(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の周波数変換を行う電力変換部と、
前記電力変換部の出力側に設けられ、船内母線に同期投入して電力変換部へ無効電流を供給すると共に電力変換部の出力電圧を一定制御する同期調相機と、
前記電力変換部による電力の周波数変換の開始に当たり、前記同期調相機を始動して前記船内母線に前記同期調相機を同期投入する同期投入指令部とからなり、
前記同期投入指令部は、前記電力変換部を制御し、
前記電力変換部から出力される電圧と周波数を徐々に上げて前記同期調相機の回転数を定格回転数より高い回転数まで持ち上げ、
その後、前記電力変換部から前記同期調相機へ供給する電力を停止すると共に、前記同期調相機の出力電圧を前記船内母線の電圧とほぼ同じ且つ一定の電圧となるように制御しつつ同期調相機をフリーランさせ、
前記同期調相機の回転が徐々に低下して当該同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数がほぼ一致した時点で前記同期調相機を前記船内母線に同期投入させ、
前記同期調相機と前記船内母線の電圧、位相及び周波数が一致しない場合は、再度、前記同期調相機の回転を定格回転数より高い回転数まで持ち上げてフリーランさせ、
改めて前記同期調相機の同期投入を試みる一連の操作を繰り返し行う
よう構成したことを特徴とする船舶用電力システム。
【請求項２】
同期投入開始指令に基づいて電力変換部を制御し、当該電力変換部から出力される電圧と周波数を徐々に上げて同期調相機の回転数を定格回転数より高い回転数まで持ち上げた後、前記電力変換部の出力電力を停止して前記同期調相機をフリーランさせる高周波動作ステップと、
前記同期調相機を制御し、フリーランしている前記同期調相機の出力電圧を、船内母線の電圧とほぼ同じ且つ一定の電圧となるように制御する電圧制御ステップと、
前記同期調相機の回転数が低下して前記同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数がほぼ一致すると、前記同期調相機を前記船内母線へ同期投入させる同期投入ステップと、
前記同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数が一致せずに前記同期調相機の回転数が所定の回転数まで低下すると、前記高周波動作ステップへ戻る再起動ステップと
からなることを特徴とする同期調相機の同期投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力の周波数変換を行う電力変換部と、船内母線に同期投入し電力変換部へ無効電力を供給する同期調相機を備えた船舶用電力システムに関するもので、特にシステムの始動時に電力変換部を利用して同期調相機の始動を行い、同期調相機を船内母線へ同期投入する場合に、迅速に同期投入が行える船舶用電力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力を多く消費する船舶、例えばコンテナ船などには、プロペラを駆動する主機によって軸発電機を駆動し、この軸発電機から出力された可変周波数の電力を、出力側に同期調相機を設けた電力変換部で定電圧定周波数の電力に変換して船内母線へ供給する軸駆動発電装置が多く搭載されてきている。
【０００３】
一方、近年、港によっては、環境問題等の観点から、停泊中の船舶は、船内電源であるディーゼル発電機の稼動を停止し、必要な電力の全てを陸上の電力系統から船内母線へ給電することが要求されてきており、そのために、この軸駆動発電装置の電力変換部と同期調相機を利用して陸上の電力を周波数変換して船内母線へ供給する陸電供給システムが、例えば、特許文献１等で提案されている。
【０００４】
また、船舶の航行不能時には、船内母線の電力を電源として、軸駆動発電装置の電力変換部と同期調相機を利用することにより、本来は主機によって駆動される軸発電機を、推進用電動機として可変速運転してプロペラを駆動し、船舶を非常走行させたりすることも知られている。
【０００５】
このように軸駆動発電装置の電力変換部と同期調相機は、主機で駆動される軸発電機の電力を定電圧定周波数の電力に変換して船内母線に供給するだけでなく、陸上の電力を周波数変換して船内母線へ供給したり、あるいは、船内母線の電力を電源として、主機によって駆動される軸発電機を電動機運転して船舶を非常航走したりする場合に使用されている。
【０００６】
図４は、このような軸駆動発電装置を備えた従来の船舶用電力システム２０１の構成を示したものである。軸駆動発電装置は、プロペラ１３と軸発電機１４を出力軸１０Ｓ、クラッチ１１及び主軸１２を介して主機１０で駆動し、軸発電機１４から主機１０の回転速度に応じた可変周波数の電力を出力する軸駆動発電部３と、軸発電機１０から出力される可変周波数の電力を電力変換制御部６の制御によって定周波数の電力に変換する電力変換部５と、電力変換部５の出力側にリアクトル２５を介して設けられて船内母線２と同期運転し、自動電圧調整器８の電圧制御によって出力電圧、すなわち、電力変換部５の出力電圧を一定電圧に制御すると共に電力変換部５へ無効電力を供給する同期調相機７とから構成されている。
【０００７】
なお、電力変換部５は、入力側の交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ２１と、この直流電力の電流リップルを平滑するリアクトル２２と、この直流電流を検出する電流検出器２３と、この直流電流を交流電力に変換するインバータ２４とから構成されている。また電力変換制御部６は、周波数制御回路（ＡＦＣ）３１と電流制御回路（ＡＣＲ）３２とＰＬＬ回路３３及び３４と位相制御回路（ＰＨＣ）３５及び３６とから構成されている。この電力変換部５は、電流検出器２３で検出した直流電流と、変圧器１７及び２６を介してそれぞれ検出したコンバータ２１の入力電圧とインバータ２４の出力電圧と、同期調相機７に設けた周波数検出器７Ｄで検出した周波数と、周波数指令部３８で設定した周波数指令値とを入力し、電力変換部５の出力周波数が周波数指令部３８で設定した周波数指令値に応じた周波数となるように制御している。
【０００８】
また、自動電圧調整器１５及び８は、それぞれ軸発電機１４、同期調相機７の出力電圧を一定に制御する。自動電圧調整器８の電圧指令部４２は、同期調相機７の出力電圧を設定する。切替器１６は、電力変換部５の入力側を船内母線２、あるいは、軸発電機１４の出力側へ切換接続する。開閉器２７は、電力変換部５の出力側、すなわち同期調相機７を船内母線２に接続する。ディーゼル発電機４は、船内母線２へ電力を供給する。軸発電機１４及び同期調相機７の界磁巻線１４Ｃ及び７Ｃは、それぞれ自動電圧調整器１５及び８に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５１２１８号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような軸駆動発電装置を、他のシステム、例えば、陸上電力を周波数変換して船内母線へ供給する陸電供給システムに利用する場合、船舶は港への停泊によって主機１０を停止していることから、電力変換部５、同期調相機７の機能も停止している。このため船舶は、改めて、同期調相機７を始動して船内母線２へ同期投入する必要がある。しかしながら従来の同期投入方法は、同期投入するまでに時間がかかる問題があった。
【００１１】
すなわち、従来の同期調相機の同期投入方法は、電力変換部５の出力、すなわち、同期調相機７と船内母線２とを遮断した状態で、電力変換部５から出力される電圧・周波数を徐々に高めて同期調相機７の回転速度を定格回転数まで高めていき、同期調相機７と船内母線２との間で電圧、位相及び周波数が一致したタイミングで同期検定器２０９を使用して船内母線２へ同期調相機７を同期投入するように構成している。しかしながら、同期調相機７を始動する電源として船内母線２の６０Ｈｚ電力を使用したり、あるいは、陸上の６０Ｈｚ電力を使用したりすると、電力変換部５の入力側、出力側の周波数がほぼ同じ６０Ｈｚの周波数となる。このため、図５の（Ｃ）のように電力変換部５の直流電流に低周波数成分のビート電流が流れて（Ｄ）のように電力変換部５の出力周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１に対し変動する。その結果、同期調相機７と船内母線２との間の位相及び周波数の一致する頻度が極めて低くなり、同期調相機７を船内母線２に同期投入するまでに時間を要してしまう、という問題があった。尚、図５（Ａ）はコンバータ２１の直流側電圧、（Ｂ）はインバータ２４の直流側電圧の波形である。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、同期調相機を始動する電源の周波数に関わらず、短時間で同期調相機を船内母線へ同期投入できる船舶用電力システム及び同期投入方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するために本発明の船舶用電力システムは、電力の周波数変換を行う電力変換部と、前記電力変換部の出力側に設けられ、船内母線に同期投入して電力変換部へ無効電流を供給すると共に電力変換部の出力電圧を一定制御する同期調相機と、前記電力変換部による電力の周波数変換の開始に当たり、前記同期調相機を始動して前記船内母線に前記同期調相機を同期投入する同期投入指令部とからなり、前記同期投入指令部は、前記電力変換部を制御し、前記電力変換部から出力される電圧と周波数を徐々に上げて前記同期調相機の回転数を定格回転数より高い回転数まで持ち上げ、その後、前記電力変換部から前記同期調相機へ供給する電力を停止すると共に、前記同期調相機の出力電圧を前記船内母線の電圧とほぼ同じ且つ一定の電圧となるように制御しつつ同期調相機をフリーランさせ、前記同期調相機の回転が徐々に低下して当該同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数がほぼ一致した時点で前記同期調相機を前記船内母線に同期投入させ、前記同期調相機と前記船内母線の電圧、位相及び周波数が一致しない場合は、再度、前記同期調相機の回転を定格回転数より高い回転数まで持ち上げてフリーランさせ、改めて前記同期調相機の同期投入を試みる一連の操作を繰り返し行うよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の同期調相機の同期投入方法は、同期投入開始指令に基づいて電力変換部を制御し、当該電力変換部から出力される電圧と周波数を徐々に上げて同期調相機の回転数を定格回転数より高い回転数まで持ち上げた後、前記電力変換部の出力電力を停止して前記同期調相機をフリーランさせる高周波動作ステップと、前記同期調相機を制御し、フリーランしている前記同期調相機の出力電圧を、船内母線の電圧とほぼ同じ且つ一定の電圧となるように制御する電圧制御ステップと、前記同期調相機の回転数が低下して前記同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数がほぼ一致すると、前記同期調相機を前記船内母線へ同期投入させる同期投入ステップと、前記同期調相機と前記船内母線との電圧、位相及び周波数が一致せずに前記同期調相機の回転数が所定の回転数まで低下すると、前記高周波動作ステップへ戻る再起動ステップとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、同期投入指令部で電力変換部を制御し、電力変換部から出力される電圧と周波数を徐々に上げて同期調相機の回転数を定格回転数より高い回転数まで持ち上げ、その後同期調相機の出力電圧を船内母線の電圧とほぼ同じ且つ一定の電圧に制御しながら同期調相機をフリーランさせるので、電圧を改めて一致させる必要なく、同期調相機と船内母線の電圧、位相及び周波数がほぼ同じになるタイミングを短時間に、しかも、繰り返し作り出すことができ、その結果として同期調相機と船内母線との間の位相及び周波数が一致する頻度が極めて高くなり、同期調相機を比較的短時間に船内母線に同期投入ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態による船舶用電力システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の動きを説明する波形図である。
【図３】同期投入処理手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の船舶用電力システムの構成を示すブロック図である。
【図５】従来の船舶用電力システムにおける各部の波形を示す波形図である。
【図６】第２の実施形態による船舶用電力システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態とする）について、軸駆動発電装置を備えた船舶用電力システムを例にとり図面を用いて説明する。
【００１８】
［１．第１の実施形態］
［１−１．船舶用電力システムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態による船舶用電力システム１を示す。船舶用電力システム１は、従来の船舶用電力システム２０１（図４）の構成に加えて、同期投入指令部９と、この同期投入指令部９の指令により接点を切り替える切替器１６、３７及び４１と、同じく同期投入指令部９の指令により接点を開閉する開閉器３９とが設けられている。同期投入指令部９は、図示しない同期調相機の始動指令を受け、開閉器２７が開いている状態で、切替器１６の接点を１６Ａ側へ切り替えて船内母線２の電力を電力変換部５の電源とすると共に、切替器３７の接点を３７Ｂ側へ、また、切替器４１の接点を４１Ｂ側へ切り替えて電力変換制御部６を介して電力変換部５を制御する。また同期投入指令部９は、電力変換部５から出力される電圧及び周波数を徐々に高めて同期調相機７の回転数を定格回転数より高い回転数まで高め、その後、開閉器３９を開いて電力変換部５からの出力電力を停止し、同期調相機７をフリーランさせる。この時、同期調相機７は、船内母線２の電圧とほぼ同じ電圧が出力されるよう自動電圧調整器８によって制御されながらフリーランする。
【００１９】
その後、時間の経過に伴い同期調相機７の回転数が徐々に低下し、同期調相機７から出力される電圧の位相と周波数が船内母線２の電圧の位相と周波数とほぼ同じ状態となると、同期投入指令部９は、その時点で開閉器２７を閉じ、同期調相機７を船内母線２へ同期投入すると共に、開閉器３９を閉じ、切替器３７及び４１の接点も通常の３７Ａ及び４１Ａへそれぞれ戻して、同期調相機７の同期投入を完了する。
【００２０】
仮に、同期調相機７から出力される電圧の位相と周波数が船内母線２の電圧の位相と周波数とほぼ同じにならずに、同期調相機７が定格回転数以下、あるいは、所定の回転数まで低下すると、同期投入指令部９は、再度、定格回転数より高い回転数まで持ち上げてフリーランさせ、改めて同期調相機７の同期投入を試みる。同期投入指令部９は、この一連の操作を同期投入するまで繰り返す。
【００２１】
図２は、図１の本発明の実施形態の動きを説明する波形図で、船内母線２の周波数Ｆ１と同期調相機７の出力周波数Ｆ２との関係を示したものである。この図から判るように、同期投入指令部９は、Ｔ１の期間に同期調相機７の回転数を定格回転数より高めて出力周波数Ｆ２を周波数目標値ＦＴ（＝Ｆ１＋α）まで高め、この時点で、インバータ２４の出力を停止して同期調相機７をフリーランさせ、同期調相機７の出力周波数Ｆ２を（Ｆ１＋α）から（Ｆ１−α）へ向け徐々に低下させる。やがて同期投入指令部９は、同期調相機７の出力周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１にほぼ一致した時点で同期調相機７の位相が船内母線２の位相とほぼ一致しているかを確認し、ほぼ一致しておれば、（ａ）の時点で同期調相機７を船内母線２へ同期投入し、そうでなければ、その時点、あるいは、所定の回転数まで低下した時点で、再び同期調相機７を周波数目標値ＦＴまで高めて同期調相機７をフリーランさせる。以下、同期投入指令部９は、同期調相機７と船内母線２の電圧、位相及び周波数がほぼ一致し、船内母線２に同期投入されるまで同じ動作を繰り返す。
【００２２】
このように船舶用電力システム１は、短い周期で同期投入を試みることから、電力変換部５の入力電源として船内母線２の６０Ｈｚ周波数の電源を使用しても、従来のようなビート現象により位相と周波数が長い時間に亘って一致しない現象が生じず、短時間に同期調相機７を船内母線２に同期投入することができる。
【００２３】
［１−２．同期投入処理手順］
次に、船内母線２に対し同期調相機７を同期投入する場合の同期投入処理手順について、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。ここでは、予め開閉器２７が開放（遮断）されているものとする。
【００２４】
同期投入指令部９は、同期投入処理手順ＲＴ１を開始するとステップＳＰ１へ移り、同期調相機７の目標周波数である周波数目標値ＦＴを設定し、次のステップＳＰ２へ移る。因みに周波数目標値ＦＴは、船内母線２における交流電力の周波数Ｆ１よりも所定の差分値αＨｚだけ大きく設定される。
【００２５】
ステップＳＰ２において同期投入指令部９は、切替器１６を端子１６Ａ側へ切り替えて船内母線２の電力を電力変換部５のコンバータ２１へ供給させ、次のステップＳＰ３へ移る。これにより電力変換部５は、船内母線２から供給される交流電力をコンバータ２１によって直流電力に変換し、直流リアクトル２２によってこれを平滑化してインバータ２４へ供給する。
【００２６】
ステップＳＰ３において同期投入指令部９は、開閉器３９を閉塞してインバータ２４により直流電力を交流電力（すなわち変換後電力）へ変換させると共に、交流リアクトル２５を介してこの変換後電力を同期調相機７へ供給させる。
【００２７】
また同期投入指令部９は、切替器３７を端子３７Ｂ側へ切り替えて当該同期投入指令部９からの周波数指令値（すなわち周波数目標値ＦＴ）を電力変換制御部６の周波数制御回路３１へ入力させる。さらに同期投入指令部９は、切替器４１を端子４１Ｂ側へ切り替えて当該同期投入指令部９からの電圧指令値を自動電圧調整器８へ入力させるようにし、次のステップＳＰ４へ移る。これにより同期調相機７は、回転を開始すると共にその回転速度を徐々に高めていく。
【００２８】
ステップＳＰ４において同期投入指令部９は、同期調相機７の周波数Ｆ２が周波数目標値ＦＴまで高まったか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、同期投入指令部９は、このステップＳＰ４を繰り返すことにより、同期調相機７の周波数Ｆ２が周波数目標値ＦＴに高まるまで待機する。
【００２９】
一方、ステップＳＰ４において肯定結果が得られると、同期投入指令部９は、次のステップＳＰ５へ移る。ステップＳＰ５において同期投入指令部９は、同期調相機７の出力電圧Ｖ２を船内母線２における電圧Ｖ１とほぼ一致させるよう調整し、次のステップＳＰ６へ移る。
【００３０】
ステップＳＰ６において同期投入指令部９は、開閉器３９を開放（遮断）させることにより、インバータ２４からの交流電力（変換後電力）の出力を停止させ、次のステップＳＰ７へ移る。これにより同期調相機７は、フリーランとなり、回転速度を徐々に低下させ、周波数Ｆ２を徐々に低下させていく。このとき出力電圧Ｖ２は、同期調相機７の回転速度が低下しても、自動電圧調相機８の制御によって、ほぼ船内母線２の電圧Ｖ１と同じ電圧となるように制御される。
【００３１】
ステップＳＰ７において同期投入指令部９は、同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１とほぼ同程度の値（例えばＦ１±１Ｈｚの範囲内）であるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、同期投入指令部９は、次のステップＳＰ８へ移る。
【００３２】
ステップＳＰ８において同期投入指令部９は、同期調相機７の位相Ｐ２が船内母線２の位相Ｐ１と一致するか否かを判定する。ここで「一致」とは、両位相が完全に一致する場合の他、両位相が完全には一致していないものの、その差分が極めて僅かであり実質的に一致すると見なし得る場合も含む。
【００３３】
このステップＳＰ８において否定結果が得られると、このことは未だ同期調相機７を船内母線２へ同期投入する条件では無いことを表しており、このとき同期投入指令部９は、再度ステップＳＰ７へ戻る。
【００３４】
一方、ステップＳＰ７において否定結果が得られると、このことは同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１よりもある程度大きいか、或いはある程度小さいことを表しており、いずれにしても同期調相機７を船内母線２へ同期投入する条件では無いことを意味している。このとき同期投入指令部９は、次のステップＳＰ９へ移る。
【００３５】
ステップＳＰ９において同期投入指令部９は、同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１よりも低く設定した周波数（Ｆ１−α）よりも小さいか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、同期投入指令部９は、再度ステップＳＰ７へ戻る。一方、ステップＳＰ９において肯定結果が得られると、同期投入指令部９は、次のステップＳＰ１０へ移る。
【００３６】
ステップＳＰ１０において同期投入指令部９は、開閉器３９を閉塞（接続）することにより、インバータ２４からの交流電力（変換後電力）の出力を再開させ、これにより同期調相機７の回転速度を上昇させて、再度ステップＳＰ４へ戻る。これにより同期投入指令部９は、図２に示すように、期間Ｔ１において同期調相機７の周波数Ｆ２が周波数目標値ＦＴとなるまで回転速度を高めた後、期間Ｔ２においてフリーランさせて徐々に周波数Ｆ２を低下させる、といった一連の動作を繰り返す。
【００３７】
一方、ステップＳＰ８において肯定結果が得られると、同期投入指令部９は、次のステップＳＰ１１へ移り、開閉器２７を閉塞（接続）して次のステップＳＰ１２へ移る。この開閉器２７の閉塞により、同期調相機７の電圧Ｖ２、周波数Ｆ２及び位相Ｐ２は、船内母線２の電圧Ｖ１、周波数Ｆ１及び位相Ｐ２とそれぞれ同じになる。これにより同期調相機７は、船内母線２に対し同期投入されたことになる。
【００３８】
ステップＳＰ１２において同期投入指令部９は、開閉器２７が確実に閉塞（接続）したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、同期投入指令部９は、このステップＳＰ１２を繰り返すことにより開閉器２７が閉塞（接続）するのを待ち受ける。
【００３９】
一方、ステップＳＰ１２において肯定結果が得られると、同期投入指令部９は次のステップＳＰ１３へ移り、切替器１６の接点１６Ａを開き、船内母線２から電力変換部５へ供給されている電力を止め、開閉器２７を介して供給される船内母線２の電力で同期調相機７を同期運転させる。
【００４０】
また同期投入指令部９は、電力変換部５と同期調相機７を例えば軸駆動発電装置の電力変換部と同期調相機として機能させる場合に備えて、開閉器３９を閉塞（接続）すると共に切替器３７を端子３７Ａ側へ切り替え、また切替器４１を端子４１Ａ側へ切り替えた後、次のステップＳＰ１４へ移って同期投入処理手順ＲＴ１を終了する。
【００４１】
このように同期投入指令部９は、同期調相機７の周波数Ｆ２を周波数目標値ＦＴまで高めてからフリーランによって徐々に低下させ、当該周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１と同程度となり、その位相Ｐ２が船内母線２の位相Ｐ１とほぼ一致したタイミングで、当該同期調相機７を船内母線２に同期投入するようになっている。
【００４２】
［１−３．動作及び効果］
【００４３】
以上、述べたように、第１の実施形態による船舶用電力システム１は、同期投入指令部９の制御に基づき、電力変換部５から出力される電圧及び周波数を徐々に高めて同期調相機７の回転速度を定格回転数より高め、すなわち、同期調相機７の周波数Ｆ２を船内母線２の周波数Ｆ１よりも高めてから電力変換部５から同期調相機７へ供給している電力を停止して、同期調相機７をフリーランさせる。ここで同期投入指令部９は、自動電圧調整器８を介して同期調相機７の電圧Ｖ２を船内母線２の電圧Ｖ１とほぼ同じ電圧になるように制御しつつ、同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１と同程度まで低下した段階で、同期調相機７の位相Ｐ２が船内母線２の位相Ｐ１とほぼ一致しているかを確認し、ほぼ一致しておれば、そのタイミングで開閉器２７を閉塞させ、一致していなければ、その時点、あるいは、所定の回転数まで低下した時点で、再度、同期調相機７の回転数を定格回転数まで高めてフリーランさせ、改めて、同期投入を試みる状態を作り出す。このように構成した船舶用電力システム１は、同期調相機７を始動させる電源として周波数が６０Ｈｚの電源であっても、比較的短時間に同期投入を試みることができ、しかも、この同期投入を繰り返し試みることができるので、極めて短い時間で同期調相機７を船内母線２に同期投入を完了することができる。
【００４４】
［２．第２の実施形態］
第２の実施形態による船舶用電力システム１０１は、図６に示すように、第１の実施形態による船舶用電力システム１と比較して、切替器１６の端子１６Ａが船内母線２に代えて陸上の商用電源１０２と接続されている点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。
【００４５】
この船舶用電力システム１０１は、船舶が港に停泊しており、陸上から商用電源１０２の供給を受け、これを船内母線２へ供給することを前提としている。船舶用電力システム１０１の同期投入指令部９も、商用電源１０２から船内母線２へ電力を供給する場合、第１の実施の形態と同様に同期投入処理手順ＲＴ１（図３）に従った処理を順次行う。
【００４６】
すなわち同期投入指令部９は、まず商用電源１０２の電力を電力変換部５で周波数変換して同期調相機７の回転数を定格回転数よりも高め、すなわち同期調相機７の周波数Ｆ２を船内母線２の周波数Ｆ１よりも高い周波数目標値ＦＴまで高めてから、電力変換部５から同期調相機７へ供給している電力を停止して同期調相機７をフリーランさせ、同期調相機７の周波数Ｆ２を徐々に低下させる。
【００４７】
その後同期投入指令部９は、自動電圧調整器８を介して同期調相機７の電圧Ｖ２が船内母線２の電圧Ｖ１とほぼ同じになるように制御しつつ、同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１と同程度まで低下した段階で、同期調相機７の位相Ｐ２が船内母線２の位相Ｐ１とほぼ一致しているかを確認する。ここで同期投入指令部９は、両者が一致していれば、そのタイミングで開閉器２７を閉塞することにより、同期調相機７を同期投入させ、一致していなければ、その時点、あるいは、所定の回転数、すなわち周波数が（Ｆ１−α）まで低下した時点で、再度、同期調相機７の回転数を定格回転数より高めて、改めて同期投入を試みる状態を作り出す。そして同期投入指令部９は、同期投入が完了するまで、この一連の操作を繰り返す。
【００４８】
このように船舶用電力システム１０１も、商用電源１０２の周波数が６０Ｈｚであり船内母線２の周波数Ｆ２と同等であったとしても、第１の実施形態と同様、比較的短時間に同期投入を試みることができる状態を繰り返し作り出すことができ、極めて短い時間で同期調相機７を船内母線２に同期投入を完了することができる。
【００４９】
［３．他の実施形態］
なお上述した実施形態においては、コンバータ２１、直流リアクトル２２及びインバータ２４の組み合わせにより構成される電力変換部５により、交流電力の周波数を変換する場合について述べた。
【００５０】
しかしながら本発明はこれに限らず、他の種々の構成でなる電力変換部により交流電力の周波数を変換するようにしても良い。
【００５１】
また、上述した実施形態においては、図２における期間Ｔ１において同期調相機７の周波数Ｆ２を周波数目標値ＦＴにまで高めた後、期間Ｔ２において同期調相機７をフリーランさせて周波数Ｆ２を徐々に低下させ、この期間Ｔ２において、周波数Ｆ２が周波数Ｆ１と一致し、また位相Ｐ２が位相Ｐ１と一致したタイミングで開閉器２７を閉塞するようにした場合について述べた。
【００５２】
しかしながら本発明はこれに限らず、例えば期間Ｔ１においても、同期調相機７の周波数Ｆ２が船内母線２の周波数Ｆ１とほぼ一致し、同期調相機７の位相Ｐ２も船内母線２の位相Ｐ１とほぼ一致すれば、そのタイミングで開閉器２７を閉塞するようにしても良い。或いは、最初に同期調相機７をフリーランさせる期間Ｔ２において、周波数Ｆ２が周波数Ｆ１と一致し、位相Ｐ２が位相Ｐ１と一致する確率が高い場合は、それ以降の期間Ｔ１及び期間Ｔ２の操作を繰り返さないようにしても良い。
【００５３】
さらに上述した実施形態においては、電力変換部５に対し船内母線２又は商用電源１０２の電力を供給して同期調相機７を同期投入する場合の同期投入処理について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば軸駆動発電部３からの軸発電力等、他の種々の電源から電力変換部５に電力を供給して同期投入する場合に適用しても良い。
【００５４】
さらに本発明は、上述した各実施形態及び他の実施形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施形態と上述した他の実施形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施形態や、一部を抽出した実施形態にもその適用範囲が及ぶものである。
【００５５】
さらに上述した第１の実施形態においては、電力変換部としての電力変換部５と、電力変換制御部としての電力変換制御部６と、同期調相機としての同期調相機７と、同期調相制御部としての自動電圧調整器８と、開閉器としての開閉器２７と、同期投入指令部としての同期投入指令部９とによって船舶用電力システムとしての船舶用電力システム１を構成する場合について述べた。
【００５６】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる電力変換部と、電力変換制御部と、同期調相機と、同期調相制御部と、開閉器と、同期投入指令部とによって船舶用電力システムを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、電力の周波数変換を行う電力変換部を有し、その電力変換部の周波数変換を利用して同期調相機を始動し、船内母線に同期調相機を同期投入する場合において、利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１、１０１、２０１……船舶用電力システム、２……船内母線、３……軸駆動発電部、４……ディーゼル発電機、５……電力変換部、６……電力変換制御部、７……同期調相機、８……自動電圧調整器、９……同期投入指令部、１０……主機、１４……軸発電機、１６、３７、４１……切替器、２１……コンバータ、２２……直流リアクトル、２４……インバータ、２５……交流リアクトル、２７、３９……開閉器、３１……周波数制御回路、３２……電流制御回路、３３、３４……ＰＬＬ回路、３５、３６……位相制御回路、３８……周波数指令部、４２……電圧指令部、１０２……商用電源、２０９……同期検定器、Ｆ１、Ｆ２……周波数、ＦＴ……周波数目標値、Ｐ１、Ｐ２……位相、Ｖ１、Ｖ２……電圧、Ｔ１、Ｔ２……期間。
【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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