータを制御するために利用される交流に変換するインバータを含む。
【００２１】
一実施形態では、前記コンバータユニットが、電力システム周波数が予め定められた閾値未満であるときに前記船舶に電力を供給するように適合されている。したがって、制御ユニットは、前記第１の動作状態と前記第２の動作状態との間の遷移の最中でも電力システムの電圧および周波数レベルを維持するために、前記コンバータユニットのスイッチング要素、すなわち半導体装置の適切なスイッチングを行うことができる。
【００２２】
一実施形態では、前記コンバータユニットが、前記誘導モータの回転速度を制御するための可変周波数ドライブ装置を備える。
【００２３】
有利な形として、本明細書に開示する電力システムを少なくとも２つ、区分型電力システムにおいて利用することができる。この目的のため、前記区分型電力システムは、少なくとも２つの電力システムと、少なくとも１つのバス連絡器とを備え、前記少なくとも２つの電力システムが、前記少なくとも１つのバス連絡器によって接続可能とされる。よって、区分型電力システムは、第１および第２の燃焼機関駆動式発電機のいくつかの組と、それに対応するバッテリユニットとコンバータユニットの組とを備える船舶の自動船位保持のための電力システムである。ＤＰ動作において、前記バス連絡器は、典型的には、故障の伝搬を１つのバス分割領域に限定するために開放される。この構成は、完全停電のリスクを低減するものであり、一般的にはセミサブマージ型リグおよび掘削船のために用いられる。
【００２４】
好ましくは、海上船舶は、そのような区分型電力システムを備えることができる。
【００２５】
一般には、特許請求の範囲で使用される用語は全て、本明細書において他に明示的に定義をされない限り、当技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈するものとする。「１つの／その要素、装置、部品、手段、過程等」という全ての言及は、他に明示的に記されていない限り、その要素、装置、部品、手段、過程等の少なくとも１つの例として、数量を限定せずに解釈するものとする。
【００２６】
本発明の概念を、例示として添付の図面のものを参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】水塊上において自動船位保持を行う船舶の上面図である。
【図２】２つの電力システムを備える区分型電力システムの概略的な線図である。
【図３】図２の各電力システムのためのバックアップシステムの概略的な線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の概念を、ある一定の実施形態が示された添付の図面を参照して、より詳細に説明する。ただし、本明細書に開示された船舶および電力システムは、多くの異なる形態で実施することができ、以下に記載の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない、ということに注意されたい。むしろ、これらの実施形態は例示として提示されたものであり、本開示は十分かつ完全なものであって、本発明の範囲を当業者に対し完全に伝達するものである。明細書全体を通して、類似の符号は類似の要素を表す。
【００２９】
図１を参照すると海上船舶１が示されており、以下、これを船舶と称する。船舶１が、水塊Ｗの上にあるところが図示されており、船舶は、波の動きＭ、潮流、および風をも含む環境の効果によって力Ｆ１を受けている。
【００３０】
船舶１は、位置および進行方向を制御する自動船位保持を利用した、例えば掘削船またはセミサブマーシブル型リグあるいは他の種類の船舶であってよい。
【００３１】
例示的な船舶１は、区分型電力システム２と、その区分型電力システム２に有効に接続されたスラスタ５ａ、５ｂ、および７とを備える。船舶１は、センサシステムと、その船舶１に作用する力Ｆ１があったとしても船舶が位置および進行方向を維持するようにスラスタを制御する制御システムとをさらに備える。センサシステムおよび制御システムは、そのようなシステムが自動船位保持の目的に関してよく知られたものであるので、以下さらに詳細な説明はしない。
【００３２】
さらに、船舶１は、以下より詳細に説明する、区分型電力システム２とともに使用するのに適した船舶の一例に過ぎないことに注意されたい。したがって、通常、区分型電力システム２が取り付けられる船舶は、図１の実施例に示すものとは異なるスラスタすなわち推進装置の構成を有するものであってもよい。さらに、区分型電力システム１の配置は、概略的なものであることに注意されたい。よって、区分型電力システム１は他の位置に配置すること、または分散配置された区分型電力システムの場合には他の複数の位置に配置することができる。
【００３３】
図１を参照すると、船舶１は、船舶１の船首において船舶１の長さ方向延長線を横断する向きに配置された船首スラスタ７と、２つのアジマススラスタ５ａおよび５ｂとを有する。アジマススラスタ５ａおよび５ｂは、船舶１の位置制御のため、それぞれ実質的に垂直な軸を中心として回転可能である。したがって、センサシステムが船舶１に加わった力Ｆ１を検知すると、制御システムが、力Ｆ１に対する反力Ｆ２およびＦ３を提供する推進力の発生のために、スラスタ５ａ、５ｂ、および７に制御信号を供給する。このために、区分型電力システム２は、スラスタ５ａ、５ｂ、および７に電力を供給するべく構成される。詳細には、区分型電力システム２は、後述するように、区分型電力システム２において発電機が故障した場合でさえも、船舶がその位置を保持できるよう船舶１のスラスタ５ａ、５ｂ、および７のなかのいくつかまたは全てに電力を供給するべく構成される。
【００３４】
本明細書に提示された区分型電力システム２は、既存のバックアップ電力ソリューションと比較して燃料消費率および炭素沈着物堆積を低減しつつ、船舶１に対する安全な電力供給手段を提供する点で有利である。
【００３５】
電力システムおよび区分型電力システムの例について、以下、より詳細に説明する。
【００３６】
図２は、いくつかの電力システム３を備える区分型電力システム２の一実施例の線図を示す。好ましくは、区分型電力システム２は三相電力システムであるが、それより少ない、または多い相の変形例も可能であることを理解されたい。
【００３７】
電力システム３のそれぞれは、ディーゼル発電機等の第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１および第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２を含む。他の実施例では、燃焼機関駆動式発電機Ｇ１およびＧ２は、ガスタービンまたは他の燃焼機関とすることができる。
【００３８】
第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１および第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２のそれぞれは、燃焼機関駆動式エンジンと、燃焼機関駆動式エンジン等によって駆動されるロータを有する発電機とを備えており、それによって電流を供給する。
【００３９】
電力システム３のそれぞれは、コンバータユニット９およびバッテリユニット１１を含む電力バックアップ装置１０をさらに備える。コンバータユニット９は、船舶１に対する電力供給、詳細には自動船位保持の目的での船舶のスラスタに対する電力供給のため、バッテリユニットによって供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換するべく構成される。
【００４０】
電力システム３のそれぞれはバス１３を備えており、そのバス１３には、第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１および第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２および電力バックアップ装置１０が、第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１および第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２および電力バックアップ装置１０のバス１３に接続されるべきユニットを選択的に制御するために回路遮断器Ｄを介して接続可能である。一実施形態では、バス１３は、１１ｋＶバスであってもよい。
【００４１】
さらに、回路遮断器Ｄは、第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１および第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２および電力バックアップ装置１０のいずれかが不具合に陥っており遮断する必要がある場合に、それらのデバイスのいずれかの接続を断つために用いることができる。
【００４２】
電力システム３の第１の動作状態では、第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１はバス１３に接続され、それによって船舶１およびそのスラスタに電力を供給することができる。電力バックアップ装置１０も通常はバス１３に接続され、それによってコンバータユニット９が船舶１に電力を供給することができる。詳細には、制御ユニット（図示せず）が、コンバータユニット９を制御するべく、すなわち第１の燃焼機関駆動式発電機が故障した場合に適切な電力補償が船舶に提供可能となるようにコンバータユニット９のスイッチング要素のスイッチングを制御するべく構成される。
【００４３】
第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１が不具合に陥っている状態である第２の動作状態では、第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１を遮断、すなわち遮断器が第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１のバス１３からの接続を断つ。その後、船舶１に電力を供給可能とするために、予備発電機として機能する第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２が稼働モードとされる。第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１の故障発生から第２の燃焼機関駆動式発電機Ｇ２が稼働モードで電力を発生可能となるまでの時間に、電力バックアップ装置１０がバッテリユニット１１およびコンバータユニット９を介して船舶１に電力を供給する。それにより、発電機の故障中にも電力システム３の電圧レベルおよび周波数レベルを維持することができる。
【００４４】
図３は、電力システム３のような電力システムの一部を形成する電力バックアップ装置１０−１の一例を示す。バックアップ装置１０−１は、バッテリユニット１１、バッテリユニット１１に接続可能なコンバータユニット９、およびコンバータユニット９に接続可能な回転変流機１２を備える。一実施形態では、回転変流機１２は、６９０Ｖ：１１ｋＶ回転変流機である。
【００４５】
回転変流機１２は、モータ１５および発電機１７を備える。回転変流機１２は回転シャフト１５−１すなわちロータを有する。回転シャフト１５−１は、発電機１７とモータ１５の共通シャフトであるのが好ましい。よって、モータ１５がコンバータユニット９を介して回転シャフト１５−１を回転駆動させたとき、回転シャフト１５−１は発電機１７のステータにおける電流を誘導する。それにより発電機１７は、船舶１およびそのスラスタに電力を供給する。
【００４６】
一実施形態では、発電機１７は同期発電機である。発電機は、特に、バス１３およびモータ１５に接続可能なＭＶ同期発電機であってよい。一実施形態では、モータは誘導モータである。一実施形態では、モータ１５はＬＶ誘導モータである。ＭＶ同期発電機は、例えば１１ｋＶを供給するべく適合されたものでよく、ＬＶ誘導機は回転シャフト１５−１を駆動するために６９０Ｖ入力端子を有するものであってよい。
【００４７】
電力バックアップ装置１０−１は、回転変流機１２に接続された自動電圧レギュレータ等の電圧レギュレータ１９をさらに備えることができる。それによって、第１の燃焼機関駆動式発電機が故障したとき、または負荷の変動時でさえも、回転変流機１２が一定の増幅レベルでバス電圧を交番させることが可能となる。
【００４８】
電力システム３の通常動作では、バッテリユニット１１は、バス１３、回転変流機１２、およびコンバータユニット９を介して充電される。あるいは、バッテリユニット１１は他の手段を介して充電される。さらに、通常動作において電力バックアップ装置１０−１はバス１３に接続され、発電機１７は第１の燃焼機関駆動式発電機Ｇ１と無効負荷を共有する。したがって、発電機１７は、電圧制御の問題に起因する遮断を防ぐ助けとなる。
【００４９】
コンバータユニット１１は、モータ１５のトルクを制御し、したがって回転速度を制御するために、直接トルク制御（ＤＴＣ）の可変周波数ドライブ装置を備えることができる。
【００５０】
電力システムがその第２の動作状態になるような状況が発生した場合、例えば第１の燃焼機関駆動式発電機が遮断した場合には、コンバータユニット９が電力供給を開始するまで、船舶１に有効電力および無効電力の両方を供給する回転変流機１２が、電力システムの電圧と周波数を、変動を生じさせることなく維持する。
【００５１】
コンバータユニット９が可変周波数ドライブ装置を備える一実施形態では、周波数制御は、通常はドループモード時に生ずる可能性のある最低ｒｐｍ値、典型的には６０Ｈｚの電力システムにおける５７．６Ｈｚに相当する９６％に速度基準を設定することによって達成される。そしてコンバータユニット９は、発電機の遮断または大きな負荷変動のいずれかの結果として周波数がその設定値より低くなるとすぐに電力供給を開始する。本明細書に提示される電力システムは、６０Ｈｚ以外の他の周波数でも利用できることに注意されたい。
【００５２】
いくつかのバスが並行して稼働することができる電力システムの構成の場合、例えば２分割バスモードのセミサブマーシブル型リグの場合は、実施形態によっては、周波数ドループを速度基準に適用して、各バスまたはバス分割領域のコンバータユニットを並行して稼働させることを可能とすることが想定されている。周波数ドループとは、回転変流機１２の調速値が、回転変流機に対する負荷、典型的には能動電力負荷が大きくなるにつれて低下することを意味する。周波数ドループを用いて、発電機の共通速度制御を必要とすることなく、並行して稼働する発電機間での負荷分配を達成することができる。発電機の負荷と調速値との間の関係が予め定められており、通常動作において変化しない電力システムは、固定ドループ電力システムと呼ばれる。
【００５３】
固定ドループ電力システムでは、コンバータユニットのドループ曲線を注意深く選択することによって追加の能力を達成できる。例えば、一実施形態では、コンバータユニットを、発電機に対する負荷が６０％乃至８０％であるときその電力を供給するように設計し、もってピーク負荷を削減し、燃焼機関駆動式発電機に対する十分な電力予備の維持を助ける形態を達成することができる。
【００５４】
一実施形態では、可変周波数ドライブ装置に対する駆動トルクおよびブレーキトルクの限度を、基本設定に優先するＰＬＣにおいて稼働可能なバッテリ管理アプリケーションによって制御することができる。ＰＬＣアプリケーションには、バッテリ電力により回転変流機を始動し、かつ電力システムとの同期をとるための機能を含めることもできる。燃焼機関によって制約を課されることなく、そのコスト、重量、および慣性モーメント（周波数ダイナミクス）を最適化するために回転変流機の定格速度をより自由に選択することができる。そのデューティサイクルが小さいことは、寸法を小型化しサイズや重量をさらに小さくできることを意味する。
【００５５】
代替的な実施形態では、電力システムが電力バックアップ装置を有し、その電力バックアップ装置は、バッテリユニットと、バッテリユニットに接続可能なコンバータユニットと、バスに接続可能な変圧器（図示せず）とを備える。この実施形態では、コンバータユニットは変圧器の巻線の一方の側に接続可能であり、バスは変圧器の巻線の他方の側に接続可能である。変圧器は、例えば６９０Ｖ：１１ｋＶ変圧器であってよい。それによって低電圧のコンバータユニットを中電圧バスに接続することができる。
【００５６】
この実施形態では、コンバータユニットは、第１の燃焼機関駆動式発電機の突然の故障の際にそれがバスの電圧と周波数を維持するのを確実にするコントローラを備える。コントローラはまた、第１の動作状態、第２の動作状態、および第１の動作状態と第２の動作状態との間で遷移している間に、コンバータユニットによって供給される有効電力および無効電力の正確な制御を確実にするように構成される。
【００５７】
あらゆる実施形態において、バッテリユニット９の容量は、例えば２５〜７５ｋＷｈの範囲において選択することができる。利用することができる比較的低い容量のバッテリユニットは、予備の燃焼機関駆動式発電機を始動させるのに必要な短い時間、典型的には１分未満の時間のためのものである。したがって、低い要求電力容量と短いデューティサイクルおよび高い電圧とを組み合わせることによって、それほど大きくないサイズのバッテリでピーク電力が満たされるようにすることができる。
【００５８】
以上、本発明の概念についていくつかの実施形態を参照して説明してきた。しかし、当業者には容易に理解されるように、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の範囲内で上述したもの以外の実施形態も同様に可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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