(57)【要約】【課題】インバータや可変ピッチプロペラを使わないで船速を変更できるとともに、特に始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる電気推進船の制御装置、電気推進船の制御システム、及び電気推進船を提供すること。【解決手段】原動機１０により駆動される同期発電機２０と、励磁調整器と、プロペラ４０が接続された誘導電動機３０と、始動設定手段９１とを備え、回転数制御手段で原動機１０の回転数を調整することにより同期発電機２０の発電電圧を制御する第１の発電制御モードと、励磁調整器６２で同期発電機２０の発電電圧を制御する第２の発電制御モードとを、原動機１０の回転数若しくは同期発電機２０の周波数、又は同期発電機２０の発電電圧に基づいて切り替えて連係するとともに、第２の発電制御モードとして、始動設定手段９１で始動が設定された場合に同期発電機２０の発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数制御手段により回転数を調整できる原動機により駆動される同期発電機と、
前記同期発電機に与える励磁電圧及び／又は励磁電流を調整する励磁調整器と、
前記同期発電機により発電された電力により駆動される、プロペラが接続された誘導電動機と、
始動設定手段とを備え、
前記回転数制御手段で前記原動機の前記回転数を調整することにより前記同期発電機の発電電圧を制御する第１の発電制御モードと、
前記励磁調整器で前記励磁電圧及び／又は前記励磁電流を調整することのみにより前記同期発電機の前記発電電圧を制御する第２の発電制御モードとを、
前記原動機の前記回転数若しくは前記同期発電機の周波数、又は前記同期発電機の前記発電電圧に基づいて切り替えて連係するとともに、前記第２の発電制御モードとして、前記始動設定手段で始動が設定された場合に前記同期発電機の前記発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる制御を行うことを特徴とする電気推進船の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気推進船の制御装置であって、
前記原動機の前記回転数又は前記同期発電機の前記発電電圧が所定の値で、前記第１の発電制御モードと前記第２の発電制御モードとを切り替えて連係することを特徴とする電気推進船の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気推進船の制御装置において、
前記第２の発電制御モードでは、前記原動機の前記回転数を所定の一定値に保つことを特徴とする電気推進船の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気推進船の制御装置において、
前記原動機の前記回転数と前記同期発電機の前記発電電圧とを所定の関係において制御することを特徴とする電気推進船の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムであって、
前記同期発電機及び前記誘導電動機を母線に接続し、
前記母線の電圧を前記発電電圧に基づいて０Ｖから所定の上限値まで変化させ、前記母線の周波数を所定の下限値から所定の上限値まで変化させることを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記母線の電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させることを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記同期発電機として、少なくとも第１の同期発電機と第２の同期発電機とを前記母線に接続し、
第１の前記同期発電機と第２の前記同期発電機とを切り離す同期運転切替手段を有することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記母線には船内で使用する船内一般負荷が接続され、
前記船内一般負荷が接続されている前記母線と、前記同期発電機及び前記誘導電動機が接続されている前記母線とを切り離す電力系統切替手段を有することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項９】
請求項７を引用する請求項８に記載の電気推進船の制御システムであって、
第１の前記同期発電機と第２の前記同期発電機とを同期させて運転できないときに、
前記同期運転切替手段により、第１の前記同期発電機と第２の前記同期発電機とを切り離すことを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１０】
請求項７を引用する請求項８又は９に記載の電気推進船の制御システムであって、
第１の前記同期発電機と第２の前記同期発電機とを同期させて運転できるときに、
前記同期運転切替手段により、第１の前記同期発電機と第２の前記同期発電機とを接続することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１１】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムであって、
前記同期発電機の前記発電電圧を設定する発電電圧設定手段と、
前記同期発電機の前記発電電圧を検出する発電電圧検出手段とを有し、
前記発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧と前記発電電圧検出手段で検出した発電電圧とを比較して前記同期発電機の発電制御をすることを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記プロペラの回転数を設定する回転数設定手段と、
前記回転数設定手段で設定した設定回転数を前記発電電圧設定手段の前記設定発電電圧に変換する変換手段とを備え、
前記回転数設定手段の前記回転数の設定に従って前記同期発電機の発電制御を行うことを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記発電電圧設定手段で設定した前記設定発電電圧に従って、
前記発電電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させることを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記発電電圧設定手段で設定した前記設定発電電圧に従って、
前記回転数制御手段により前記原動機の前記回転数を調整することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムであって、
操船に伴う前記プロペラの運転状態を設定する設定手段を有することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記設定手段は増速・減速設定手段であり、
前記増速・減速設定手段で増速・減速を設定したときには、
前記回転数制御手段で前記原動機の前記回転数を調整することにより前記同期発電機の前記発電電圧を制御する前記第１の発電制御モードを用いたことを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記設定手段は逆転設定手段であり、
前記逆転設定手段で逆転運転を設定したときには、
前記誘導電動機に供給される電力を逆相にして
前記励磁調整器で前記励磁電圧及び／又は前記励磁電流を調整することのみにより前記同期発電機の前記発電電圧を制御する前記第２の発電制御モードを用い、
さらに前記同期発電機の前記発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させることを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の電気推進船の制御システムであって、
前記設定手段は停止設定手段であり、
前記停止設定手段で停止を設定したときには、
前記誘導電動機への電力の供給を停止した後に前記原動機を停止することを特徴とする電気推進船の制御システム。
【請求項１９】
請求項５から１８のいずれか１項に記載の電気推進船の制御システムを搭載した電気推進船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気推進船の制御装置、電気推進船の制御システム、及び電気推進船に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気推進船では、プロペラ駆動の推進電動機は、電圧、周波数一定の船内母線に繋がれており、エンジンで駆動される発電機により母線は、６０Ｈｚ、４４０Ｖ一定にキープされている。そして、プロペラの回転制御は、インバータによる周波数制御によって推進電動機の回転数を変更する方法と、可変ピッチのプロペラ翼角を変更する方法により行われていた。
ところで、特許文献１では、可変速エンジンと、可変速エンジンによって発電される同期発電機と、同期発電機に接続された極変換手段と、極変換手段に接続された同期電動機又は誘導電動機と、同期電動機又は誘導電動機によって駆動される固定ピッチプロペラを備えた船舶用電気推進システムを提案している。
また、特許文献２では、起動時に流れる突入電流を小さくするために、負荷電流が基準値以上になると、発電機駆動用のエンジン回転数を一時的に低下させ、その後定格回転数まで回転数を上昇する回転数制御を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１９４号公報
【特許文献２】特開平４−１７２９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電気推進船では、回転制御は簡単であるが、インバータや可変ピッチプロペラは高価であり、内航船のような安価な船には普及しにくいという問題がある。
また、特許文献１では、極変換手段によって極微速においても加速、減速を行えるとしているが、電動機の始動時に過大な始動電流が流れることを有効に防止できない。
また、特許文献２では、負荷電流を基準として制御し始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができるが、特許文献２は、始動後は定格運転される誘導電動機であり、始動後の定常運転時に回転数制御するものではなく、回転数を基準として制御するものでもない。
【０００５】
そこで、本発明はインバータや可変ピッチプロペラを使わないで船速を変更できるとともに、特に始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる電気推進船の制御装置、電気推進船の制御システム、及び電気推進船を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明に対応した電気推進船の制御装置においては、回転数制御手段により回転数を調整できる原動機により駆動される同期発電機と、同期発電機に与える励磁電圧及び／又は励磁電流を調整する励磁調整器と、同期発電機により発電された電力により駆動される、プロペラが接続された誘導電動機と、始動設定手段とを備え、回転数制御手段で原動機の回転数を調整することにより同期発電機の発電電圧を制御する第１の発電制御モードと、励磁調整器で励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機の発電電圧を制御する第２の発電制御モードとを、原動機の回転数若しくは同期発電機の周波数、又は同期発電機の発電電圧に基づいて切り替えて連係するとともに、第２の発電制御モードとして、始動設定手段で始動が設定された場合に同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる制御を行うことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、第１の発電制御モードによって同期発電機の発電電圧を制御することで、インバータや可変ピッチのプロペラ翼角の変更を行うことなく船速を変更でき、また第２の発電制御モードによって例えば原動機の任意の一定始動回転数の下で、同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる。また、原動機の回転数若しくは同期発電機の周波数、又は同期発電機の発電電圧に基づいて、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて同期発電機の発電電圧を制御することができる。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、原動機の回転数又は同期発電機の発電電圧が所定の値で、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて連係することを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、原動機の回転数又は同期発電機の発電電圧を基準として、例えば原動機回転数の下限値又は所定の値の発電電圧で第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えることで、誘導電動機の始動電流を抑えてソフトスタートができるとともに、スタート後には原動機の回転数によって同期発電機の発電電圧を制御することができる。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、第２の発電制御モードでは、原動機の回転数を所定の一定値に保つことを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、原動機を一定の回転数で回転するように制御でき、原動機の一定の回転数の下で同期発電機の発電電圧を徐々に上昇させることができる。
【０００９】
請求項４記載の本発明は、原動機の回転数と同期発電機の発電電圧とを所定の関係において制御することを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、例えば比例関係によって原動機の回転数と同期発電機の発電電圧を制御することで、誘導電動機の回転数を制御できる。
【００１０】
請求項５記載の本発明に対応した電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムにおいては、同期発電機及び誘導電動機を母線に接続し、母線の電圧を発電電圧に基づいて０Ｖから所定の上限値まで変化させ、母線の周波数を所定の下限値から所定の上限値まで変化させることを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、同期発電機を接続した母線の周波数及び電圧を制御して誘導電動機の回転数を制御できる。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、母線の電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させることを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、母線の電圧と周波数との所定の関係を保った変化で誘導電動機を制御できる。
【００１２】
請求項７記載の本発明は、同期発電機として、少なくとも第１の同期発電機と第２の同期発電機とを母線に接続し、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを切り離す同期運転切替手段を有することを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、同期運転切替手段によって第１の同期発電機と第２の同期発電機とを単独運転又は同期運転することができる。
【００１３】
請求項８記載の本発明は、母線には船内で使用する船内一般負荷が接続され、船内一般負荷が接続されている母線と、同期発電機及び誘導電動機が接続されている母線とを切り離す電力系統切替手段を有することを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、誘導電動機への電力供給と船内一般負荷への電力供給とを共用して行えるとともに、誘導電動機への電力供給を、船内一般負荷への電力供給から切り離して行うこともできる。
【００１４】
請求項９記載の本発明は、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを同期させて運転できないときに、同期運転切替手段により、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを切り離すことを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、単独運転を行うことで、原動機の回転数を大きく変動させることができ、また回転数が変動しても問題なく運転ができる。
【００１５】
請求項１０記載の本発明は、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを同期させて運転できるときに、同期運転切替手段により、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを接続することを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、原動機の回転数変動が少ない場合には、複数の原動機を同期させて制御することができる。
【００１６】
請求項１１記載の本発明に対応した電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムにおいては、同期発電機の発電電圧を設定する発電電圧設定手段と、同期発電機の発電電圧を検出する発電電圧検出手段とを有し、発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧と発電電圧検出手段で検出した発電電圧とを比較して同期発電機の発電制御をすることを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、発電電圧検出手段で検出した発電電圧をフィードバックして発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧が得られるように同期発電機を発電制御できる。
【００１７】
請求項１２記載の本発明は、プロペラの回転数を設定する回転数設定手段と、回転数設定手段で設定した設定回転数を発電電圧設定手段の設定発電電圧に変換する変換手段とを備え、回転数設定手段の回転数の設定に従って同期発電機の発電制御を行うことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、設定されたプロペラの回転数に従って簡便に発電電圧を設定し、発電制御を行うことができる。
【００１８】
請求項１３記載の本発明は、発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧に従って、発電電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させることを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、プロペラの回転数を発電電圧と周波数の所定の関係で調整できる。
【００１９】
請求項１４記載の本発明は、発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧に従って、回転数制御手段により原動機の回転数を調整することを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、設定発電電圧に従って回転数制御手段により原動機の回転数を調整して変化させることができる。
【００２０】
請求項１５記載の本発明に対応した電気推進船の制御装置を使用した電気推進船の制御システムは、操船に伴うプロペラの運転状態を設定する設定手段を有することを特徴とする。請求項１５に記載の本発明によれば、設定手段によって、例えば、停止、始動、増速、減速、逆転、及びクラッシュアスターンを行うことができる。
【００２１】
請求項１６記載の本発明は、設定手段は増速・減速設定手段であり、増速・減速設定手段で増速・減速を設定したときには、回転数制御手段で原動機の回転数を調整することにより同期発電機の発電電圧を制御する第１の発電制御モードを用いたことを特徴とする。請求項１６に記載の本発明によれば、原動機の回転数を変えることで、増速又は減速を行うことができる。
【００２２】
請求項１７記載の本発明は、設定手段は逆転設定手段であり、逆転設定手段で逆転運転を設定したときには、誘導電動機に供給される電力を逆相にして励磁調整器で励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機の発電電圧を制御する第２の発電制御モードを用い、さらに同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させることを特徴とする。請求項１７記載の本発明によれば、逆相電圧を誘導電動機に与えることで逆転を行うことができ、同期発電機の発電電圧を徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる。
【００２３】
請求項１８記載の本発明は、設定手段は停止設定手段であり、停止設定手段で停止を設定したときには、誘導電動機への電力の供給を停止した後に原動機を停止することを特徴とする。請求項１８に記載の本発明によれば、誘導電動機への電力の供給を確保した上、例えば、停止後の原動機のアイドリングを行うことができる。
【００２４】
請求項１９記載の本発明に対応した電気推進船においては、これらの電気推進船の制御システムを搭載したことを特徴とする。請求項１９に記載の本発明によれば、インバータや可変ピッチのプロペラ翼角の変更を行うことなく船速を変更でき、また第２の発電制御モードによって例えば原動機の任意の一定始動回転数の下で、同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができ、また原動機の回転数若しくは同期発電機の周波数、又は同期発電機の発電電圧に基づいて、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて同期発電機の発電電圧を制御することができる電気推進船を提供できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電気推進船の制御装置によれば、第１の発電制御モードによって同期発電機の発電電圧を制御することで、インバータや可変ピッチのプロペラ翼角の変更を行うことなく船速を変更でき、また第２の発電制御モードによって例えば原動機の任意の一定始動回転数の下で、同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる。また、原動機の回転数若しくは同期発電機の周波数、又は同期発電機の発電電圧に基づいて、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて同期発電機の発電電圧を制御することができる。
【００２６】
また、原動機の回転数又は同期発電機の発電電圧が所定の値で、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて連係する場合には、原動機の回転数又は同期発電機の発電電圧の設定値を基準として、例えば原動機回転数の下限値又は所定の値の発電電圧で第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えることで、誘導電動機の始動電流を抑えてソフトスタートができるとともに、スタート後には原動機の回転数によって同期発電機の発電電圧を制御することができる。
【００２７】
また、第２の発電制御モードでは、原動機の回転数を所定の一定値に保つ場合には、原動機を一定の回転数で回転するように制御でき、原動機の一定の回転数の下で同期発電機の発電電圧を徐々に上昇させることができる。
【００２８】
また、原動機の回転数と同期発電機の発電電圧とを所定の関係において制御する場合には、例えば比例関係によって原動機の回転数と同期発電機の発電電圧を制御することで、誘導電動機の回転数を制御できる。
【００２９】
本発明の電気推進船の制御システムによれば、同期発電機を接続した母線の周波数及び電圧を制御して誘導電動機の回転数を制御できる。
【００３０】
また、母線の電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させる場合には、母線の電圧と周波数との所定の関係を保った変化で誘導電動機を制御できる。
【００３１】
また、同期発電機として、少なくとも第１の同期発電機と第２の同期発電機とを母線に接続し、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを切り離す同期運転切替手段を有する場合には、同期運転切替手段によって第１の同期発電機と第２の同期発電機とを単独運転又は同期運転することができる。
【００３２】
また、母線には船内で使用する船内一般負荷が接続され、船内一般負荷が接続されている母線と、同期発電機及び誘導電動機が接続されている母線とを切り離す電力系統切替手段を有する場合には、誘導電動機への電力供給と船内一般負荷への電力供給とを共用して行えるとともに、誘導電動機への電力供給を、船内一般負荷への電力供給から切り離して行うこともできる。
【００３３】
また、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを同期させて運転できないときに、同期運転切替手段により、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを切り離す場合には、単独運転を行うことで、原動機の回転数を大きく変動させることができ、また回転数が変動しても問題なく運転ができる。
【００３４】
また、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを同期させて運転できるときに、同期運転切替手段により、第１の同期発電機と第２の同期発電機とを接続する場合には、原動機の回転数変動が少ない場合には、複数の原動機を同期させて制御することができる。
【００３５】
本発明の電気推進船の制御システムによれば、発電電圧検出手段で検出した発電電圧をフィードバックして発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧が得られるように同期発電機を発電制御できる。
【００３６】
また、プロペラの回転数を設定する回転数設定手段と、回転数設定手段で設定した設定回転数を発電電圧設定手段の設定発電電圧に変換する変換手段とを備え、回転数設定手段の回転数の設定に従って同期発電機の発電制御を行う場合には、設定されたプロペラの回転数に従って簡便に発電電圧を設定し、発電制御を行うことができる。
【００３７】
また、発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧に従って、発電電圧と周波数とを所定の関係を保って変化させる場合には、プロペラの回転数を発電電圧と周波数の所定の関係で調整できる。
【００３８】
また、発電電圧設定手段で設定した設定発電電圧に従って、回転数制御手段により原動機の回転数を調整する場合には、発電電圧や周波数を回転数制御手段により原動機の回転数を調整して変化させることができる。
【００３９】
本発明の電気推進船の制御システムによれば、設定手段によって、例えば、停止、始動、増速、減速、逆転、及びクラッシュアスターンを行うことができる。
【００４０】
また、設定手段は増速・減速設定手段であり、増速・減速設定手段で増速・減速を設定したときには、回転数制御手段で原動機の回転数を調整することにより同期発電機の発電電圧を制御する場合には、原動機の回転数を変えることで、増速又は減速を行うことができる。
【００４１】
また、設定手段は逆転設定手段であり、逆転設定手段で逆転運転を設定したときには、誘導電動機に供給される電力を逆相にして励磁調整器で励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機の発電電圧を制御する第２の発電制御モードを用い、さらに同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる場合には、逆相電圧を誘導電動機に与えることで逆転を行うことができ、同期発電機の発電電圧を徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができる。
【００４２】
また、設定手段は停止設定手段であり、停止設定手段で停止を設定したときには、誘導電動機への電力の供給を停止した後に原動機を停止する場合には、誘導電動機への電力の供給を確保した上、例えば、停止後の原動機のアイドリングを行うことができる。
【００４３】
本発明の電気推進船によれば、インバータや可変ピッチのプロペラ翼角の変更を行うことなく船速を変更でき、また第２の発電制御モードによって例えば原動機の任意の一定始動回転数の下で、同期発電機の発電電圧を０Ｖから徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機を始動することができ、また原動機の回転数若しくは同期発電機の周波数、又は同期発電機の発電電圧に基づいて、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを切り替えて同期発電機の発電電圧を制御することができる電気推進船を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態による電気推進船の制御システムを示す基本構成図
【図２】同電気推進船の制御システムを示すブロック図
【図３】同電気推進船の制御システムにおける第１と第２の発電制御モードの制御方法を示す説明図
【図４】同電気推進船の制御システムにおける制御フローチャート
【図５】同電気推進船の制御システムにおける設定手段の概念図
【図６】本発明の他の実施形態による電気推進船の制御システムを示すブロック図
【図７】本発明の更に他の実施形態による電気推進船の同期を取る方法及び逆転切り替えの方法を示すブロック図
【図８】原動機の回転数（周波数）と電圧との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は本発明の一実施形態による電気推進船の制御システムを示す基本構成図、図２は同電気推進船の制御システムを示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態による電気推進船は、原動機１０により駆動される同期発電機２０と、同期発電機２０により発電された電力により駆動される誘導電動機３０とを備え、誘導電動機３０によりプロペラ４０を回転する。同期発電機２０は、励磁調整器６２により励磁電圧及び／又は励磁電流が調整される。
これら原動機１０、同期発電機２０、誘導電動機３０、プロペラ４０及び励磁調整器６２より、電気推進船の制御装置は主として構成される。
図２では、プロペラ４０ａとプロペラ４０ｂとを備えた２軸プロペラの電気推進船の制御システムを示している。
【００４６】
誘導電動機３０ａと同期発電機２０ａ（第１の同期発電機）とは、電力供給線５１ａで接続されている。なお、電力供給線５１ａは、母線８０ａを介して誘導電動機３０ａと同期発電機２０ａとを接続することもある。
プロペラ４０ａが接続された誘導電動機３０ａは、同期発電機２０ａにより発電された電力により駆動される。同期発電機２０ａは原動機１０ａにより駆動される。
プロペラ４０ａは、減速機５２ａを介して誘導電動機３０ａと接続される。
【００４７】
原動機１０ａは、ガバナー等の回転数制御手段６１ａにより回転数が調整される。同期発電機２０ａは、励磁調整器６２ａにより励磁電圧及び／又は励磁電流が調整される。
発電電圧設定手段６３ａは、同期発電機２０ａにより発電される電力の発電電圧を設定する。
発電電圧設定手段６３ａで設定可能な発電電圧は、予め定められた原動機１０ａの性能、同期発電機２０ａ、誘導電動機３０ａの電気的性能を考慮して、周波数（原動機１０ａの回転数）と発電電圧の関係において制定される。
回転数制御手段６１ａは、発電電圧設定手段６３ａでの設定発電電圧に対応する周波数を割り出し、原動機１０ａの回転数を制御する。
同期発電機２０ａは、この発電電圧設定手段６３ａにより発電電圧が設定される。発電電圧検出手段６４ａは、同期発電機２０ａの発電電圧を検出する。
【００４８】
同期発電機２０ａは、発電電圧設定手段６３ａで設定した設定発電電圧と、発電電圧検出手段６４ａで検出した発電電圧をフィードバックして比較し、発電電圧設定手段６３ａで設定した設定発電電圧が得られるように原動機１０ａの回転数を調整して発電制御される。
回転数制御手段６１ａと励磁調整器６２ａとは、発電制御モード切替手段６５ａによる回転数を基準としたモード切り替えによって動作する。なお、回転数を基準としたモード切り替えは、発電電圧を基準としたモード切り替えであるとも言える。この発電電圧を基準としたモード切り替えには、設定発電電圧を基準とする場合と、検出した発電電圧を基準とする場合の２つケースがあり得る。
【００４９】
発電制御モード切替手段６５ａは、発電電圧設定手段６３ａでの設定発電電圧から原動機１０ａの回転数を割り出し、回転数が所定値よりも低いか高いかを判断する。回転数が所定値よりも高い場合には、発電制御モード切替手段６５ａでは第１の発電制御モードとし、回転数制御手段６１ａにより原動機１０ａの回転数を調整する。回転数が所定値よりも低い場合には、発電制御モード切替手段６５ａでは第２の発電制御モードとし、原動機１０ａの回転数を所定の値（例えば下限値）に保ち、励磁調整器６２ａで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ａの発電電圧を制御する。
【００５０】
第２の発電制御モードでは、発電制御モード切替手段６５ａは、発電電圧設定手段６３ａでの設定発電電圧に従って０Ｖから設定発電電圧になるまで発電電圧を徐々に上げていくよう励磁調整器６２ａでの励磁電圧を調整する。
なお、第１の発電制御モードにおいても、発電制御モード切替手段６５ａは、設定発電電圧に比例的に励磁電圧を加える。また、励磁調整器６２ａの励磁電圧は、設定発電電圧に２次曲線的比例するものや固定値であってもよいし、段階的な値をとってもよい。
発電電圧検出手段６４ａで検出される同期発電機２０ａの発電電圧はフィードバックされ、発電電圧設定手段６３ａでの設定発電電圧と比較され、回転数制御手段６１ａを介して、発電電圧が設定発電電圧となるように微調整される。
【００５１】
この電気推進船の制御装置は、回転数制御手段６１ａで原動機１０ａの回転数を調整することと励磁調整器６２ａで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することにより同期発電機２０ａの発電電圧を制御する第１の発電制御モードと、原動機１０ａの回転数を所定の値に保ち、励磁調整器６２ａで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ａの発電電圧を制御する第２の発電制御モードとを有している。第１の発電制御モードと第２の発電制御モードは、原動機１０ａの回転数が所定の値で切り替えているが、発電電圧を基準として切り替えることもできる。
【００５２】
誘導電動機３０ｂと同期発電機２０ｂ（第２の同期発電機）とは、電力供給線５１ｂで接続されている。なお、電力供給線５１ｂは、母線８０ｂを介して誘導電動機３０ｂと同期発電機２０ｂとを接続することもある。
プロペラ４０ｂが接続された誘導電動機３０ｂは、同期発電機２０ｂにより発電された電力により駆動される。同期発電機２０ｂは原動機１０ｂにより駆動される。
プロペラ４０ｂは、減速機５２ｂを介して誘導電動機３０ｂと接続される。
【００５３】
原動機１０ｂは、ガバナー等の回転数制御手段６１ｂにより回転数が調整される。同期発電機２０ｂは、励磁調整器６２ｂにより励磁電圧及び／又は励磁電流が調整される。
発電電圧設定手段６３ｂは、同期電動機２０ｂにより発電される電力の発電電圧を設定する。
回転数制御手段６１ｂは、発電電圧設定手段６３ｂでの設定発電電圧に対応する周波数を割り出し、原動機１０ｂの回転数を制御する。
同期発電機２０ｂは、発電電圧設定手段６３ｂにより発電電圧が設定される。発電電圧検出手段６４ｂは、同期発電機２０ｂの発電電圧を検出する。
同期発電機２０ｂは、発電電圧設定手段６３ｂで設定した設定発電電圧と、発電電圧検出手段６４ｂで検出した発電電圧をフィードバックして比較し、発電電圧設定手段６３ｂで設定した設定発電電圧が得られるように原動機１０ｂの回転数を調整して発電制御される。
回転数制御手段６１ｂと励磁調整器６２ｂとは、発電制御モード切替手段６５ｂによる回転数を基準としたモード切り替えによって動作する。
【００５４】
発電制御モード切替手段６５ｂは、発電電圧設定手段６３ｂでの設定発電電圧から原動機１０ｂの回転数を割り出し、回転数が所定値よりも高いか低いかを判断する。回転数が所定値よりも高い場合には、発電制御モード切替手段６５ｂでは第１の発電制御モードとし、回転数制御手段６１ｂにより原動機１０ｂの回転数を調整する。回転数が所定値よりも低い場合には、発電制御モード切替手段６５ｂでは第２の発電制御モードとし、原動機１０ｂの回転数を所定の値（例えば下限値）に保ち、励磁調整器６２ｂで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ｂの発電電圧を制御する。
【００５５】
第２の発電制御モードでは、発電制御モード切替手段６５ｂは、発電電圧設定手段６３ｂでの設定発電電圧に従って０Ｖから設置電圧になるまで発電電圧を徐々に上げていくよう励磁調整器６２ｂでの励磁電圧を調整する。
なお、第１の発電制御モードにおいても、の発電制御モード切替手段６５ｂは、設定発電電圧に比例的に励磁電圧を加える。また、励磁調整器６２ｂの励磁電圧は、設定発電電圧に２次曲線的に比例するものや固定値であってもよいし、段階的な値をとってもよい。
発電電圧検出手段６４ｂで検出される同期発電機２０ｂの発電電圧はフィードバックされ、発電電圧設定手段６３ｂでの設定発電電圧と比較され、回転数制御手段６１ｂを介して、発電電圧が設定発電電圧となるように微調整される。
【００５６】
この電気推進船の制御装置は、回転数制御手段６１ｂで原動機１０ｂの回転数を調整することと励磁調整器６２ｂで励磁電圧及び／又は励磁電流が調整することにより同期発電機２０ｂの発電電圧を制御する第１の発電制御モードと、原動機１０ｂの回転数を所定の値に保ち、励磁調整器６２ｂで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ｂの発電電圧を制御する第２の発電制御モードとを有している。第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとは、原動機１０ｂの回転数が所定の値で切り替えているが、前述のように発電電圧を基準として切り替えることもできる。
【００５７】
なお、上記実施形態の説明では、発電電圧設定手段６３ａと発電電圧設定手段６３ｂとは、それぞれ異なる原動機１０ａ、１０ｂ、及び同期発電機２０ａ、２０ｂを設定対象としたものを示したが、一体化した一つの発電電圧設定手段によって、原動機１０ａ、１０ｂ、及び同期発電機２０ａ、２０ｂを設定してもよい。
例えば、一つのハンドルを有した発電電圧設定手段で設定発電電圧を変更し、各原動機１０ａ、１０ｂの回転数を変更することができる。
この場合、発電電圧設定手段で発電電圧を設定し、各原動機１０ａ、１０ｂの同期が取れた段階で、ハンドルで発電電圧の設定を変更できる。
【００５８】
複数の原動機の同期を取る方法及び逆転切り替えの方法を図７に示す。
図７において、電力状態検出器６８ａ、６８ｂで、電力供給線５１ａ、５１ｂの電圧、周波数、位相を検出し、同期投入装置６９で、検出した電圧、周波数、位相の差を算出し、かつ経過時間を検出している。
予め、投入条件として定めた、例えば電圧差が±０．０３％以内、周波数差が±０．８Ｈｚ以内、位相差が±π／１８ｒａｄ以内、かつ許容経過時間が１分以内の条件が満たされた場合、同期投入条件が整ったと判断して、同期運転切替手段８１に母線８０ａと母線８０ｂを接続するように指示する。
同期運転条件が満たされている場合は、一つのハンドルを有した発電電圧設定手段で設定発電電圧を変更し、プロペラ４０ａ、４０ｂの回転数を連動して変更することができる。
【００５９】
電力供給線５１ａが接続されている母線８０ａと電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂは、船内一般負荷７１が接続されている母線８０と接続されている。
船内で使用する船内一般負荷７１は、インバータ７２を介して母線８０に接続されている。また、母線８０には、回転数を調整できる原動機６１ｃにより駆動される同期発電機２０ｃが接続されている。
電力供給線５１ａが接続されている母線８０ａと電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂとは、同期運転切替手段８１で接続されている。また、電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂと船内一般負荷７１が接続されている母線８０とは、電力系統切替手段８２で接続されている。
【００６０】
従って、同期運転切替手段８１によって、電力供給線５１ａと電力供給線５１ｂとを切り離すことができ、電力系統切替手段８２によって、電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂと船内一般負荷７１が接続されている母線８０とを切り離すことができる。
すなわち、同期発電機２０ａと同期発電機２０ｂとを同期させて運転できないときには、同期運転切替手段８１により、電力供給線５１ａと電力供給線５１ｂとを切り離し、電力系統切替手段８２により、船内一般負荷７１が接続されている母線８０と、電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂとを切り離すことで、同期発電機２０ａと同期発電機２０ｂとの単独運転を行うことができる。単独運転を行うことで、原動機１０ａ及び原動機１０ｂの回転数を大きく変動させることができる。また、何らかの原因で回転数が変動して同期外れとなった場合でも問題なく運転ができる。
【００６１】
また、同期発電機２０ａと同期発電機２０ｂとを同期させて運転できるときには、同期運転切替手段８１により、電力供給線５１ａと電力供給線５１ｂとを母線８０ａ、８０ｂを介して接続することで、原動機１０ａ及び原動機１０ｂの回転数変動が少ない場合には、複数の同期発電機２０ａ、２０ｂを同期させて制御し、誘導電動機３０ａ、３０ｂに共通的に電力供給をすることができる。
【００６２】
また、同期発電機２０ａと同期発電機２０ｂとを同期させて運転でき、誘導電動機３０ａ、３０ｂの負荷が小さいときには、電力系統切替手段８２により、船内一般負荷７１が接続されている母線８０と、電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂとを接続することで、船内一般負荷７１に電力を供給できる。
この場合、同期発電機２０ａと同期発電機２０ｂとの同期運転を行いつつ、母線８０の周波数及び電圧を制御して誘導電動機３０ａ、３０ｂの回転数を制御できる。母線８０の電圧は、０から所定の上限値まで変化させ、母線８０の周波数は所定の下限値から所定の上限値まで変化させることができる。なお、０から所定の上限値までの電圧の変化は、不連続な部分を有した変化であってもよい。
同期運転切替手段８１及び電力系統切替手段８２により、母線８０、母線８０ａ、及び母線８０ｂを接続する場合には、母線８０の電圧と周波数を所定の関係を保って変化させることで、船内一般負荷７１に電力を供給できる。
【００６３】
また、母線８０の電圧と周波数との変化があってもインバータ７２で船内一般負荷７１への電力を調整できる。
母線８０ａ、及び母線８０ｂを接続する場合、あるいは母線８０、母線８０ａ、及び母線８０ｂを接続する場合には、母線８０ａ、及び母線８０ｂあるいは母線８０、母線８０ａ、及び母線８０ｂの電圧と周波数の関係はＶ／ｆ一定の比例の関係とし、周波数一定で電圧を制御して誘導電動機３０ａ、３０ｂの回転数を変更するのは始動時だけで、始動後にはＶ／ｆ一定の関係で誘導電動機３０ａ、３０ｂの回転数を変更する。誘導電動機３０の回転数は、電圧と周波数で変更することができる。
【００６４】
なお、母線８０、母線８０ａ、及び母線８０ｂを接続する場合には、船内一般負荷７１には、原動機１０ａ、１０ｂにより駆動される同期発電機２０ａ、２０ｂから電力を供給することができ、インバータ７２によって所定の周波数及び所定の電圧が供給される。
【００６５】
定常運転時には、母線８０、母線８０ａ、及び母線８０ｂを接続して、複数の同期発電機２０を同期させて運転を行うことができる。
【００６６】
電力系統切替手段８２によって、電力供給線５１ｂが接続されている母線８０ｂと船内一般負荷７１が接続されている母線８０とを切り離す場合には、船内一般負荷７１は、原動機６１ｃにより駆動される同期発電機２０ｃから電力が供給される。この場合には、インバータ７２によらずに、所定の周波数及び所定の電圧を供給することもできる。
【００６７】
始動時や、同期発電機２０の発電電圧又は周波数の変動が大きいときなど、複数台の同期発電機２０を同期して運転できなくなったときには、母線８０から母線８０ｂを切り離し、母線８０ａを母線８０ｂから切り離すことで、同期発電機２０の単独運転を行う。
【００６８】
このように、電力系統切替手段８２を有することで、誘導電動機３０ａ、３０ｂへの電力供給と船内一般負荷７１への電力供給とを共用して行えるとともに、誘導電動機３０ａ、３０ｂへの電力供給を、船内一般負荷７１への電力供給から切り離して行うこともできる。
なお、本実施形態では、誘導電動機３０と同期発電機２０とを同数とし、誘導電動機３０ａと同期発電機２０ａとを対応させ、誘導電動機３０ｂと同期発電機２０ｂとを対応させたが、誘導電動機３０と同期発電機２０とが同数でなくてもよい。例えば１つの誘導電動機３０に対して２つ又は３つの同期発電機２０が母線８０ａ、８０ｂに接続されていてもよく、２つの誘導電動機３０に対して１つの同期発電機２０が母線８０ａ、８０ｂに接続されていてもよい。
【００６９】
図３は同電気推進船の制御システムにおける第１と第２の発電制御モードの制御方法を示す説明図である。
図３（ａ）は原動機１０の周波数（回転数）と電圧との関係を示している。
図３（ａ）では、定格周波数の３０％で、回転数を所定の値に保ち、定格電圧の３０％の電圧を得て、その後は周波数と電圧とを一定の比例関係で上昇させている。すなわち、定格周波数の３０％を越えると、原動機１０ａ、１０ｂの回転数を上昇させ、回転数と電圧とを一定の比例関係で上昇させる（第１の発電制御モード）。  第１の発電制御モードでは、回転数制御手段６１ａ、６１ｂによって原動機１０ａ、１０ｂの回転数を調整する。また、励磁調整器６２ａ、６２ｂにより、設定発電電圧に比例的な励磁電圧及び／又は励磁電流を加える。
また、定格周波数の３０％までは、原動機１０の回転数を一定とした回転数とし、図３（ｂ）に示すように励磁調整器６２ａ、６２ｂの励磁電圧を調整することのみにより同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を制御している（第２の発電制御モード）。
なお、励磁調整器６２ａ、６２ｂの励磁電圧に代わり、励磁電流を制御してもよい。
【００７０】
なお、第１の発電制御モードでは、励磁調整器６２ａ、６２ｂにより、励磁電圧及び／又は励磁電流を回転数に比例させてもよいが、励磁調整器６２ａ、６２ｂによる励磁電圧及び／又は励磁電流を２次曲線的に比例させたり、固定値としたり、あるいは段階的に変えて原動機１０ａ、１０ｂの回転数を調整してもよい。
【００７１】
原動機１０が所定の回転数となるまでは、第２の発電制御モードで同期発電機２０の発電電圧を制御する。
第２の発電制御モードでは、原動機１０の回転数を所定の一定値に保つことで、原動機１０を一定の回転数で回転するように制御でき、原動機１０の一定の回転数の下で励磁調整器６２の励磁電圧及び／又は励磁電流を調整し、同期発電機２０の発電電圧を徐々に上昇させることができる。この第２の発電制御モードは、誘導電動機３０をつないだときの始動時において行われる。
【００７２】
第２の発電制御モードから第１の発電制御モードへの切り替えは、設定発電電圧まで発電電圧が到達したとき、例えば原動機１０の回転数の下限値で行う。第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとの切り替えによる連係は、原動機１０の回転数を上げるときと下げるときで設定値を異ならせることもでき、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとを交互にステップ状に行うことで調整することもできる。また、必ずしも固定的に原動機１０ａ、１０ｂの下限値とせずに、下限値近傍で設定発電電圧に対して傾きを持たせたり、曲線的に変えて切り替えを連係させてもよい。
本実施形態においては、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードとは、原動機１０の回転数が所定の値で切り替えて連係することで、誘導電動機３０の始動電流を抑えてソフトスタートができるとともに、スタート後には原動機１０によって同期発電機２０の発電電圧を制御することができる。
【００７３】
原動機１０の回転数と同期発電機２０の発電電圧は、所定の関係において制御することが好ましい。原動機１０の回転数と同期発電機２０の発電電圧は、例えば比例関係によって制御することで、誘導電動機３０の回転数を制御できる。なお、この場合における比例関係は、一定の比例係数である必要はなく、異なる比例係数でもよく、更には、比例の関係ではなく、２次曲線的な関係であってもよい。
【００７４】
図４は同電気推進船の制御システムにおける制御フローチャートである。
同電気推進船における制御システムは、操船に伴うプロペラの運転状態を設定する設定手段９０を有し、設定手段９０によって、停止、始動、増速、減速、逆転、及びクラッシュアスターンを行うことができる。なお、この設定手段９０は後述のように、同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧設定手段６３ａ、６３ｂと連携しており、同期発電機２０ａ、２０ｂの発電制御を執り行う。
設定手段９０が始動設定手段９１であり、始動設定手段９１で始動を設定したときには発電制御モード切替手段６５ａ、６５ｂは、励磁調整器６２ａ、６２ｂで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を制御し、さらに同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる。このように、原動機１０ａ、１０ｂの任意の一定始動回転数の下で、同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機３０ａ、３０ｂを始動することができる。
【００７５】
なお、始動設定手段９１による始動設定後には増速・減速設定手段９２に移行する。
設定手段９０が増速・減速設定手段９２であり、増速・減速設定手段９２で増速・減速を設定したときには、同期発電機２０ａ、２０ｂが同期運転可能か否かが判断される（ステップ１）。
ステップ１において、同期発電機２０ａ、２０ｂが同期運転可能であると判断された場合には、同期運転手段により回転数制御手段６１ａ、６１ｂで同時に原動機１０ａ、１０ｂの回転数を調整することにより同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を制御する。このように、複数の同期発電機２０ａ、２０ｂが同期運転可能であるときには、原動機１０ａ、１０ｂの回転数を同時に変えることで、増速又は減速を行うことができる。
ステップ１において、同期発電機２０ａ、２０ｂが同期運転不可能であると判断された場合には、同期発電機２０ａ、２０ｂは単独運転を行う。
なお、増速・減速設定手段９２の設定は、通常運転時にプロペラ４０の回転数が極く低い低回転数領域を有した電気推進船においては、第１の発電制御モードと第２の発電制御モードを跨いで制御することも可能である。
【００７６】
設定手段９０が逆転設定手段９３であり、逆転設定手段９３で逆転運転を設定したときには、誘導電動機３０ａ、３０ｂに供給する電力を逆相にして励磁調整器６２ａ、６２ｂで励磁電圧及び／又は励磁電流を調整することのみにより同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を制御し、さらに同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を０Ｖから徐々に上げて変化させる。このように、逆相電圧を誘導電動機３０ａ、３０ｂに与えることで逆転を行うことができ、同期発電機２０ａ、２０ｂの発電電圧を徐々に上げることで、始動電流が過大になることなく誘導電動機３０ａ、３０ｂを逆転始動することができる。
逆転設定手段９３がクラッシュアスターンである場合には、ブレーキをかける瞬間から逆相電圧を誘導電動機３０ａ、３０ｂに与え、プロペラ４０ａ、４０ｂが逆転するまでそのまま与え続ける。電圧の大きさは、電流の大きさが定格電流の２倍程度以下となるように調整する。
【００７７】
設定手段９０が停止設定手段９４であり、停止設定手段９４で停止を設定したときには、誘導電動機３０ａ、３０ｂへの電力の供給を停止した後に原動機１０ａ、１０ｂを停止することで、誘導電動機３０ａ、３０ｂへの電力の供給を確保した上、停止後の原動機１０ａ、１０ｂのアイドリングを行うことができる。
【００７８】
図５は、同電気推進船の制御システムにおける設定手段の概念図である。
設定手段は、実際の電気推進船の場合、図５に示すようなレバー７０を有した設定手段９０により実現される。レバー７０を垂直に立て「停止」位置に臨ませると、プロペラ４０ａ、４０ｂの停止が設定され、原動機１０ａ、１０ｂも止まり、発電電力も供給されない状態となる。この設定手段９０の「停止」位置とレバ―７０が停止設定手段９４を構成している。
【００７９】
レバー７０を右側に倒していくと、まず「始動」位置となる。この「始動」位置にレバー７０を臨ませることにより、上記した始動設定手段９１が実現され、制御的にも始動時の制御が行われる（第２の発電制御モード）。
「始動」位置にレバー７０を固定して臨ませた場合には、原動機１０ａ、１０ｂが下限値の回転数で運転され、対応した発電電圧での出力が得られる。
レバー７０を更に右に倒していくことにより、プロペラ４０ａ、４０ｂの回転数の上がった状態が設定され、原動機１０ａ、１０ｂの回転数を上げ、発電電圧と周波数を次第に大きくするように増速制御がされる。逆にレバー７０を戻すとプロペラ４０ａ、４０ｂの回転数を下げる状態が設定され、原動機１０ａ、１０ｂの回転数を下げ、発電電圧と周波数を次第に小さくするように減速制御がされる（第１の発電制御モード）。
【００８０】
この際の設定手段９０における増速・減速を設定する範囲とレバー７０が、増速・減速設定手段９２を構成している。
プロペラ４０ａ、４０ｂを逆転させるには、レバー７０を一旦「停止」位置にキープし停止信号を出した後、更にレバー７０を左側に倒す必要がある。この逆転を設定した場合、正転と同様に始動からスタートし、原動機は正転に始動すると共に同期発電機２０ａ、２０ｂは第２の発電制御モードで発電するが、電力供給線５１ａ、５１ｂの三相線を図７に示すように、逆相切替スイッチ７３ａ、７３ｂにより逆相電圧が印加される状態に切り替え、誘導電動機３０ａ、３０ｂの回転方向を逆転させる。正転時と同様に、逆転時においても始動時の制御（第２の発電制御モード）、増速、減速時の制御（第１の発電制御モード）が実行される。
【００８１】
電気推進船を緊急停止させるクラッシュアスターンは、プロペラ４０ａ、４０ｂの回転を正転から逆転に切り替え、船を緊急停止させる制御である。レバー７０を正転運転位置（増速・減速位置）から停止位置を通過してクラッシュアスターン位置左側一杯に倒すことにより設定ができる。この制御が行われた場合、プロペラ４０ａ、４０ｂは最初は船体により正転方向に連れまわされているが、正転回転数がある値以下となった時点で、原動機１０が始動し同期発電機２０ａ、２０ｂの電圧を誘導電動機３０ａ、３０ｂに逆相電圧が印加されるようにして、誘導電動機３０ａ、３０ｂが正転しているのに逆相電圧がかかるいわゆるプラギングブレーキがかかる状態となる。このまま逆相電圧をかけ続けるとプロペラ４０ａ、４０ｂの回転数は０となり、更に逆相電圧をかけるとプロペラ４０ａ、４０ｂはついに逆回転し始める。そして、船が完全に停止するまで逆回転し続ける。
【００８２】
この設定手段９０における左側での始動、増速・減速、クラッシュアスターンの設定範囲とレバー７０が、逆転設定手段９３を構成している。
例えば、プロペラ４０ａ、４０ｂが正転しているレバー７０が右側に存在する状態から、緊急対応としてレバー７０を一気に左側一杯に倒しても、レバー７０の通過した一連の必要な制御を処理した後、クラッシュアスターン運転がされる。すなわち、正転での減速から停止、逆転での始動から増速を最短で実行してからクラッシュアスターン状態になる。
また図７に示すように、設定手段９０におけるレバー７０の位置設定により、停止、始動、増速・減速、逆転、クラッシュアスターンが設定された場合、プロペラ４０ａ、４０ｂの設定回転数が発電電圧設定手段６３ａ、６３ｂに伝えられ、原動機１０ａ、１０ｂの回転数制御手段６１ａ、６１ｂに伝えられるが、この途中で誘導電動機３０ａ、３０ｂにスリップがあるため若干の補正が行なわれる。
【００８３】
以上から明らかなように、設定手段９０による設定や発電電圧設定手段６３ａ、６３ｂによる設定発電電圧は即座に設定されても、制御システムはこれらの設定条件や設定発電電圧が得られるようにフィードバック制御を行い、時間をかけて設定条件や設定発電電圧を得る結果となる。
なお、図５における切替点は、正転、逆転とも第１の発電制御モードと第２の発電制御モードの相当回転数位置を示す。必ずしも第２の発電制御モードが始動のみでなく、始動後の増速・減速の回転数範囲が、一部、第２の発電制御モードで行われてもよいことを示唆している。
【００８４】
図６は本発明の他の実施形態による電気推進船の制御システムを示すブロック図である。なお、上記実施形態と同一機能構成には同一符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態による電気推進船は、プロペラ４０ａ、４０ｂの回転数を設定する回転数設定手段６６ａ、６６ｂと、回転数設定手段６６ａ、６６ｂで設定した設定回転数を発電電圧設定手段６３ａ、６３ｂの設定発電電圧に変換する変換手段６７ａ、６７ｂを備えている。
本実施形態による電気推進船の制御システムでは、一般的に船舶の操船時に用いられる
回転数設定手段６６ａ、６６ｂの設定されたプロペラ４０の回転数に従って同期発電機２０ａ、２０ｂの発電制御を行う。本実施形態による電気推進船の制御システムによれば、プロペラ４０ａ、４０ｂの設定された回転数に従って発電制御を行うことができる。
なお、回転数変換手段６７ａ、６７ｂは、操船時における設定回転数を所定のテーブルや所定の関係式により、自動的に設定発電電圧に変換するものであることが好ましいが、操船者が人為的に設定回転数を読み取り設定発電電圧に変換可能な、変換表や変換グラフのような補助的な手段であってもよい。
【００８５】
プロペラ４０ａ、４０ｂの回転数は、電圧と周波数で調整される。すなわち、図８に示すように、電圧に従って原動機１０ａ、１０ｂに対する周波数を所定の関係（Ｖ／ｆ一定の比例の関係）を保って変化させる。図８は、図３（ａ）相当図である。
【００８６】
発電電圧設定手段６３ａ、６３ｂでの設定発電電圧に従って、回転数制御手段６１ａ、６１ｂにより原動機１０ａ、１０ｂの回転数（周波数）を設定発電電圧と所定の関係（Ｖ／ｆ一定の比例の関係）を保って変化させることで、プロペラ４０ａ、４０ｂの回転数を調整できる。
【００８７】
以上で述べた、各実施形態における電気推進船の制御システムは、従来に無い次のような利点も有している。
すなわち、従来の電気推進船の制御システムは、始動時の誘導電動機の始動電流が過大となるので、一つの誘導電動機でプロペラが推進されるシステムであっても、原動機と同期発電機が２台必要であった。また、原動機の一つが故障した場合のために予備の原動機が必要であった（原動機と同期発電機が合計３セット必要）。しかし、本電気推進船の制御システムでは、始動電流が過大でないため、原動機と同期発電機が１セットでも始動でき、予備の原動機を含めて２セットの原動機と同期発電機でシステムが構築できる。これにより、設置スペースの低減とコストの合理化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明によれば、インバータや可変ピッチのプロペラ翼角の変更を行うことなく船速を変更でき、電気推進船に広く適用が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  原動機
１０ａ  原動機
１０ｂ  原動機
２０  同期発電機
２０ａ  同期発電機（第１の同期発電機）
２０ｂ  同期発電機（第２の同期発電機）
２０ｃ  同期発電機
３０  誘導電動機
３０ａ  誘導電動機
３０ｂ  誘導電動機
４０  プロペラ
４０ａ  プロペラ
４０ｂ  プロペラ
５１ａ  電力供給線
５１ｂ  電力供給線
５２ａ  減速機
５２ｂ  減速機
６１ａ  回転数制御手段
６１ｂ  回転数制御手段
６１ｃ  原動機
６２ａ  励磁調整器
６２ｂ  励磁調整器
６３ａ  発電電圧設定手段
６３ｂ  発電電圧設定手段
６４ａ  発電電圧検出手段
６４ｂ  発電電圧検出手段
６５ａ  発電制御モード切替手段
６５ｂ  発電制御モード切替手段
６６ａ  回転数設定手段
６６ｂ  回転数設定手段
６７ａ  変換手段
６７ｂ  変換手段
７１  船内一般負荷
７２  インバータ
８０  母線
８０ａ  母線
８０ｂ  母線
８１  同期運転切替手段
８２  電力系統切替手段
９０  設定手段
９１  始動設定手段
９２  増速・減速設定手段
９３  逆転設定手段
９４  停止設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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