(57)【要約】      （修正有）【課題】電気推進装置の消費電力を減らして、ディーゼル発電装置の燃料消費を抑制する船舶用インバータシステムを提供する。【解決手段】インバータ４および５はそれぞれ遮断器６および７を介して船内母線８に接続される。速度検出器９はパルスジェネレータ３の出力するパルス信号から推進用誘導電動機１の回転速度検出信号ωｒを出力する。速度制御器１０は回転速度検出信号ωｒを速度設定器１１からの回転速度指令信号ωｒ＊から減じた誤差を演算増幅してトルク指令信号τｅ＊をインバータ４および５へ出力する。電流検出器１２および１３はそれぞれインバータ４および５の３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、それぞれインバータ４および５へ出力する。トルク制限値設定器１４は、定格トルク以下のトルク制限値指令をインバータ４及び５に与え、インバータ４および５はトルク制限値指令以下にトルクを制限するよう動作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶のプロペラを駆動する１または２以上の巻線を持つ推進用誘導電動機と、前記誘導電動機の各巻線毎に接続され、ベクトル制御に従って船内母線から前記誘導電動機へ供給する電力を変換して前記誘導電動機の１次電流を供給する各巻線毎に設けられたインバータと、前記インバータに速度指令信号を与える速度設定器と、前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、前記速度指令信号から前記速度検出器の速度検出信号を減じた誤差信号を演算増幅し、前記インバータのベクトル制御のトルク指令信号として出力する速度制御器と、前記誘導電動機の各巻線の１次電流を検出する電流検出器と、前記トルク指令信号とトルク制限値を比較してトルク指令信号がトルク制限値を超えないように動作するトルク制限器と、前記トルク制限器にトルク制限値を出力するトルク制限値設定器とを備え、前記インバータが速度検出信号と電流検出信号とトルク指令信号に基づいてベクトル制御演算を行うことを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項２】
請求項１記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、任意の関数を発生する関数発生器により与えられることを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、前記速度検出信号の関数により与えられることを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、前記速度指令信号の関数により与えられることを特徴とする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、電気推進装置の消費電力を減らして発電装置の運転台数を最小とする船舶用インバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケミカル船などにおいては、荷役作業の高効率化や環境負荷低減などの目的で電動機の採用が進んでいる。特に船内機器の中では最も環境負荷の大きい推進装置を、従来のディーゼル機関から電動機に置換した、いわゆる電気推進装置の採用が拡大している。
【０００３】
図３は一般的な電気推進装置を用いた船内電気系統を示す。この船内電気系統において、通常、船舶の航行中には推進用誘導電動機１がインバータ４および５により駆動され、推進用プロペラ２が駆動されて船舶の推進力を得る。インバータ４および５の運転に必要な電力は船内母線８よりインバータ用遮断器６および７を介して給電される。また、推進装置以外の船内負荷５８が消費する電力は船内負荷用遮断器５７を介して船内母線８より供給される。電気推進装置及びその他の船内負荷が消費する電力はディーゼル発電装置５１ないし５３が発電し、発電装置用遮断器５４ないし５６を介して船内母線８へ供給される。ディーゼル発電装置５１ないし５３はその時々の船内負荷状況により適宜台数制御する、いわゆる発電機台数制御が行われる。例えば、発電装置１台当りの定格発電量をＡ［ｋＷ］、その負荷率を最大８０［％］、電気推進装置の消費電力をＢ［ｋＷ］、その他の船内消費電力をＣ［ｋＷ］とし、発電量と消費電力の関係が
Ａ×０．８＜（Ｂ＋Ｃ）＜２×Ａ×０．８・・・（１）
である場合には、船内の負荷は発電装置２台分で賄うことが可能であるので、ディーゼル発電装置５１及び５２を使用して発電し、ディーゼル発電装置５３は休止状態とする。
【０００４】
また、式（１）において、（Ｂ＋Ｃ）［ｋＷ］が減少し、
（Ｂ＋Ｃ）＜Ａ×０．８・・・（２）
となった場合には、ディーゼル発電装置５１を使用して発電し、ディーゼル発電装置５２及び５３は休止状態とする。
【０００５】
ところで、ディーゼル発電装置の運転には発電機に付随するディーゼルエンジンの運転が必要であるため、船内の燃料消費量抑制のためには可能な限り運転するディーゼル発電装置を停止することが望ましい。したがって、上記のように発電機台数制御を行うことで、必要最小限の発電装置を駆動して船内で必要な電力を供給するようにして燃料消費量を抑制する。
【０００６】
次に、図３の船内電気系統において使用される電気推進装置の一般的な例を図４に示す。図４は船舶用インバータシステムを用いた電気推進装置であり、図３の電気推進装置に更に速度検出器９、速度制御器１０、速度設定器１１、電流検出器１２，１３が追加された構成であるので、図３の電気推進装置と同一構成要素については同一符号を付して説明する。
【０００７】
図４の電気推進装置において、推進用プロペラ２は推進用誘導電動機１により駆動される。インバータ４および５はそれぞれ遮断器６および７を介して船内母線８に接続される。パルスジェネレータ３は推進用誘導電動機１と同軸に配置され、推進用誘導電動機１の回転に応じてパルス信号を出力する。速度検出器９はパルスジェネレータ３の出力するパルス信号から推進用誘導電動機１の回転速度を検出し、回転速度検出信号ωｒを出力する。速度設定器１１は推進用誘導電動機１の目標とする回転速度基準信号ωｒ＊を出力する。速度制御器１０は回転速度検出信号ωｒを回転速度指令信号ωｒ＊から減じた誤差を演算増幅してトルク指令信号τｅ＊をインバータ４および５へ出力する。電流検出器１２および１３はそれぞれインバータ４および５の３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、それぞれインバータ４および５へ出力する。
【０００８】
インバータ４および５はトルク指令信号τｅ＊と推進用誘導電動機１の回転速度検出信号ωｒおよび電流検出器で検出した３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいてベクトル制御演算を行い、推進用誘導電動機１に印加する電圧を操作して推進用誘導電動機１の巻線に流れる電流を制御する。インバータ４および５が消費する電力は、船内母線８より供給される。
【０００９】
上記説明ではインバータの数は２台の場合について説明しているが、インバータの数は２台に限定されず、推進用誘導電動機１の巻線を１とし、インバータの数を１台としても上記と同様の機能が得られる。また推進用誘導電動機１の巻線数を増やし、各巻線毎にインバータを上記と同様に設置しても上記と同様の機能が得られる。また、このような多巻電動機を複数のインバータによって駆動すると、インバータ故障時に縮退運転が可能であるメリットもある（特許文献１参照）。
【００１０】
図４に示す従来の電気推進装置において、インバータ４および５が推進用誘導電動機１を駆動する場合、インバータ４および５はベクトル制御を行う。ベクトル制御は例えば後記図６に示す誘導電動機のＴ型等価回路に基づいて後記図５に示すインバータ４および５のベクトル制御演算ブロック図の制御演算およびインバータ制御を行うことで、誘導電動機の磁束を一定に制御しながらトルクを電流のトルク成分に比例させて制御することができ、直流電動機と同様のトルク制御を可能とするものである（非特許文献１参照）。
【００１１】
図６の誘導電動機のＴ型等価回路において、Ｖ１は端子電圧、Ｉ１は１次電流、Ｒ１は１次抵抗成分、αは励磁リアクタンス／（２次漏れリアクタンス＋励磁リアクタンス）、Ｌσは１次漏れリアクタンス＋α×２次漏れリアクタンス、Ｍ’はα×励磁リアクタンス，Ｒ２’はα×α×２次抵抗成分、Ｉ２’は２次電流／α、ｓはすべりを示す。
【００１２】
また、図５のベクトル制御演算ブロック図において、３０，３１は比例要素、３２は積分要素、３３，３４は除算器、３５，３６は減算器、３７は加算器、３８，４０は座標変換器、３９は電流制御器、４１は電力変換器、４２はトルク制限器を示す。
【００１３】
図５のインバータ４，５のベクトル制御演算ブロック図において、比例要素３０は磁束指令Φ２’＊に前記Ｍ’の逆数を乗じて１次電流の磁化成分電流指令ｉ１ｄ＊を出力する。トルク制限器４２はあらかじめ定められたトルク制限値以下になるようにトルク指令τｅ＊に制限をかけ、内部トルク基準τｅ＊’を作る。除算器３３は内部トルク基準τｅ＊’を磁束指令Φ２’＊で除して１次電流のトルク成分電流指令ｉ１ｑ＊を出力する。比例要素３１は前記ｉ１ｑ＊に前記Ｒ２’を乗じ、除算器３４は比例要素３１の出力信号を磁束指令Φ２’＊で除してすべり周波数指令ωｓ＊を出力する。加算器３７は誘導電動機の速度検出信号ωｒと前記ωｓ＊を加算して１次周波数ω１＊を出力し、積分器３２はω１＊を積分して磁束位相θ＊を出力する。座標変換器３８は検出したインバータの３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを前記θ＊に基づいて固定子座標系から回転磁界座標系へ座標変換する周知の座標変換器であり、誘導電動機１次電流の磁化成分電流検出信号ｉ１ｄとトルク成分電流検出信号ｉ１ｑを出力する。減算器３５は前記ｉ１ｄ＊からｉ１ｄを減じた誤差を出力し、減算器３６は前記ｉ１ｑ＊からｉ１ｑを減じた誤差を出力し、電流制御器３９はこれらの誤差をそれぞれ例えばＰＩ制御演算を行って回転磁界座標系における電圧指令ｖ１ｄ＊とｖ１ｑ＊を出力する。
【００１４】
座標変換器４０はｖ１ｄ＊とｖ１ｑ＊を前記θ＊に基づいて回転磁界座標系から固定子座標系へ座標変換する周知の座標変換器であり、誘導電動機へ印加する電圧の３相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を出力する。電力変換器４１は例えば電圧型ＰＷＭインバータであり、交流入力電圧を直流電圧に変換した後、出力電圧が前記Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊となるように直流電圧を交流電圧に変換して出力する。
【００１５】
図７はトルク制限器４２の特性の一例を示す図であり、横軸はトルク制限器の入力であるトルク指令τｅ＊、縦軸はトルク制限器の出力である内部トルク基準τｅ＊’である。
【００１６】
以上説明したベクトル制御の作用により、図４の推進用誘導電動機１のトルクは、磁束指令Φ２’＊と内部トルク基準τｅ＊’に比例して制御可能となるが、トルクを高速に制御するために通常はΦ２’＊を一定とし、内部トルク基準τｅ＊’により電動機のトルクを制御する方法がとられる。
【００１７】
一方、インバータ４および５に供給される電力のうちほとんどは推進用誘導電動機１で消費される。推進用誘導電動機１、インバータ４および５の効率を無視すると、電気推進装置が消費する電力は
Ｐ＝ωｒ×τ・・・（３）
となる。ここで、Ｐは消費電力［Ｗ］、ωｒは推進電動機１の回転速度［ｒａｄ／ｓ］、τは推進電動機１の発生トルク［Ｎ／ｍ］を表す。この式（３）において、ωｒを定格速度、τを定格トルクとしたときの消費電力Ｐを定格消費電力と呼ぶ。
【００１８】
船舶を通常航行する場合、速度設定器１１の出力する速度指令ωｒ＊は、０〜定格航行速度までの値を取り得る。また、トルク制限器４２による制限は固定値であり、定格トルクに設定される。従って、消費電力Ｐは０〜定格消費電力までの値を取り得る。
【特許文献１】特開２００６−１６６５０７号公報
【非特許文献１】電気学会発行電気工学ハンドブック第６版８８４頁および８８５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記のように、図４及び図５に示す従来の船舶用インバータシステムにおいては、その消費電力は０〜定格消費電力の値を取る。従って、図３に示される船内電気系統において、ディーゼル発電装置は電気推進装置の定格消費電力及びその他の船内負荷をまかなえる台数を運転しなければならない。例えば、発電装置１台当りの発電量をＡ［ｋＷ］、その負荷率を最大８０％、電気推進装置の定格消費電力をＢ’［ｋＷ］、その他の船内負荷の消費電力をＣ［ｋＷ］としたとき、
Ａ×０．８＜（Ｂ’＋Ｃ）＜２×Ａ×０．８・・・（４）
であるならば、ディーゼル発電装置は２台以上運転する必要がある。
【００２０】
しかし、電気推進装置は常に定格速度及び定格トルクで運転する必要はなく、運転状況によっては出力を落として運転することもある。例えば出入港時など、船舶を微速運転する場合には電気推進装置も微速運転するので、消費電力は減少する。しかしながら、速度指令ωｒ＊の値によっては定格速度まで運転される可能性があり、かつ発生トルクτも定格トルクまで出力される可能性があるので、ディーゼル発電装置は定格航行時と同じ台数だけ運転しなければならず、ディーゼル発電装置の燃料消費を抑制するためにディーゼル発電装置の運転台数を減ずることができない。また、例えば船舶を停止状態から加速する場合、まず発生トルクτが定格トルクに達して推進電動機の回転速度が上昇し、推進電動機の回転速度が回転速度指令に近づくに従って発生トルクτが徐々に減少し最終的にはそのときの負荷に見合ったトルクに整定する。このとき発生トルクτが定格トルクに達してしまうので、電気推進装置の消費電力は推進電動機の回転速度の上昇に従って急速に増加し、整定状態での電気推進装置の消費電力を超過する。電気推進装置の消費電力が急速に増加するためディーゼル発電装置の発電量を超過する可能性があるので、休止状態のディーゼル発電装置を起動したり、あらかじめディーゼル発電装置を起動したりしておかなければならない。そうすると、真に必要な発電量に対してディーゼル発電装置を余分に運転することとなり、燃費が悪化してしまうという問題がある。
【００２１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その課題は、インバータを用いた電気推進装置において、電気推進装置のトルクを低減することで消費電力を減らしてディーゼル発電装置の運転台数を最小とし、ディーゼル発電装置の燃料消費を抑制する船舶用インバータシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、船舶のプロペラを駆動する１または２以上の巻線を持つ推進用誘導電動機と、前記誘導電動機の各巻線毎に接続され、ベクトル制御に従って船内母線から前記誘導電動機へ供給する電力を変換して前記誘導電動機の１次電流を供給する各巻線毎に設けられたインバータと、前記インバータに速度指令信号を与える速度設定器と、前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、前記速度指令信号から前記速度検出器の速度検出信号を減じた誤差信号を演算増幅し、前記インバータのベクトル制御のトルク指令信号として出力する速度制御器と、前記誘導電動機の各巻線の１次電流を検出する電流検出器と、前記トルク指令信号とトルク制限値を比較してトルク指令信号がトルク制限値を超えないように動作するトルク制限器と、前記トルク制限器にトルク制限値を出力するトルク制限値設定器とを備え、前記インバータが速度検出信号と電流検出信号とトルク指令信号に基づいてベクトル制御演算を行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、任意の関数を発生する関数発生器により与えられることを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、前記速度検出信号の関数により与えられることを特徴とする。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の船舶用インバータシステムにおいて、前記トルク制限値設定器が出力するトルク制限値指令信号が、前記速度指令信号の関数により与えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、インバータで駆動する推進用誘導電動機を備えた船舶用インバータシステムにおいて、インバータの消費電力を適宜抑制することが可能となり、ディーゼル発電装置の運転台数を最小に抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照し説明する。
図１は本発明の第１実施形態の船舶用インバータシステムの構成図である。
同図において、図４で説明した従来の船舶用インバータシステムの構成と相違する構成は、トルク制限値設定器１４を新たに追加した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明する。
【００２８】
図１に示すように、本発明の第１実施形態である船舶用インバータシステムにおいて、推進用誘導電動機１により推進用プロペラ２は駆動される。インバータ４および５はそれぞれ遮断器６および７を介して船内母線８に接続される。パルスジェネレータ３は推進用誘導電動機１と同軸に配置され、推進用誘導電動機１の回転に応じてパルス信号を出力する。速度検出器９はパルスジェネレータ３の出力するパルス信号から推進用誘導電動機１の回転速度を検出し、回転速度検出信号ωｒを出力する。速度設定器１１は推進用誘導電動機１の目標とする回転速度基準信号ω＊を出力する。速度制御器１０は回転速度検出信号ωｒを回転速度指令信号ωｒ＊から減じた誤差を演算増幅してトルク指令信号τｅ＊をインバータ４および５へ出力する。電流検出器１２および１３はそれぞれインバータ４および５の３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、それぞれインバータ４および５へ出力する。トルク制限値設定器１４は、定格トルク以下のトルク制限値指令をインバータ４及び５に与え、インバータ４および５は前記トルク制限値指令以下にトルクを制限するよう動作する。
【００２９】
インバータ４および５はトルク指令信号τｅ＊と推進用誘導電動機１の回転速度検出信号ωｒおよび電流検出器で検出した３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいてベクトル制御演算を行い、推進用誘導電動機１に印加する電圧を操作して推進用誘導電動機１の巻線に流れる電流を制御する。インバータ４および５が消費する電力は、船内母線８より供給される。
【００３０】
図２はインバータ４および５が推進用誘導電動機１を駆動する場合に使用するベクトル制御演算ブロック図である。このベクトル制御演算ブロック図において、比例要素３０は磁束指令Φ２’＊に前記Ｍ’の逆数を乗じて１次電流の磁化成分電流指令ｉ１ｄ＊を出力する（図５の説明を参照）。トルク制限器４２はトルク制限値τＬ以下になるようにトルク指令τｅ＊に制限をかけ、内部トルク基準τｅ＊’を作る。除算器３３は内部トルク基準τｅ＊’を磁束指令Φ２’＊で除して１次電流のトルク成分電流指令ｉ１ｑ＊を出力する。比例要素３１は前記ｉ１ｑ＊に前記Ｒ２’を乗じ、除算器３４は比例要素３１の出力信号を磁束指令Φ２’＊で除してすべり周波数指令ωｓ＊を出力する。加算器３７は誘導電動機の速度検出信号ωｒと前記ωｓ＊を加算して１次周波数ω１＊を出力し、積分器３２はω１＊を積分して磁束位相θ＊を出力する。座標変換器３８は検出したインバータの３相出力電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを前記θ＊に基づいて固定子座標系から回転磁界座標系へ座標変換する周知の座標変換器であり、誘導電動機１次電流の磁化成分電流検出信号ｉ１ｄとトルク成分電流検出信号ｉ１ｑを出力する。減算器３５は前記ｉ１ｄ＊からｉ１ｄを減じた誤差を出力し、減算器３６は前記ｉ１ｑ＊からｉ１ｑを減じた誤差を出力し、電流制御器３９はこれらの誤差をそれぞれ例えばＰＩ制御演算を行って回転磁界座標系における電圧指令ｖ１ｄ＊とｖ１ｑ＊を出力する。
【００３１】
座標変換器４０はｖ１ｄ＊とｖ１ｑ＊を前記θ＊に基づいて回転磁界座標系から固定子座標系へ座標変換する周知の座標変換器であり、誘導電動機へ印加する電圧の３相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を出力する。電力変換器４１は例えば電圧型ＰＷＭインバータであり、交流入力電圧を直流電圧に変換した後、出力電圧が前記Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊となるように直流電圧を交流電圧に変換して出力する。また、トルク制限器４２が制限するトルク制限値τＬは固定ではなく、インバータ４及び５の外部からトルク制限値設定器１４によってトルク制限指令値として与えられ、インバータ４及び５が停止中・運転中にかかわらず可変することができる。
【００３２】
本実施形態は上記のように構成されているので、トルク制限器４２に与えるトルク制限値τＬを定格トルクの５０％とした場合、インバータ４および５が消費する電力は定格消費電力の５０％以下となるので、電気推進装置へ電力を供給するディーゼル発電装置の運転台数を抑制することが可能となる。
【００３３】
図８は本発明の第２実施形態に係るトルク制限値設定器の構成図である。
図８に示すように、本実施形態ではトルク制限器４２に与えられるトルク制限値τＬの設定は、運転者が任意の関数を発生する関数発生器により変更することができる。
【００３４】
すなわち、６１，６２は切換スイッチであり、それぞれ独立して操作され、同時に閉じることがないように構成されている。切換スイッチ６１を閉じると、トルク制限値設定器１４はトルク制限指令値として５０％を出力し、切換スイッチ６２を閉じるとトルク制限値設定器１４はトルク制限指令値として１００％を出力する。
【００３５】
また、図８において切換スイッチ６１を閉じた場合のトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’の関係を図１１に示す。内部トルク基準τｅ＊’は、トルク制限値５０％に抑制することができるので、ディーゼル発電装置の運転台数を低減することが可能となる。図１２は図８において切換スイッチ６２を閉じた場合のトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’の関係を示す特性図である。内部トルク基準τｅ＊’は１００％まで達することができるので、電気推進装置を定格で使用することができる。
【００３６】
上記第２実施形態では、切換えられるトルク制限指令値の数は２種類であるが、必要に応じて切換スイッチの数と設定値の数を増やすことができる。また、トルク制限器１４のトルク制限指令値の設定値は０〜１００％の間で任意に決定することができる。
【００３７】
図９は本発明の第３実施形態に係るトルク制限器の構成図である。
図９に示すように、本実施形態ではトルク制限器４２に与えるトルク制限指令値は推進用誘導電動機の回転速度検出信号の関数として与えられる。すなわち、関数６３はあらかじめ決められた回転速度の関数である。トルク制限値設定器１４には推進用誘導電動機の回転速度検出信号ωｒが与えられ、関数６３の演算結果がトルク制限指令値として出力される。関数６３は０〜１００％までの値を出力することができるように設計されている。関数６３の出力が５０％の時のトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’は第２実施形態の場合と同様に図１１の特性図に示すとおりとなり、内部トルク基準τｅ＊’は５０％に制限されるので、電気推進装置の消費電力は最大で定格消費電力の５０％に抑制することができる。関数６３を適切に設計することにより、推進用誘導電動機の回転速度に応じてトルクを制限することが可能となるので電気推進装置の消費電力を抑制することができ、電気推進装置へ電力を供給するディーゼル発電装置の台数を抑制することが可能となる。
【００３８】
図１０は本発明の第４実施形態に係るトルク制限値設定器の構成図である。
図１０に示すように、本実施形態ではトルク制限器４２に与えるトルク制限値は推進用誘導電動機の回転速度指令信号の関数として与えられる。すなわち、関数６４はあらかじめ決められた回転速度指令信号の関数である。トルク制限値設定器１４には推進用誘導電動機の回転速度指令信号ωｒ＊が与えられ、関数６４の演算結果がトルク制限指令値として出力される。関数６４は０〜１００％までの値を出力することができるように設計されている。関数６４の出力が５０％の時のトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’は第２または第３実施形態の場合と同様に図１１の特性図に示すとおりとなり、内部トルク基準τｅ＊’は５０％に制限される。関数６４を適切に設計することにより、回転速度指令信号に応じてトルクを制限することが可能となるので、運転者は推進用誘導電動機の回転速度とトルクを同時に操作することが可能となる。このように、電気推進装置の消費電力を抑制するように操作することができるので、電気推進装置へ電力を供給するディーゼル発電装置の台数を抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、トルク制限値の算出方法は、第２実施形態では手動によりあらかじめ段階的に設定されたトルク制限値を切換えることにより与えられ、第３実施形態では推進電動機の回転速度に従って与えられ、第４実施形態では速度指令信号に従って与えられる。
【００４０】
以上説明した本実施形態では２巻線の推進用誘導電動機と２台のインバータの組合せを示したが１巻線の推進用誘導電動機と１台のインバータの組合せにおいても同様の方法をとることで同じ作用が得られる。また、３巻線以上の推進用誘導電動機と該巻線数と同数のインバータの組合せにおいても同様の方法をとることで同じ作用が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】図１のインバータのベクトル制御演算ブロック図。
【図３】従来の船舶用インバータシステムを用いた船内電気系統図。
【図４】図３の船舶用インバータシステムの構成図。
【図５】図４の船舶用インバータシステムのインバータのベクトル制御演算ブロック図。
【図６】誘導電動機の等価回路図。
【図７】図５の船舶用インバータシステムのトルク制限器の入出力特性図。
【図８】本発明の第２実施形態に係るトルク制限値設定器の構成図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るトルク制限値設定器の構成図。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るトルク制限値設定器の構成図。
【図１１】図８のトルク制限値設定器の出力が５０％のときのトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’の関係を表す特性図。
【図１２】図８のトルク制限値設定器の出力が１００％のときのトルク指令τｅ＊と内部トルク基準τｅ＊’の関係を表す特性図。
【符号の説明】
【００４２】
１…推進用誘導電動機、２…推進用プロペラ、３…パルスジェネレータ、４，５…インバータ、６，７…遮断器、８…船内母線、９…速度検出器、１０…速度制御器、１１…速度設定器、１２，１３…電流検出器、１４…トルク制限値設定器、３０，３１…比例要素、３２…積分要素、３３，３４…除算器、３５，３６…減算器、３７…加算器、３８，４０…座標変換器、３９…電流制御器、４１…電力変換器、４２…トルク制限器、５１〜５３…発電装置、５４〜５７…遮断器、５８…負荷。
【図１】
2009194993.tif 000003
【図２】
2009194993.tif 000004
【図３】
2009194993.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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