(57)【要約】【課題】特殊な変圧器を用いることなく励磁突入電流を低減し、もって船内に設置する発電機の容量や台数を最適化し、船内省スペース化を可能にする。【解決手段】船内母線に接続された複数個のインバータによって周波数変換された電圧を、推進用電動機に巻装された複数個の固定子巻線に供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、推進用電動機の固定子巻線およびインバータを２つのグループに分け、推進用電動機の第１グループのそれぞれの固定子巻線と、第１グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、第１グループのインバータの電源側を、共通の交流リアクトルを介して前記船内母線に接続し、推進用電動機の第２グループのそれぞれの固定子巻線と、第２グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、第２のグループのインバータの電源側を、一次側と二次側とで電圧位相が３０度ずれた共通の三相単巻変圧器を介して前記船内母線に接続した。【選択図】図１
2013005524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船内の発電機から電力を供給される船内母線と、
当該船内母線に接続された複数個のインバータによって周波数変換された電圧を、推進用電動機に巻装された複数個の固定子巻線に供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、
前記複数個の固定子巻線の半数を第１グループの固定子巻線とし、残り半数の固定子巻線を第２グループの固定子巻線とし、前記複数個のインバータの半数を第１グループのインバータとし、残り半数のインバータを第２グループのインバータとし、
前記第１グループのそれぞれの固定子巻線と、前記第１グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、
前記第１グループのインバータの電源側を、共通の交流リアクトルを介して前記船内母線に接続し、
前記第２グループのそれぞれの固定子巻線と、前記第２グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、
前記第２のグループのインバータの電源側を、一次側と二次側とで電圧位相が３０度ずれた共通の三相単巻変圧器を介して前記船内母線に接続したことを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項２】
前記多巻線型電動機の固定子巻線数および前記インバータの個数を２個としたことを特徴とする請求項１記載の船舶用インバータシステム。
【請求項３】
前記第１グループのインバータの電源側を前記交流リアクトルを介さずに前記船内母線に接続したことを特徴とする請求項１または２記載の船舶用インバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータから発生する高調波成分が船内母線に流入するのを抑制するようにした船舶用インバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機をインバータにより制御するシステムとして、特許文献１乃至２に開示されたものが挙げられる。
図４は上記特許文献１乃至２に開示された従来のインバータシステムを簡略化したシステム構成図である。
【０００３】
図４において、１は船内母線であり、電源側遮断器２を介してディーデル発電機（Ｄ／Ｇ）やガスタービン発電機（Ｔ／Ｇ）等の種々の交流発電機３に接続され、電力の供給を受けている。そして、この船内母線１には負荷側遮断器４、交流リアクトル５、インバータ６を介してプロペラ７を駆動する推進電動機８が接続されている。９は推進電動機８の回転速度を検出してインバータ６の制御回路に速度信号を帰還する速度検出器である。
【０００４】
インバータ６は、制御回路内に予め設定してある速度設定値と前記速度検出器９から帰還された推進電動機８の実回転速度との偏差に応じて推進電動機８に印加する電圧の大きさや周波数を制御（例えば、ＶＶＶＦ制御）して、推進電動機８の回転速度を制御する。
【０００５】
交流リアクトル５はインバータ６から発生する高調波成分が船内母線１に流入するのを抑制する装置である。交流リアクトル５の高調波抑制効果を高める対策の一つとして、インダクタンス（Ｌ）を大きくする方法がある。この場合、交流リアクトル５自体の体格（寸法）や電力損失の増大につながるため好ましくない。
【０００６】
別の対策として、図５のようなシステムも考えられている。
図５の船舶用インバータシステムが図４の船舶用インバータシステムと異なる点は、交流リアクトル５に替えて三相３巻線変圧器１０を適用したこと、インバータとしてマスター側インバータ６Ａおよびスレーブ側インバータ６Ｂを三相３巻線変圧器１０の二次巻線、三次巻線に接続したこと、さらに推進電動機としてインバータ６Ａおよび６Ｂに接続される多巻線電動機（図では２巻線電動機）１１を適用したことである。なお、１１Ａ、１１Ｂは多巻線電動機１１の各固定子巻線を意味する。その他の構成は図４と同一なので説明を省略する。
【０００７】
図５において、船内母線１は負荷側遮断器４を介して三相３巻線変圧器１０の一次巻線（Ｙ結線）に接続され、この三相３巻線変圧器１０の二次巻線（Ｙ結線）はマスター側インバータ６Ａを介して多巻線型電動機１１の一方の固定子巻線１１Ａに接続される。また、三相３巻線変圧器１０の三次巻線（Δ結線）はスレーブ側インバータ６Ｂを介して多巻線型電動機１１の他方の固定子巻線１１Ｂに接続される。
【０００８】
図５の構成によると、三相３巻線変圧器１０により多巻線型電動機１１の固定子巻線１１Ａに給電するマスター側インバータ６Ａの電源系統と、固定子巻線１１Ｂに給電するスレーブ側インバータ６Ｂの電源系統との位相を３０度ずらすことにより、各インバータ６Ａ、６Ｂから発生する高調波成分の一部を打ち消して高調波歪率を低減させることができる。このようにインバータ６Ａおよび６Ｂの電源位相をずらして高調波抑制を行うことは一般的に知られている。
【０００９】
なお、三相３巻線変圧器１０を設置する代わりにマスター側インバータ６Ａ、スレーブ側インバータ６Ｂそれぞれの電源用としてインバータと一対になる単相単巻型変圧器を適用し、一方をΔ−Δ型とし、他方をΔ−Ｙ型とすることも可能である。しかしこの場合、単相単巻型変圧器を２台設けるため、その分設置スペースの増大を招くことから一般的には上述のように三相３巻線変圧器を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−０５６６８２号公報
【特許文献２】特許第３３５２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図５に示す船舶用インバータシステムの場合、始動時に三相３巻線変圧器１０に大きな励磁突入電流が流れるために、船内母線１に接続される交流発電機３にはそれに見合う大きな容量にするとか、交流発電機３の設置台数を増やす等の対策が必要となる。また、三相３巻線変圧器１０による船内スペース占有割合が高く、配置等に苦慮しているのが実情である。
【００１２】
そこで本発明は上記の課題を解決するために、船内母線に接続される交流発電機の容量増大化や設置台数の増加を招くことなく、船内母線とインバータ間に位置する変圧器の省スペース化を図るようにした船舶用インバータシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る船舶用インバータシステムは、船内の発電機から電力を供給される船内母線と、当該船内母線に接続された複数個のインバータによって周波数変換された電圧を、推進用電動機に巻装された複数個の固定子巻線に供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、前記複数個の固定子巻線の半数を第１グループの固定子巻線とし、残り半数の固定子巻線を第２グループの固定子巻線とし、前記複数個のインバータの半数を第１グループのインバータとし、残り半数のインバータを第２グループのインバータとし、前記第１グループのそれぞれの固定子巻線と、前記第１グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、前記第１グループのインバータの電源側を、共通の交流リアクトルを介して前記船内母線に接続し、前記第２グループのそれぞれの固定子巻線と、前記第２グループのそれぞれのインバータの負荷側を接続し、前記第２のグループのインバータの電源側を、一次側と二次側とで電圧位相が３０度ずれた共通の三相単巻変圧器を介して前記船内母線に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高調波抑制を実現すると共に、特殊な変圧器を用いることなく励磁突入電流を低減することができ、もって船内に設置する発電機の容量や台数を最適化し、船内省スペース化を可能とした船舶用インバータシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る船舶用インバータシステムの構成図。
【図２】本発明の実施形態２に係る船舶用インバータシステムの構成図。
【図３】本発明の実施形態３に係る船舶用インバータシステムの構成図。
【図４】従来の船舶用インバータシステムの第１例の構成図。
【図５】従来の船舶用インバータシステムの第２例の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、既に説明した図４および５に記載の部品に対応する部品には対応する符号をつけることにより重複する説明を適宜省くものとする。
【００１７】
［実施形態１］
図１に示す船舶用インバータシステム構成図を参照して本発明の実施形態１について説明する。
【００１８】
（構成）
図１において、本実施形態１の船舶用インバータシステムが図５で示した船舶用インバータシステムと異なる点は、三相３巻線変圧器１０に替えて交流リアクトル５および三相単巻変圧器（Δ−Ｙ型）１２を適用し、交流リアクトル５の電源側端子を負荷側遮断器４Ａを介して船内母線１と接続するとともに負荷側端子をインバータ６Ａの電源側端子に接続して第１の電源系統を構成した点、さらに、三相単巻変圧器１２の電源側端子を負荷側遮断器４Ｂ介して船内母線１と接続するとともに、負荷側端子をインバータ６Ｂの電源側端子に接続して第２の電源系統を構成した点にある。
【００１９】
その他の部品（遮断器２、交流発電機３、インバータ６Ａ、６Ｂ、プロペラ７、速度検出器９、多巻線型電動機１１）は図４あるいは図５に示した部品と同等の部品である。
【００２０】
（作用）
図１において、多巻線型電動機１１の一方の固定子巻線１１Ａに接続されたマスター側インバータ６Ａには、負荷側遮断器４Ａおよび交流リアクトル５を介して船内母線１から交流電力が供給される。これに対して、多巻線型電動機１０の他方の固定子巻線１１Ｂに接続されたスレーブ側インバータ６Ｂには、負荷側遮断器４ＢおよびΔ−Ｙ型の三相単巻変圧器１２を介して船内母線１から交流電力が供給される。このように、マスター側インバータ６Ａとスレーブ側インバータ６Ｂに供給される交流電力の電圧位相を３０度ずらすことによりインバータから発生する高調波成分を抑制する。
【００２１】
（効果）
以上述べたように、本実施形態によれば多巻線型電動機の各固定子巻線に給電するインバータ給電系統を２系統用意し、このうちの１系統に三相単巻変圧器（Δ−Ｙ型）１２を使用し、他の系統に交流リアクトル５使用することで高調波抑制効果を実現できると共に、変圧器１２の容量を半減できることで励磁突入電流を小さくすることが可能となる。また、交流リアクトル５においては、船体のデッドスペースに配置する等船内の省スペース化を図ることができる。
【００２２】
［実施形態２］
次に、図２に示すシステム構成図を参照して本発明の実施形態２について説明する。
図２において、本実施形態２が上述の実施形態１と異なる点は、図１に示したシステムから交流リアクトル５を撤去してマスター側インバータ６Ａの電源側端子を直接船内母線１に接続するように構成した点にあり、その他の構成は図１と同様である。
【００２３】
本実施形態２の場合、交流リアクトル５を撤去したことにより実施形態１に比べて高調波抑制効果は多少劣るものの、交流リアクトル５の撤去に起因する設備費の抑制効果および船内省スペース化の効果は極めて大である。
【００２４】
［実施形態３］
前述した実施形態１（図１）および実施形態２（図２）の場合、多巻線型電動機１１として２巻線型電動機を用いたが、多巻線電動機としては２巻線型に限定されるものではなく、他の多巻線型電動機を適用してもよい。
【００２５】
図３（ａ）は４巻線型電動機１１２を適用する場合を、また、図３（ｂ）は６巻線型電動機１１３を適用する場合のシステム構成図である。なお、図３ではプロペラ７や速度検出器９等は省いてある。図３（ａ）および（ｂ）の何れのシステムの場合も、推進用電動機１１の固定子巻線およびインバータをそれぞれ２つのグループに分けることにより、推進電動機には２系統での電力供給としている。
【００２６】
［実施形態４］
前述した実施形態１（図１）および実施形態２（図２）の場合、スレーブ側のインバータ６Ｂの交流電源装置としての三相単巻変圧器１２はΔ−Ｙ型であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｙ−Δ型の三相単巻変圧器１２を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…船内母線、２…電源側遮断器、３…交流発電機、４Ａ，４Ｂ…負荷側遮断器、５…交流リアクトル、６Ａ，６Ｂ…インバータ、７…プロペラ、９…速度検出器、１１，１１２，１１３…多巻線型電動機、１２…三相単巻変圧器（Δ−Ｙ型）。
【図１】
2013005524.tif 000003
【図２】
2013005524.tif 000004
【図３】
2013005524.tif 000005
【図４】
2013005524.tif 000006
【図５】
2013005524.tif 000007