(57)【要約】【課題】電源系統へ電力を回生させることなく、安全にダイオードコンバータを使用することができ、且つ制動抵抗器を使用せずに制動力が得られる電気推進船の制御装置を提供する。【解決手段】ベクトル制御を行う電気推進船の制御装置５において、速度基準とフィードバック速度と運転停止条件を入力とし、通常運転モードか逆相制動モードかを自動的に判定する逆相制動制御手段６ａと、トルク電流基準、励磁電流基準及び滑り周波数を夫々所定の逆相制動用トルク電流基準、逆相制動用励磁電流基準及び逆相制動用滑り周波数に切替える切替え手段６ｂとを設け、逆相制動制御手段６ａが逆相制動モードと判定したとき、切替え手段６ｂを逆相制動側に切替えるようにする。【選択図】図１
2008022660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と発電機から成る交流電源から受電した電力により船舶推進用の交流電動機を可変速駆動する電力変換器を制御する電気推進船の制御装置であって、
速度基準とフィードバック速度の偏差に応じてトルク電流基準を生成する速度制御手段と、
フィードバック速度から演算によって磁束基準及び励磁電流基準を得る励磁演算手段と、
前記トルク電流基準と前記磁束基準から滑り周波数を演算する滑り周波数演算手段と、
前記滑り周波数から滑り角を演算し、これに前記フィードバック速度から得られる回転子位置角を加算して２次磁束の基準位相を演算する基準位相演算手段と、
前記電力変換器の出力電流から、前記基準位相に基づいてトルク軸電流と励磁軸電流を検出する２軸電流検出手段と、
前記トルク電流基準及び前記励磁電流基準の夫々と前記トルク軸電流及び前記励磁軸電流の夫々の偏差に応じてトルク軸電圧基準及び励磁軸電圧基準を夫々生成する電流制御手段と、
前記トルク軸電圧基準及び励磁軸電圧基準を前記基準位相に基づいて３相の電圧基準に変換してＰＷＭ制御用のゲートパルスを生成し、前記電力変換器に供給するＰＷＭ制御手段と、
前記速度基準と前記フィードバック速度と運転停止条件を入力とし、運転モードが通常運転モードか逆相制動モードかを自動的に判定する逆相制動制御手段と、
前記トルク電流基準、前記励磁電流基準及び前記滑り周波数を夫々所定の逆相制動用トルク電流基準、逆相制動用励磁電流基準及び逆相制動用滑り周波数に切替える切替え手段と
を具備し、
前記逆相制動制御手段が逆相制動モードと判定したとき、前記切替え手段を逆相制動側に切替えるようにしたことを特徴とする電気推進船の制御装置。
【請求項２】
前記逆相制動制御手段は、
前記逆相制動モードのとき、所定の時間継続するゲートブロック信号を前記ＰＷＭ制御手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項３】
前記逆相制動制御手段は、
前記運転停止条件から停止指令が与えられ、且つ前記フィードバック速度が所定の制動最大回転数以下となったとき逆相制動モードと判断し、前記フィードバック速度が所定の制動最小回転数以下となったとき逆相制動モードを解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項４】
前記逆相制動制御手段は、
前記速度基準の変化率推移から減速モードであることを判定し、この減速モード状態で前記フィードバック速度が所定の制動最大回転数以下となったとき逆相制動モードと判定し、
前記速度基準と前記フィードバック速度の偏差が所定値以下となるか、または前記フィードバック速度が所定の制動最小回転数以下となったとき逆相制動モードを解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項５】
前記制動最大回転数は、前記逆相制動モードにおける制動トルクが前記交流電動機の負荷トルクより１％乃至１０％大きくなる範囲の回転数としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項６】
更に前記トルク電流基準を前記逆相制動制御手段の入力とし、
前記逆相制動制御手段は、
前記トルク電流基準が所定値以下となったとき逆相制動モードと判定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項７】
前記逆相制動制御手段は、
前記フィードバック速度が前期制動最大回転数より大きい所定の制動不能回転数以下になったとき、ゲートブロック信号を前記ＰＷＭ制御手段に与えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項８】
前記逆相制動制御手段は、
前記運転停止条件から起動指令が与えられたとき、前記フィードバック速度が所定の逆転制動最大回転数以下で所定の逆転最小回転数以上であるとき逆相制動モードと判定し、前記フィードバック速度が前記逆転制動最小回転数以下となったとき逆相制動モードを解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項９】
前記交流電動機の巻線温度を検出する温度検出器を設け、
この温度検出器の検出温度に応じて前記逆相制動用励磁電流基準を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項１０】
前記逆相制動用トルク電流基準は実質的にゼロとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項１１】
前記逆相制動用滑り周波数は、
所定の値に設定した逆相制動周波数を極性切替器を介して得られる周波数から前記フィードバック速度に見合う周波数を減算して得るようにし、
前記極性切替器は、前記フィードバック速度が正のときには前記逆相制動周波数の符号を反転させ、前記フィードバック速度が負のときには前記逆相制動用周波数の符号を反転させないようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の電気推進船の制御装置。
【請求項１２】
前記逆相制動周波数を前記交流電動機の定格周波数の１％乃至１０％の範囲としたことを特徴とする請求項１１に記載の電気推進船の制御装置。
【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に係り、特に制動特性を改善した電気推進船の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流可変速駆動技術の進歩により、船舶への電気推進の適用が増加している。船舶の電気推進を行うと、従来の原動機推進に比べて、融通性のある推進トルク特性の実現が可能となる。
【０００３】
電気推進船においては、減速時に船体の持つ慣性エネルギーにより、プロペラが遊転（水流によりプロペラが回される現象）する場合があり、電動機に制動トルクを与えなければ減速に時間を要し、操縦性能が悪化する。制動トルクを与えるためには、プロペラから電動機に伝えられる慣性エネルギーを電力変換器で電気エネルギーへ変換し、電源系統へ回生する方法が一般的である。このような回生制動を行なう場合、電動機容量に対して電源容量が十分大きい場合には特に問題はないが、電動機容量と電源容量が比較的近接している場合、回生される電力によって電源系統の電力変動が大きくなるという問題が生じる。このため、電源系統や電力変換器内部に制動抵抗器を接続し、回生電力を吸収させる様にしている。ところが、高圧大容量システムになると、制動抵抗器やその付属装置が大型化し、設置スペースの確保が困難となる。
【０００４】
上記の問題に対応すべく、制動時に電動機の電機子磁化電流成分と界磁電流成分を故意に増加させ、電動機、電力変換器及びケーブルの損失の合計値を増大させて電源系統への回生電力をゼロとする提案が為されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３３３８９８号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された手法によれば、回生電力を電源系統に戻すことなく、また制動抵抗器を使用することなく電気推進船の制動が可能となる。しかしながら、回生電力を電源系統に戻さないように最大化する制御は極めて複雑であり、電力変換器のコンバータとしてダイオードコンバータを使用した場合、例えば制御が不安定になったとき、電力変換器が過電圧となって運転不能になるという問題があった。
【０００６】
本発明はこれらの問題を克服するために為されたもので、電源系統へ電力を回生させることなく、安全にダイオードコンバータを使用することができ、且つ制動抵抗器を使用せずに制動力が得られる電気推進船の制御装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の電気推進船の制御装置は、原動機と発電機から成る交流電源から受電した電力により船舶推進用の交流電動機を可変速駆動する電力変換器を制御する電気推進船の制御装置であって、速度基準とフィードバック速度の偏差に応じてトルク電流基準を生成する速度制御手段と、フィードバック速度から演算によって磁束基準及び励磁電流基準を得る励磁演算手段と、前記トルク電流基準と前記磁束基準から滑り周波数を演算する滑り周波数演算手段と、前記滑り周波数から滑り角を演算し、これに前記フィードバック速度から得られる回転子位置角を加算して２次磁束の基準位相を演算する基準位相演算手段と、前記電力変換器の出力電流から、前記基準位相に基づいてトルク軸電流と励磁軸電流を検出する２軸電流検出手段と、前記トルク電流基準及び前記励磁電流基準の夫々と前記トルク軸電流及び前記励磁軸電流の夫々の偏差に応じてトルク軸電圧基準及び励磁軸電圧基準を夫々生成する電流制御手段と、前記トルク軸電圧基準及び励磁軸電圧基準を前記基準位相に基づいて３相の電圧基準に変換してＰＷＭ制御用のゲートパルスを生成し、前記電力変換器に供給するＰＷＭ制御手段と、前記速度基準と前記フィードバック速度と運転停止条件を入力とし、運転モードが通常運転モードか逆相制動モードかを自動的に判定する逆相制動制御手段と、前記トルク電流基準、前記励磁電流基準及び前記滑り周波数を夫々所定の逆相制動用トルク電流基準、逆相制動用励磁電流基準及び逆相制動用滑り周波数に切替える切替え手段とを具備し、前記逆相制動制御手段が逆相制動モードと判定したとき、前記切替え手段を逆相制動側に切替えるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源系統へ電力を回生させることなく、安全にダイオードコンバータを使用することができ、且つ制動抵抗器を使用せずに制動力が得られる電気推進船の制御装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例を図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の実施例１に係る電気推進装置の制御装置のブロック構成図である。
【００１１】
電源１は原動機１ａと交流発電機１ｂを直結して構成され、交流発電機１ｂの出力は、配電機器２を介して電力変換器３に与えられる。電力変換器３の出力は推進器４の交流電動機４ａを駆動し、交流電動機４ａの機械出力はプロペラ４ｂを回転させることにより、推進力を発生する。
【００１２】
配電機器２は電源１から電源系統への出力用の遮断器２ａと電源系統から電力変換器３への入力用の遮断器２ｂとから構成されている、電力変換器３は、変圧器３ａを介して受電した交流電力をコンバータ３ｂで直流電力に変換し、更にインバータ３ｃで交流電動機４ａの速度制御に必要な電圧、周波数の交流電力に変換する。インバータ３ｃは図示しない複数個のスイッチング素子をブリッジ接続して構成されており、これ等の複数個のスイッチング素子は、制御装置５の出力によってオンオフ制御されている。
【００１３】
インバータ３ｃの出力電流は電流検出器３１によって検出され、制御装置５に与えられる。また、交流電動機４ａには速度検出器４１が取り付けられ、交流電動機４ａの回転子位置を検出して制御装置５に与える。
【００１４】
次に、本発明の対象となるインバータ３ｃの制御装置５について説明する。
【００１５】
制御装置５は、交流電動機４ａの入力電流をトルク電流と励磁電流に分解して制御を行う所謂ベクトル制御という技術を使用している。以下このベクトル制御を中心として制御装置５の構成を説明する。
【００１６】
速度制御器５ａは、速度設定器５１からの速度基準信号ωr*（以下＊は目標値を示す）と、回転子位置検出器４１からの回転子位置θｒを速度演算器５ｂによって積分して得られる速度フィードバック信号ωrの偏差を入力として、この偏差がゼロとなるようにトルク基準信号Tm*を演算して出力する。磁束演算器５ｃは、速度フィードバック信号ωrより、交流電動機４ａの２次磁束基準信号φ2*を演算する。トルク基準信号Tm*を２次磁束基準信号φ2*で除算することにより、トルク電流基準信号iq*が得られる。磁化電流演算器５ｄは、２次磁束基準信号φ2*より、励磁電流基準信号id*を演算する。トルク成分の電流基準信号iq*と２次磁束基準信号φ2*を入力として、滑り周波数演算器５ｅは滑り周波数信号ωsを演算する。
【００１７】
このようにして得られたトルク電流基準信号iq*、励磁電流基準信号id*及び滑り周波数信号ωsは、逆相制動制御回路６に与えられる。逆相制動制御回路６においては、その詳細は後述するが、逆相制動制御器６ａが通常運転モードか逆相制動運転モードかを判定して切換回路６ｂを動作させる。通常運転モードであれば、切換回路６ｂは上記トルク電流基準信号iq*、励磁電流基準信号id*及び滑り周波数信号ωsをそのまま逆相制動制御回路６の出力とする。
【００１８】
滑り角演算器５ｆは、すべり周波数信号ωsより、滑り角θｓを演算する。回転子位置θrと滑り角θsを加算することにより、２次磁束位置θ0が得られる。ここで、速度検出器４１の出力が回転子位置でなく回転速度である場合は、回転速度を積分してこの回転子位置θrを求めれば良い。そしてこの２次磁束位置θ0を基準位相として３相／２相座標変換器５ｇは、電流検出器３１からの電流信号をトルク電流フィードバック信号iqとこれと直交する励磁電流フィードバック信号idに分解してこれらを出力する。トルク電流基準信号iq*とトルク電流フィードバック信号iqの偏差、及び励磁電流基準信号id*と励磁電流フィードバック信号idの偏差の夫々がゼロになるように、電流制御器５ｈは、トルク電圧基準信号Eq*と励磁電圧基準信号Ed*を夫々演算して出力する。トルク電圧基準信号Eq*と励磁電圧基準信号Ed*及び２次磁束位置θ0より、２相／３相変換器５ｉは、３相電圧基準信号Vu*、Vv*、Vw*を演算して出力する。ここで得られた３相電圧基準信号Vu*、Vv*、Vw*に基づき、ＰＷＭ制御器５ｊはパルス幅変調されたゲートパルス信号を出力する。このゲートパルス信号をゲート回路５ｋによって絶縁・増幅し、インバータ３ｃの主回路スイッチングデバイスにゲートパルスを与え、これらの主回路スイッチングデバイスをオンオフさせることにより、所望の電力変換を行う。
【００１９】
次に逆相制動を行なう場合の逆相制動制御回路６の内部構成について説明する。
【００２０】
逆相制動制御器６ａは、運転停止条件回路７から与えられる運転／停止信号、トルク電流基準信号iq*、滑り周波数信号ωs、速度フィードバック信号ωr及び速度基準信号ωr*を監視し、これ等の信号の条件に従って、トルク電流基準信号iq*、励磁電流基準信号id*及び滑り周波数信号ωsを切替える。逆相制動制御器６ａが逆相制動モードを検出したとき、切換回路６ｂを逆相制動側に選択し、トルク電流基準信号iq*を電流設定器６ｃで設定された逆相トルク電流io*に切替える。同様に、励磁電流基準信号id*を電流調節器６ｄで設定された逆相励磁電流ip*に切替え、また、すべり周波数信号ωsを逆相制動時すべり周波数に切替える。この逆相制動時すべり周波数は、逆相制動周波数基準ωp*から速度フィードバック信号ωrを減算して求める。ここで逆相制動周波数基準ωp*は、周波数設定器６ｅで設定された逆相制動周波数を、速度フィードバック信号ωrを入力とする回転方向切替器６ｆに従い反転選択器６ｇを動作させ、そのまま出力するか、極性を変えて出力する。通常、速度フィードバック信号ωrが正のときには反転選択器６ｇで極性を反転させ、負のときには反転させない。
【００２１】
本発明の動作原理について説明する。図２は、誘導電動機のトルクと滑りの関係を示した特性曲線である。誘導電動機は、滑りが０＜Ｓ＜１で電動機動作（回転子が同期速度より遅く回転磁界と同方向に回転）、０＞Ｓで発電機動作（回転子が同期速度より速く回転磁界と同方向に回転）、そして１＜Ｓで逆相制動（回転子が同期速度より遅く回転磁界と反対方向に回転）状態となる。
【００２２】
ここで、回転磁界と同方向に発生する力が正トルクであるので、回転磁界と反対方向（回転子とは同方向）に発生する力は負トルクとなる。つまり、電動機の滑りが１＜Ｓとなる様に電力変換器を制御すると、制動トルクを得ることができる。
【００２３】
この時、電動機の１次側から供給される電気的エネルギーと回転子側から供給される機械的エネルギーは、主として電動機内部の２次抵抗で熱として消費されるため、インバータにより直流回路側には回生されない。
【００２４】
次に、逆相制動を行うための逆相制動制御器６ａの動作について図３乃至図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図３は停止時の逆相制動動作のフローチャートである。
【００２６】
交流電動機４ａを運転中に運転停止条件回路７から停止指令が与えられる（ＳＴ１）。このとき、速度フィードバック信号ωrが制動不能回転数以下かどうかチェックする（ＳＴ２）。制動不能回転数以下であれば、トルク電流基準信号iq*が所定値以下であるかどうかチェックする（ＳＴ３）。また、ステップＳＴ２で制動不能回転数以下であれば、逆相制動を行うことが好ましくないので、速度基準信号ωr*の値に拘わらず、所定の減速レートで減速する（ＳＴ４）。
【００２７】
ステップＳＴ３において、トルク電流基準信号iq*が所定値以下であれば、逆相制動を行う条件が整備されたと見做し、逆相制動制御器６ａはゲートブロック指令をゲート回路５ｋに出力し、交流電動機４ａをフリーラン状態とする（ＳＴ５）。このステップＳＴ５の動作は少なくとも交流電動機４ａの逆起電圧が適度に低下するだけの所定の時間は継続する。この所定の時間は、交流電動機４ａを逆相で再起動した時にインバータ出力電圧と電動機誘起電圧の位相差により、過電流とならないようにするため、交流電動機４ａの誘起電圧が低下する時定数の２倍程度に設定するのが好ましい。
【００２８】
次に、速度フィードバック信号ωrが制動最大回転数以下になったかどうかチェックする（ＳＴ６）。このステップＳＴ６は、或る回転速度領域においては、逆相制動によって減速させるよりフリーランによる減速の方がより減速効率が良い場合があるので設けているステップである。
【００２９】
そして、速度フィードバック信号ωrが制動最大回転数以下になったとき、上記のゲートブロックを解除すると共に切換回路６ｂを逆相制動側に選択し、トルク電流基準信号iq*を電流設定器６ｃで設定された逆相トルク電流io*に切替え、励磁電流基準信号id*を電流調節器６ｄで設定された逆相励磁電流ip*に切替え、またすべり周波数信号ωsを逆相制動時すべり周波数に切替える（ＳＴ７）。ここで、逆相トルク電流io*は通常０％に設定する。これは、コンバータ３ｂにダイオードコンバータを使用した場合、直流回路に電力を回生することができないためである。そして逆相励磁電流ip*は、実施例１においては通常電動機定格電流相当の励磁電流に設定する。
【００３０】
上記の逆相制動時に速度フィードバック信号ωrをチェックし、制動最小回転数以下になったかどうかチェックする（ＳＴ８）。そして制動最小回転数以下になったとき、切換回路６ｂを通常運転側に選択し、トルク電流基準信号iq*を、励磁電流基準信号id*及びすべり周波数信号ωsを元の値に切替える（ＳＴ９）。そしてこの状態で運転停止する（ＳＴ１０）。
【００３１】
以上の説明においては、交流電動機４ａが制動最小回転数以上で回転中に停止指令が与えられたものとして説明したが、制動最小回転数未満で回転中においては、ステップＳＴ５によるフリーラン動作を行う必要はないので直接ステップＳＴ１０の運転停止を行うようにすれば良い。また、ステップＳＴ３のトルク電流基準の判定は省略しても良い。尚、このステップＳＴ３のトルク電流基準の判定を行ったとき、トルク電流基準信号iq*が所定値を超えている場合は異常状態としてアラームを発するようにすることが好ましい。
【００３２】
次に図４に従って、減速中における逆相制動モードの適用について説明する。
【００３３】
通常運転中（ＳＴ１Ａ）において、制動不能回転数以下になったかどうかチェックする（ＳＴ２）。そして逆相制動制御器６ａは速度基準信号ωr*の変化の状態をチェックし、減速モードにあるかどうかチェックする（ＳＴ２Ａ）。更に、トルク電流基準信号iq*が所定値以下であるかどうかチェックする（ＳＴ３）。
【００３４】
上記ステップＳＴ２、ＳＴ２Ａ及びＳＴ３の何れかにおいてＮＯである場合は、通常の速度基準に従った制御を行い（ＳＴ４Ａ）、逆相制動は行わない。
【００３５】
そしてステップＳＴ３においてトルク電流基準信号iq*が所定値以下であれば、ゲートブロックによるフリーラン（ＳＴ５）を行い、図３の停止時のフローチャートと同様に逆相制動を行う（ＳＴ７）。
【００３６】
そして逆相制動期間中、速度基準信号ωr*と速度フィードバック信号ωrを比較する（ＳＴ７Ａ）。ステップＳＴ７Ａにおける偏差が所定値未満となったときは逆相制動を終了する（ＳＴ９）。ステップＳＴ７Ａにおける偏差が所定値以上であれば、速度フィードバック信号ωrをチェックし、制動最小回転数以下になったかどうかチェックする（ＳＴ８）。そして制動最小回転数以下になったとき、切換回路６ｂを通常運転側に選択し、トルク電流基準信号iq*を、励磁電流基準信号id*及びすべり周波数信号ωsを元の値に切替えて逆相制動を終了する（ＳＴ９）。
【００３７】
上記においてステップＳＴ３のトルク電流基準の判定を省略しても良いことは、停止時の場合と同様である。
【００３８】
次に図５に従って、起動時の逆相制動モードの適用について説明する。
【００３９】
交流電動機４ａが停止中に運転停止条件回路７から起動指令が与えられる（ＳＴ１１）。このとき、速度フィードバック信号ωrが逆転で且つ制動最大回転数以下かどうかチェックする（ＳＴ１２）。逆転で且つ制動最大回転数を超える場合は制動最大回転数以下になるまで待つ。制動最大回転数以下であれば、逆転で且つ制動最小回転数以上かどうかチェックする（ＳＴ１３）。ステップＳＴ１３において、逆転であっても制動最小回転数未満であるか、または正転のときには、逆相制動は用いず、速度基準に従い制御する（ＳＴ４Ａ）。
【００４０】
そして、ステップＳＴ１３において制動最小回転数以上であれば、逆相制動を開始する（ＳＴ７）。逆相制動を行うことによって回転速度は低下し、制動最小回転数以下となったとき（ＳＴ８Ａ）、逆相制動を終了し（ＳＴ９）速度基準に従い制御する（ＳＴ４Ａ）。このようにすれば、起動時に所定の回転数範囲で逆転していたとき、逆相制動を用いて電動機速度をほぼゼロに減速させたあと起動することが可能となる。
【００４１】
上記図３及び図４の説明において、トルク電流基準が所定値以下になったかどうかのチェックは、逆相制動を必要とするレベルまでトルク電流基準が低下したかどうかのチェックである。通常、ダイオードコンバータ３ｂを使用した場合、誤動作防止のために力行と回生トルクの閾値にヒステリシスを設ける必要があるため、この所定値は電動機定格トルクの０．１％程度に設定する。
【００４２】
また、逆相制動最大回転数は、電動機の速度制御範囲中、逆相制動が可能となる最大回転速度を示す。通常、逆相制動トルクから負荷トルクを減じて得られる制動トルクが、電動機の負荷トルクより大きい範囲での最大回転数を設定する。この時、誤差分を見越して制動トルクが負荷トルクより１％乃至１０％程度大きくなる様に最大回転数を設定することが好ましい。
【００４３】
通常運転時の逆相制動終了条件は、図４に示したように、速度基準信号ωr*と速度フィードバック信号ωrの偏差が、交流電動機４ａの定格速度の１％未満になったとき、逆相制動モードが解除される様に設定するのが好ましい。
【００４４】
逆相制動周波数基準ωp*は、交流電動機４ａの特性を考慮し、交流電動機４ａの定格速度に見合う定格周波数の１％乃至１０％の範囲に設定することが好ましい。例えば、定格周波数が商用周波数であれば通常２〜３Ｈｚの周波数に設定する。回転方向切替器６ｆは、逆相制動時に速度フィードバック信号ωrより、逆相制動周波数基準ωp*の極性を切り替える。通常、電動機正転時に負側、反転時に正側に設定する。
【００４５】
以上の結果より明らかな様に、本発明は図１に示す逆相制動制御器６ａにて、トルク電流基準信号iq*と速度フィードバック信号ωrから逆相制動モードの判別を行い、条件が成立するとゲートブロック信号ＧＢをゲート回路５ｋへ出力して交流電動機４ａをフリーラン状態とし、交流電動機４ａの誘起電圧が低下したら制御信号切替スイッチ６ｂより、トルク電流基準信号iq*と励磁電流基準信号id*と滑り周波数基準信号ωs*を、電流設定器６ｃの出力信号io*と電流調節器６ｄの出力信号ip*と周波数調節器６ｅの出力信号ωp*と速度フィードバック信号ωrの偏差に切替え、ゲートブロック解除後に電動機を再起動して回転子の回転方向とは逆方向に回転磁界を作る様に低周波の電動機定格電流相当の励磁電流を流し、逆相制動終了と同時に制御信号切替スイッチ６ｂを元に戻して通常の速度制御状態に復帰させる。そうすることにより、直流回路へ電力を回生させることなく、制動抵抗器を使用せずに制動トルクを得ることができる。
【実施例２】
【００４６】
図６は、本発明の実施例２に係る電気推進装置の制御装置のブロック構成図である。この実施例２の各部について、図１の実施例１に係る電気推進装置の制御装置のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、交流電動機４ａの巻線温度を検出するための温度検出器４２を交流電動機４ａの巻線部分に取り付け、この温度信号を逆相制動制御器６ａに与えるようにした点、また逆相制動制御器６ａからの信号Ｌｉｐによって電流調節器６ｄが出力する逆相励磁電流ip*を変化させるように構成した点である。
【００４７】
電動機保護のため、巻線温度twが警報レベル以上になったとき、逆相制動制御器６ａより電流制限信号Lipを出力し、これにより励磁電流基準信号ip*を制限する。このように構成すれば、巻線温度twの上昇を抑制しながら逆相制動を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係る電気推進装置の制御装置のブロック構成図        。
【図２】誘導電動機のトルクと滑りの関係を示した特性曲線。
【図３】停止時の逆相制動動作のフローチャート
【図４】減速時の逆相制動動作のフローチャート
【図５】起動時の逆相制動動作のフローチャート
【図６】本発明の実施例２に係る電気推進装置の制御装置のブロック構成図        。
【符号の説明】
【００４９】
１…電源
１ａ…原動機
１ｂ…交流発電機
２…配電機器
２ａ、２ｂ…遮断器
３…電力変換器
３ａ…変圧器
３ｂ…コンバータ
３ｃ…インバータ
３１…電流検出器
４…推進器
４ａ…交流電動機
４ｂ…プロペラ
４１…速度検出器
４２…電動機巻線温度検出器
５…制御装置
５ａ…速度制御器
５ｂ…速度演算器
５ｃ…磁束演算器
５ｄ…磁化電流制御器
５ｅ…滑り周波数演算器
５ｆ…滑り角演算器
５ｇ…３相／２相座標変換器
５ｈ…電流制御器
５ｉ…２相／３相座標変換器
５ｊ…ＰＷＭ制御器
５ｋ…ゲート回路
５１…速度設定器
６…逆相制動制御回路
６ａ…逆相制動制御器
６ｂ…制御信号切替スイッチ
６ｃ…電流設定器
６ｄ…電流調節器
６ｅ…周波数設定器
６ｆ…回転方向切替器
６ｇ…周波数極性切替スイッチ
７…運転停止条件回路
【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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