JP7090702B2 - Motor drive system for ship propulsion - Google Patents

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Description

この発明は、船舶推進用電動機駆動システムに関する。 The present invention relates to a ship propulsion motor drive system.

船舶推進用電動機駆動システムは、船舶を推進させるための電動機を、電力変換装置から供給する電力により駆動する。このような船舶には、エンジンと電動機とを推進用の動力源にして、共通するプロペラを駆動するハイブリッド型のものがある。このような船舶には、ＳＳＳクラッチ（Synchro Self Shifting clutch）等を利用して、プロペラが設けられている主軸から、上記のエンジンと電動機を適宜機械的に切り離すものがある。ＳＳＳクラッチの連結状態は、そのクラッチ本体の動力側の入力軸と負荷側の出力軸の双方の軸の回転速度の差によって決定される。このＳＳＳクラッチが切れないと、電動機がエンジンの動力等によって機械的に駆動されて、その電動機が発電状態になる。ＳＳＳクラッチを利用する船舶に、船舶推進用の電動機駆動システムに回生能力を有していない電力変換装置とＳＳＳクラッチとを利用すると、電動機が生成する電力によって過電圧状態が発生することがある。このような過電圧から自らを保護するために電力変換装置が停止してしまい、船舶推進用電動機駆動システムが安定に動作しない場合があった。 The ship propulsion motor drive system drives a motor for propulsion of a ship by electric power supplied from a power conversion device. There is a hybrid type of such a ship in which a common propeller is driven by using an engine and an electric motor as a power source for propulsion. Some such vessels use an SSS clutch (Synchro Self Shifting clutch) or the like to appropriately mechanically disconnect the engine and the motor from the spindle provided with the propeller. The connected state of the SSS clutch is determined by the difference in rotational speed between the input shaft on the power side and the output shaft on the load side of the clutch body. If the SSS clutch is not disengaged, the motor is mechanically driven by the power of the engine or the like, and the motor is in a power generation state. When a power converter and an SSS clutch that do not have a regeneration capability in the motor drive system for ship propulsion are used for a ship that uses the SSS clutch, an overvoltage state may occur due to the electric power generated by the motor. In order to protect itself from such overvoltage, the power conversion device may stop, and the ship propulsion motor drive system may not operate stably.

日本国特開２０１２－８７７５０号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-87750

本発明が解決しようとする課題は、より安定に動作する船舶推進用電動機駆動システムを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a ship propulsion motor drive system that operates more stably.

実施形態の一態様の船舶推進用電動機駆動システムは、インバータと、制御部とを備える。インバータは、船舶の推力の一部又は全部を供給する第１動力源である電動機に電力を供給する。制御部は、前記船舶の推力の一部又は全部を供給する第２動力源及び主軸に連結されたプロペラと、前記電動機との間に設けられた自動嵌脱クラッチである第１のクラッチの状態を、前記インバータを制御することにより脱状態にする。前記制御部は、前記電動機をトルク制御で駆動する第１モードと前記電動機を速度制御で駆動する第２モードとの少なくとも２つのモードを有し、前記第２モードで電動機を駆動しているときに、前記第２動力源が前記プロペラに推力を供給する場合には、前記第１モードで前記電動機を駆動させるように運転モードを切り替える。
The ship propulsion motor drive system of one embodiment includes an inverter and a control unit. The inverter powers the motor, which is the first power source that supplies part or all of the thrust of the ship. The control unit is the state of the first clutch, which is an automatic fitting / removing clutch provided between the second power source that supplies a part or all of the thrust of the ship, the propeller connected to the main shaft, and the electric motor. Is brought out of the state by controlling the inverter. When the control unit has at least two modes, a first mode in which the motor is driven by torque control and a second mode in which the motor is driven by speed control, and the motor is driven in the second mode. In addition, when the second power source supplies thrust to the propeller, the operation mode is switched so as to drive the electric motor in the first mode.

実施形態の船舶推進用電動機駆動システムの構成図。The block diagram of the electric motor drive system for ship propulsion of an embodiment. 実施形態の電動機に対する制動制御に係るタイミングチャート。A timing chart relating to braking control for the motor of the embodiment. 実施形態のトルク信号切替部１１０の構成図。The block diagram of the torque signal switching part 110 of an embodiment.

以下、実施形態に係る船舶推進用電動機駆動システムについて説明する。なお、以下の説明では、電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。なお、座標変換に係る座標系として直交座標系を例示するが、これに制限されることはなく２つの軸の成分を独立に扱える２つの軸を有する座標系に代えてもよい。 Hereinafter, the ship propulsion motor drive system according to the embodiment will be described. In the following description, being electrically connected may be simply "connected". An orthogonal coordinate system is exemplified as the coordinate system related to the coordinate conversion, but the coordinate system is not limited to this and may be replaced with a coordinate system having two axes that can handle the components of the two axes independently.

図１は、実施形態の船舶推進用電動機駆動システムの構成図である。図１に示す電動機駆動システム１は、船舶推進用電動機駆動システムの一例である。図１に示す船舶２は、少なくともエンジン１０と電動機２０を推進用の動力源として利用するハイブリッド型の電気推進構造を備える。 FIG. 1 is a configuration diagram of a ship propulsion motor drive system according to an embodiment. The motor drive system 1 shown in FIG. 1 is an example of a ship propulsion motor drive system. The ship 2 shown in FIG. 1 includes a hybrid type electric propulsion structure that uses at least an engine 10 and an electric motor 20 as power sources for propulsion.

船舶２に適用される電動機駆動システム１は、少なくともエンジン１０と、電動機２０と、クラッチ部３０と、減速機４０と、プロペラ５０と、発電機６０と、電力変換装置１００と、上位制御装置２００とを備える。電動機駆動システム１は、船舶２に設けられている。 The electric motor drive system 1 applied to the ship 2 includes at least an engine 10, an electric motor 20, a clutch portion 30, a speed reducer 40, a propeller 50, a generator 60, a power conversion device 100, and an upper control device 200. And prepare. The motor drive system 1 is provided on the ship 2.

エンジン１０は、化石燃料等を燃焼させて動力を生成することでクランク軸１１を回転させる。エンジン１０のクランク軸１１は、クラッチ３１（第２のクラッチ）を介して減速機４０の第１の入力軸である軸４１に連結される。 The engine 10 rotates the crank shaft 11 by burning fossil fuel or the like to generate power. The crank shaft 11 of the engine 10 is connected to the shaft 41 which is the first input shaft of the speed reducer 40 via the clutch 31 (second clutch).

電動機２０は、例えば３相交流型の誘導電動機である。電動機２０の軸２１は、クラッチ３２（第１のクラッチ）を介して減速機４０の第２の入力軸である軸４２に連結される。電動機２０には、速度センサ２４が設けられている。速度センサ２４は、電動機２０の軸２１の回転速度を検出して、電動機速度ωＭを出力する。電動機速度ωＭの単位は、例えば（ｒａｄ／秒）である。エンジン１０と電動機２０は、それぞれが船舶２の推進用の動力源である。ここで、エンジン１０の出力は電動機２０の出力より十分大きいとする。 The motor 20 is, for example, a three-phase AC type induction motor. The shaft 21 of the electric motor 20 is connected to the shaft 42, which is the second input shaft of the speed reducer 40, via the clutch 32 (first clutch). The electric motor 20 is provided with a speed sensor 24. The speed sensor 24 detects the rotational speed of the shaft 21 of the motor 20 and outputs the motor speed ωM. The unit of the motor speed ωM is, for example, (rad / sec). The engine 10 and the electric motor 20 are each a power source for propulsion of the ship 2. Here, it is assumed that the output of the engine 10 is sufficiently larger than the output of the electric motor 20.

クラッチ部３０は、少なくともクラッチ３１と、クラッチ３２とを含む。クラッチ部３０に含まれる各クラッチは、少なくとも船舶推進用の動力が供給される入力軸（第１軸）と、負荷側の出力軸（第２軸）と、クラッチ本体とを備える。クラッチ３１の種類については、任意の種類のものを適宜選択してよい。少なくともクラッチ３２の種類は、入力軸と出力軸との速度に基づいて連結状態を決定するＳＳＳクラッチ（Synchro Self Shifting clutch）である。ＳＳＳクラッチは、例えば、第１軸の速度が第２軸の速度を超えるとクラッチ３２が嵌合状態になり、第１軸の速度が第２軸の速度より低下するとクラッチ３２が脱状態になる。なお、クラッチ３２は、自動嵌脱クラッチの一例である。 The clutch portion 30 includes at least a clutch 31 and a clutch 32. Each clutch included in the clutch portion 30 includes at least an input shaft (first shaft) to which power for ship propulsion is supplied, an output shaft (second shaft) on the load side, and a clutch main body. As the type of the clutch 31, any kind may be appropriately selected. At least the type of the clutch 32 is an SSS clutch (Synchro Self Shifting clutch) that determines the connected state based on the speed between the input shaft and the output shaft. In the SSS clutch, for example, when the speed of the first axis exceeds the speed of the second axis, the clutch 32 is in the fitted state, and when the speed of the first axis is lower than the speed of the second axis, the clutch 32 is in the disengaged state. .. The clutch 32 is an example of an automatic fitting / removing clutch.

クラッチ３１の入力軸は、エンジン１０のクランク軸１１に連結されている。クラッチ３１の出力軸は減速機４０の軸４１に連結されている。クラッチ３２の入力軸は、電動機２０の軸２１（第１軸）に連結されている。クラッチ３２の出力軸は減速機４０の軸４２（第２軸）に連結されている。なお、クラッチ３１とクラッチ３２は、それぞれの連結状態を上位制御装置２００に出力してもよい。 The input shaft of the clutch 31 is connected to the crank shaft 11 of the engine 10. The output shaft of the clutch 31 is connected to the shaft 41 of the speed reducer 40. The input shaft of the clutch 32 is connected to the shaft 21 (first shaft) of the electric motor 20. The output shaft of the clutch 32 is connected to the shaft 42 (second shaft) of the speed reducer 40. The clutch 31 and the clutch 32 may output their respective connected states to the host control device 200.

なお、クラッチ部３０が、クラッチ３１と、クラッチ３２とを含む事例について説明するが、クラッチの個数が図に示す個数等に制限されることなく、適宜変更してもよい。 A case where the clutch portion 30 includes the clutch 31 and the clutch 32 will be described, but the number of clutches is not limited to the number shown in the figure and may be changed as appropriate.

減速機４０は、入力軸である軸４１と軸４２とを有し、さらに、出力軸である軸４３とを有している。減速機４０は、軸４１の回転速度（回転数）を所定の減速比ｋで減速し、また、軸４２の回転数を所定の減速比ｋで減速して、軸４１と軸４２の回転に合わせて軸４３を回転させる。ｋは、設計的に決定される定数である。 The speed reducer 40 has a shaft 41 and a shaft 42 which are input shafts, and further has a shaft 43 which is an output shaft. The speed reducer 40 decelerates the rotation speed (rotational speed) of the shaft 41 at a predetermined reduction ratio k, and decelerates the rotation speed of the shaft 42 at a predetermined reduction ratio k to rotate the shaft 41 and the shaft 42. In addition, the shaft 43 is rotated. k is a design-determined constant.

軸４３には、主軸５１が連結されている。主軸５１にはプロペラ５０が設けられている。減速機４０は、軸４３の回転数で主軸５１、つまりプロペラ５０を回転させる。プロペラ５０が回転することにより、船舶２の推力が生じる。 A main shaft 51 is connected to the shaft 43. A propeller 50 is provided on the main shaft 51. The speed reducer 40 rotates the main shaft 51, that is, the propeller 50 at the rotation speed of the shaft 43. The rotation of the propeller 50 produces the thrust of the vessel 2.

主軸５１には、速度センサ４４が設けられている。速度センサ４４は、主軸５１の軸の速度（以下、主軸速度ωＡという。）を検出する。主軸速度ωＡの単位は、例えば（ｒａｄ／秒）である。なお、速度センサ４４を軸４３に設けてもよい。 The spindle 51 is provided with a speed sensor 44. The speed sensor 44 detects the speed of the shaft of the main shaft 51 (hereinafter, referred to as the main shaft speed ωA). The unit of the spindle velocity ωA is, for example, (rad / sec). The speed sensor 44 may be provided on the shaft 43.

ここで、軸４３の回転速度と主軸５１の回転速度（主軸速度ωＡ）とが同一であると定義すると、軸４１と軸４２の回転速度は、（ｋ×ωＡ）になる。上記の通りｋの値は任意であるが、説明を簡略化するために、以下の説明ではｋの値を１にした事例について説明する。つまり、この場合、軸４１と軸４２は、等速で回転する。なお、ｋの値を１以外にする場合には、ｋを用いた比例計算を適宜実施するとよい。 Here, if it is defined that the rotation speed of the shaft 43 and the rotation speed of the spindle 51 (spindle speed ωA) are the same, the rotation speeds of the shaft 41 and the shaft 42 are (k × ωA). As described above, the value of k is arbitrary, but in order to simplify the explanation, an example in which the value of k is set to 1 will be described below. That is, in this case, the shaft 41 and the shaft 42 rotate at a constant speed. When the value of k is set to other than 1, proportional calculation using k may be performed as appropriate.

発電機６０は、発電した交流電力を電力変換装置１００に供給する。電力変換装置１００は、この電力を電動機２０の駆動に利用する。 The generator 60 supplies the generated AC power to the power conversion device 100. The electric power converter 100 uses this electric power to drive the electric motor 20.

電力変換装置１００は、少なくとも整流器１０１とインバータ１０２とを備える。 The power converter 100 includes at least a rectifier 101 and an inverter 102.

整流器１０１の交流入力には発電機６０が接続されている。整流器１０１の直流出力にはインバータ１０２の直流入力が接続されている。例えば、整流器１０１は、図示しない複数のダイオードを要素に含むブリッジとして形成されている。整流器１０１は、発電機６０から供給される電力を全波整流し、インバータ１０２に供給する。 A generator 60 is connected to the AC input of the rectifier 101. The DC input of the inverter 102 is connected to the DC output of the rectifier 101. For example, the rectifier 101 is formed as a bridge including a plurality of diodes (not shown) as elements. The commutator 101 full-wave rectifies the electric power supplied from the generator 60 and supplies it to the inverter 102.

インバータ１０２は、後述するゲート制御部１４０が生成したゲート信号（ゲート制御信号ＧＣＭ）等によって制御される複数の半導体スイッチ（不図示）を備える。 The inverter 102 includes a plurality of semiconductor switches (not shown) controlled by a gate signal (gate control signal GCM) or the like generated by the gate control unit 140 described later.

インバータ１０２の直流入力は、整流器１０１の直流出力が接続されている。インバータ１０２の直流入力には、整流器１０１の直流出力から電力が供給される。インバータ１０２の交流出力には電動機２０が接続されている。インバータ１０２は、ゲート制御部１４０からの制御により複数の半導体スイッチの導通状態が調整される。 The DC output of the rectifier 101 is connected to the DC input of the inverter 102. Power is supplied to the DC input of the inverter 102 from the DC output of the rectifier 101. An electric motor 20 is connected to the AC output of the inverter 102. In the inverter 102, the conduction state of the plurality of semiconductor switches is adjusted by the control from the gate control unit 140.

インバータ１０２は、整流器１０１側から供給される直流電力を変換して、例えば電動機２０を駆動するための３相交流電力を生成する。なお、インバータ１０２が生成する３相交流電力の周波数（基本周波数）は、電動機２０の回転速度の指令値（以下、速度指令という。）に合わせて調整されている。 The inverter 102 converts the DC power supplied from the rectifier 101 side to generate, for example, three-phase AC power for driving the electric motor 20. The frequency (fundamental frequency) of the three-phase AC power generated by the inverter 102 is adjusted according to a command value (hereinafter referred to as a speed command) of the rotation speed of the motor 20.

整流器１０１は、回生運転機能を有していないものである。インバータ１０２が回生運転状態になると、インバータ１０２の直流入力側等に過電圧が生じることがある。 The rectifier 101 does not have a regenerative operation function. When the inverter 102 is in the regenerative operation state, an overvoltage may occur on the DC input side of the inverter 102 or the like.

上記の通りインバータ１０２を含む電力変換装置１００は、回生運転機能を有していない。そのため、電力変換装置１００は、例えば、以下に示す方法で回生運転状態が生じないようにインバータ１０２を制御する。以下、電力変換装置１００の詳細について説明する。 As described above, the power conversion device 100 including the inverter 102 does not have a regenerative operation function. Therefore, the power conversion device 100 controls the inverter 102 so that the regenerative operation state does not occur by the method shown below, for example. Hereinafter, the details of the power conversion device 100 will be described.

なお、電力変換装置１００は、電動機駆動システム１の状態を検出するための各種検出器として、少なくとも電流センサ１０３と、直流電圧検出部１０４とを備える。電流センサ１０３は、インバータ１０２が電動機２０の巻線（不図示）に流す電流を検出する。例えば、電流センサ１０３は、３相のうち少なくとも複数の相の相電流を検出する。直流電圧検出部１０４は、整流器１０１とインバータ１０２との間の直流リンク部分の電圧ＶＤＣを検出する。なお、一部図示を省略するが、電流センサ１０３の出力と、直流電圧検出部１０４の出力と、速度センサ２４の出力と、速度センサ４４の出力とが、上位制御装置２００に夫々接続されている。各出力から、夫々の検出結果が上位制御装置２００に供給される。 The power conversion device 100 includes at least a current sensor 103 and a DC voltage detection unit 104 as various detectors for detecting the state of the motor drive system 1. The current sensor 103 detects the current flowing through the winding (not shown) of the electric motor 20 by the inverter 102. For example, the current sensor 103 detects the phase currents of at least a plurality of the three phases. The DC voltage detection unit 104 detects the voltage VDC of the DC link portion between the rectifier 101 and the inverter 102. Although some parts are not shown, the output of the current sensor 103, the output of the DC voltage detection unit 104, the output of the speed sensor 24, and the output of the speed sensor 44 are connected to the host control device 200, respectively. There is. From each output, each detection result is supplied to the host control device 200.

電力変換装置１００は、さらにインバータ制御部１０５（制御部）を備える。インバータ制御部１０５は、少なくともトルク信号切替部１１０と、電流制御部１２０と、ゲート制御部１４０とを備える。なお、上記の通り、上位制御装置２００から独立した電力変換装置１００は、インバータ制御部１０５を備えていてもよい。或いは、上位制御装置２００は、インバータ制御部１０５の一部又は全部を備えていてもよい。 The power conversion device 100 further includes an inverter control unit 105 (control unit). The inverter control unit 105 includes at least a torque signal switching unit 110, a current control unit 120, and a gate control unit 140. As described above, the power conversion device 100 independent of the host control device 200 may include an inverter control unit 105. Alternatively, the host control device 200 may include a part or all of the inverter control unit 105.

なお、インバータ制御部１０５と上位制御装置２００は、例えば、プロセッサを含み、そのプロセッサ（コンピュータ）がプログラムを実行することにより実現される機能部であってもよく、その一部又は全部がハードゥエアであってもよい。上記の各部に関する詳細については後述する。 The inverter control unit 105 and the host control device 200 may be, for example, a functional unit including a processor and realized by the processor (computer) executing a program, and a part or all thereof may be a hard air. There may be. Details of each of the above parts will be described later.

上位制御装置２００は、電動機駆動システム１の各部に関する各種情報を収集する。上位制御装置２００は、各種情報と、予め定められる諸条件とに基づいて、エンジン１０と電動機２０とを制御して船舶２の推力を調整する。例えば、上記の各種情報には、各種検出器の検出結果又はその解析結果、電動機駆動システム１の各部の状態又はその解析結果、ユーザの操作、予め定められた航行計画などが含まれる。なお、図１において上位制御装置２００と上記の各種検出器等との接続線の一部の記載を省略する。上位制御装置２００は、上記の各種情報と諸条件とに基づいて船舶２の推力を決定する。上位制御装置２００は、その推力が得られるようにエンジン１０と電動機２０がそれぞれ発生する要求トルクを決定し、船舶２の推力を制御する。 The host control device 200 collects various information about each part of the motor drive system 1. The host control device 200 controls the engine 10 and the electric motor 20 based on various information and predetermined conditions to adjust the thrust of the ship 2. For example, the above-mentioned various information includes detection results of various detectors or analysis results thereof, states of each part of the motor drive system 1 or analysis results thereof, user operations, predetermined navigation plans, and the like. In FIG. 1, a part of the connection line between the host control device 200 and the above-mentioned various detectors and the like is omitted. The host control device 200 determines the thrust of the ship 2 based on the above-mentioned various information and various conditions. The host control device 200 determines the required torque generated by the engine 10 and the electric motor 20 so that the thrust can be obtained, and controls the thrust of the ship 2.

例えば、上位制御装置２００は、電動機２０の駆動に対する下記の要求を電力変換装置１００に対して要求する。電動機２０に対する第１の要求は、電動機２０が発生するトルク（要求トルク）に関するものである。上位制御装置２００は、電動機２０に対する要求トルクに関するトルク指令Ｔ＿ＣＯＭを電力変換装置１００に通知する。電動機２０に対する第２の要求は、電動機２０の回転速度に関するものである。上位制御装置２００は、電動機２０に対する速度指令ω＿ＣＯＭを電力変換装置１００に通知する。 For example, the host control device 200 requests the power conversion device 100 to make the following requirements for driving the electric motor 20. The first requirement for the electric motor 20 relates to the torque (required torque) generated by the electric motor 20. The host control device 200 notifies the power conversion device 100 of the torque command T_COM regarding the required torque for the electric motor 20. The second requirement for the motor 20 relates to the rotational speed of the motor 20. The host control device 200 notifies the power conversion device 100 of the speed command ω_COM for the electric motor 20.

さらに、上位制御装置２００は、クラッチ３１の状態に関する情報と、クラッチ３２の状態制御に関する要求とを、電力変換装置１００に通知する。例えば、上位制御装置２００は、クラッチ３１の状態を検出し、信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮによってクラッチ３１の状態を、電力変換装置１００に通知する。クラッチ３２の嵌合状態を脱状態に切り替える場合には、上位制御装置２００は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭによって、クラッチ３２を脱状態に切り替える要求を電力変換装置１００に通知する。例えば、嵌合状態にあるクラッチ３２を脱状態に切り替えるために、上位制御装置２００は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭをＨレベルにする。 Further, the host control device 200 notifies the power conversion device 100 of the information regarding the state of the clutch 31 and the request regarding the state control of the clutch 32. For example, the host control device 200 detects the state of the clutch 31 and notifies the power conversion device 100 of the state of the clutch 31 by the signal S_C31ON. When switching the engaged state of the clutch 32 to the disengaged state, the host control device 200 notifies the power conversion device 100 of a request to switch the clutch 32 to the disengaged state by the clutch disengagement command C32OFF_COM. For example, in order to switch the clutch 32 in the engaged state to the disengaged state, the host control device 200 sets the clutch disengagement command C32OFF_COM to the H level.

なお、上位制御装置２００は、下記の保護機能を有するものであってもよい。
上位制御装置２００は、直流電圧検出部１０４の検出結果に基づいて、整流器１０１とインバータ１０２の間にあたる直流部の電圧ＶＤＣから、その直流部の過電圧状態を検出する。なお、上位制御装置２００は、その検出結果に基づいて、過電圧状態を解消するように電力変換装置１００を制御する。The upper control device 200 may have the following protection function.
The host controller 200 detects the overvoltage state of the DC unit from the voltage VDC of the DC unit between the rectifier 101 and the inverter 102 based on the detection result of the DC voltage detection unit 104. The host control device 200 controls the power conversion device 100 so as to eliminate the overvoltage state based on the detection result.

上位制御装置２００は、電流センサ１０３の検出結果に基づいて、インバータ１０２が電動機２０の巻線に流す電流の過電流状態を検出する。その検出結果により、上位制御装置２００は、例えばインバータ１０２と電動機２０を保護するように、インバータ１０２の動作を停止させる。 The host control device 200 detects an overcurrent state of the current flowing through the winding of the electric motor 20 by the inverter 102 based on the detection result of the current sensor 103. Based on the detection result, the host control device 200 stops the operation of the inverter 102 so as to protect the inverter 102 and the electric motor 20, for example.

次に、トルク信号切替部１１０の概要について説明する。なお、その詳細については後述する。 Next, the outline of the torque signal switching unit 110 will be described. The details will be described later.

トルク信号切替部１１０は、少なくとも加算器１１４と、減算器１１５と、速度制御部１１６と、最小値選択部１１７と、判定部１１９とを含む。トルク信号切替部１１０は、電動機速度ωＭと、主軸速度ωＡと、クラッチ３１の状態（信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮ）と、トルク指令Ｔ＿ＣＯＭと、速度指令ω＿ＣＯＭとに基づいて、トルク制御に用いる要求トルク（算定トルク値Ｔｃａｌ）を導出する。 The torque signal switching unit 110 includes at least an adder 114, a subtractor 115, a speed control unit 116, a minimum value selection unit 117, and a determination unit 119. The torque signal switching unit 110 is a required torque (calculated torque value) used for torque control based on the motor speed ωM, the spindle speed ωA, the state of the clutch 31 (signal S_C31ON), the torque command T_COM, and the speed command ω_COM. Tcal) is derived.

例えば、トルク信号切替部１１０は、上記の要求トルクを、速度指令ω＿ＣＯＭの値を基準にして決定する。その際、トルク信号切替部１１０は、エンジン１０に対応するクラッチ３１の状態（信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮ）により、上記の要求トルクの値を調整して、調整後の算定トルク値Ｔｃａｌを出力する。 For example, the torque signal switching unit 110 determines the required torque based on the value of the speed command ω_COM. At that time, the torque signal switching unit 110 adjusts the above-mentioned required torque value according to the state of the clutch 31 corresponding to the engine 10 (signal S_C31ON), and outputs the adjusted calculated torque value Tcal.

次に、電流制御部１２０の一例について説明する。電流制御部１２０は、少なくとも磁束演算部１２１と、除算器１２２と、選択器１２３と、減算器１２４と、Ｑ軸電流制御部１２５と、磁化電流演算部１２６と、選択器１２７と、減算器１２８と、Ｄ軸電流制御部１２９と、直流制動電流指令部１３０と、積分器１３１と、位相値保持部１３２と、電流座標変換器１３３と、電流座標変換器１３４と、滑り周波数推定部１３５と、積分器１３６と、加算器１３７とを備える。 Next, an example of the current control unit 120 will be described. The current control unit 120 includes at least a magnetic flux calculation unit 121, a divider 122, a selector 123, a subtractor 124, a Q-axis current control unit 125, a magnetization current calculation unit 126, a selector 127, and a subtractor. 128, D-axis current control unit 129, DC braking current command unit 130, integrator 131, phase value holding unit 132, current coordinate converter 133, current coordinate converter 134, and slip frequency estimation unit 135. And an integrator 136 and an adder 137.

磁束演算部１２１の入力には速度センサ２４の出力が接続されている。磁束演算部１２１の出力には除算器１２２の第２入力と磁化電流演算部１２６の入力とが接続されている。磁束演算部１２１は、速度センサ２４によって検出された電動機２０の軸２１の速度に対応する電動機速度ωＭに基づいて、磁束の状態を示す磁束Φを導出する。磁束演算部１２１は、磁束Φの導出結果を除算器１２２と磁化電流演算部１２６に出力する。 The output of the speed sensor 24 is connected to the input of the magnetic flux calculation unit 121. The second input of the divider 122 and the input of the magnetization current calculation unit 126 are connected to the output of the magnetic flux calculation unit 121. The magnetic flux calculation unit 121 derives the magnetic flux Φ indicating the state of the magnetic flux based on the motor speed ωM corresponding to the speed of the shaft 21 of the motor 20 detected by the speed sensor 24. The magnetic flux calculation unit 121 outputs the derivation result of the magnetic flux Φ to the divider 122 and the magnetization current calculation unit 126.

除算器１２２の第１入力には、トルク信号切替部１１０の出力が接続されている。除算器１２２の第２入力には磁束演算部１２１の出力が接続されている。除算器１２２の出力には選択器１２３の第１入力が接続されている。除算器１２２は、トルク信号切替部１１０によって導出された算定トルク値Ｔｃａｌを、磁束演算部１２１によって導出された磁束Φの値で割った商をＱ軸の電流指令値Ｉｑｃとして、選択器１２３に出力する。 The output of the torque signal switching unit 110 is connected to the first input of the divider 122. The output of the magnetic flux calculation unit 121 is connected to the second input of the divider 122. The first input of the selector 123 is connected to the output of the divider 122. The divider 122 uses the quotient obtained by dividing the calculated torque value Tcal derived by the torque signal switching unit 110 by the value of the magnetic flux Φ derived by the magnetic flux calculation unit 121 as the current command value Iqc of the Q-axis in the selector 123. Output.

選択器１２３の第１入力には除算器１２２の出力が接続されている。選択器１２３の第２入力には固定値が供給されている。選択器１２３の制御入力には上位制御装置２００からクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが供給されている。選択器１２３の出力には減算器１２４の第１入力が接続されている。選択器１２３は、除算器１２２によって導出されたＱ軸の電流指令値Ｉｑｃと固定値とのうちの何れかを、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭに従い選択して、電流基準Ｉｑｒとして減算器１２４に出力する。上記の固定値は、例えば、０又は０近傍の微小値である。 The output of the divider 122 is connected to the first input of the selector 123. A fixed value is supplied to the second input of the selector 123. A clutch disengagement command C32OFF_COM is supplied from the host control device 200 to the control input of the selector 123. The first input of the subtractor 124 is connected to the output of the selector 123. The selector 123 selects one of the Q-axis current command value Iqc and the fixed value derived by the divider 122 according to the clutch disengagement command C32OFF_COM, and outputs the current command value Iqr to the subtractor 124. The above fixed value is, for example, 0 or a minute value in the vicinity of 0.

例えば、初期状態としてクラッチ３２は嵌合状態であるのでクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭは、その信号レベルがＬ（ロー）レベルであり、選択器１２３は、制御入力がＬレベルになる。この場合に、選択器１２３は、第１入力を選択して、Ｑ軸の電流指令値Ｉｑｃを電流基準Ｉｑｒとして出力する。 For example, since the clutch 32 is in the fitted state as the initial state, the signal level of the clutch disengagement command C32OFF_COM is the L (low) level, and the control input of the selector 123 is the L level. In this case, the selector 123 selects the first input and outputs the current command value Iqc of the Q axis as the current reference Iqr.

その後、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが発せられて、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭの信号レベルがＨ（ハイ）レベルになる。これにより、選択器１２３の制御入力はＨレベルになる。この場合に、選択器１２３は、第２入力を選択して、０又は０近傍の微小値の固定値を電流基準Ｉｑｒとして出力する。 After that, the clutch disengagement command C32OFF_COM is issued, and the signal level of the clutch disengagement command C32OFF_COM becomes the H (high) level. As a result, the control input of the selector 123 becomes H level. In this case, the selector 123 selects the second input and outputs a fixed value of 0 or a minute value in the vicinity of 0 as the current reference Iqr.

減算器１２４の第１入力には選択器１２３の出力が接続されている減算器１２４の第２入力には電流座標変換器１３３のＱ軸出力が接続されている。減算器１２４の出力にはＱ軸電流制御部１２５の入力が接続されている。減算器１２４は、選択器１２３から出力されたＱ軸の電流基準Ｉｑｒから、電流座標変換器１３３によって導出されたＱ軸電流Ｉｑを減算し、その減算の結果である差分値ΔＩｑを出力する。 The output of the selector 123 is connected to the first input of the subtractor 124, and the Q-axis output of the current coordinate converter 133 is connected to the second input of the subtractor 124. The input of the Q-axis current control unit 125 is connected to the output of the subtractor 124. The subtractor 124 subtracts the Q-axis current Iq derived by the current coordinate converter 133 from the Q-axis current reference Iqr output from the selector 123, and outputs the difference value ΔIq which is the result of the subtraction.

Ｑ軸電流制御部１２５の入力には減算器１２４の出力が接続されている。Ｑ軸電流制御部１２５の出力には電流座標変換器１３４のＱ軸入力が接続されている。Ｑ軸電流制御部１２５は、減算器１２４の減算によって導出された差分値ΔＩｑに基づいてＱ軸の電圧基準Ｖｑｒを導出して、Ｑ軸の電圧基準Ｖｑｒを電流座標変換器１３４のＱ軸入力に出力する。例えば、Ｑ軸電流制御部１２５は、比例積分回路で構成され、差分値ΔＩｑが最小になるようにその出力であるＱ軸の電圧基準Ｖｑｒを制御する。 The output of the subtractor 124 is connected to the input of the Q-axis current control unit 125. The Q-axis input of the current coordinate converter 134 is connected to the output of the Q-axis current control unit 125. The Q-axis current control unit 125 derives the Q-axis voltage reference Vqr based on the difference value ΔIq derived by the subtraction of the subtractor 124, and inputs the Q-axis voltage reference Vqr to the Q-axis of the current coordinate converter 134. Output to. For example, the Q-axis current control unit 125 is composed of a proportional integration circuit, and controls the voltage reference Vqr of the Q-axis, which is the output thereof, so that the difference value ΔIq is minimized.

磁化電流演算部１２６の入力には磁束演算部１２１の出力が接続されている。磁化電流演算部１２６の出力には選択器１２７の第１入力が接続されている。磁化電流演算部１２６は、磁束演算部１２１によって導出された磁束Φの大きさに基づいて、Ｄ軸の電流指令値Ｉｄｃを導出し、その導出の結果を選択器１２７に出力する。 The output of the magnetic flux calculation unit 121 is connected to the input of the magnetization current calculation unit 126. The first input of the selector 127 is connected to the output of the magnetization current calculation unit 126. The magnetization current calculation unit 126 derives the current command value Idc of the D axis based on the magnitude of the magnetic flux Φ derived by the magnetic flux calculation unit 121, and outputs the result of the derivation to the selector 127.

選択器１２７の第１入力には磁化電流演算部１２６の出力が接続されている。選択器１２７の第２入力には直流制動電流指令部１３０の出力が接続されている。選択器１２７の制御入力には上位制御装置２００クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが供給される。選択器１２７の出力には減算器１２８の第１入力が接続されている。選択器１２７は、磁化電流演算部１２６によって導出されたＤ軸の電流指令値Ｉｄｃと、直流制動電流指令部１３０の出力である直流制動電流指令Ｉｂｒｋとのうちの何れかを、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭに従い選択して、選択の結果を電流基準Ｉｄｒとして出力する。例えば、直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、電動機２０の直流制動時の電流値を規定する。 The output of the magnetization current calculation unit 126 is connected to the first input of the selector 127. The output of the DC braking current command unit 130 is connected to the second input of the selector 127. The host controller 200 clutch disengagement command C32OFF_COM is supplied to the control input of the selector 127. The first input of the subtractor 128 is connected to the output of the selector 127. The selector 127 sets either the D-axis current command value Idc derived by the magnetization current calculation unit 126 or the DC braking current command Ibrk, which is the output of the DC braking current command unit 130, to the clutch disengagement command C32OFF_COM. The selection is made according to the above, and the result of the selection is output as the current reference Idr. For example, the DC braking current command Ibrk defines the current value of the electric motor 20 during DC braking.

例えば、初期状態としてクラッチ３２は嵌合状態であるので、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭはＬレベルである。選択器１２３は、制御入力がＬレベルである場合に、第１入力を選択して、Ｄ軸の電流指令値Ｉｄｃを電流基準Ｉｄｒとして出力する。 For example, since the clutch 32 is in the fitted state as the initial state, the clutch disengagement command C32OFF_COM is at the L level. When the control input is L level, the selector 123 selects the first input and outputs the current command value Idc of the D axis as the current reference Idr.

選択器１２７は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが発せられて制御入力がＨレベルである場合に、第２入力を選択して、第２入力に関する直流制動電流指令Ｉｂｒｋを電流基準Ｉｄｒとして出力する。 When the clutch disengagement command C32OFF_COM is issued and the control input is H level, the selector 127 selects the second input and outputs the DC braking current command Ibrk relating to the second input as the current reference Idr.

減算器１２８の第１入力には選択器１２７の出力が接続されている。減算器１２８の第２入力には電流座標変換器１３３のＤ軸出力が接続されている。減算器１２８の出力にはＤ軸電流制御部１２９の入力が接続されている。減算器１２８は、選択器１２７から出力されるＤ軸の電流基準Ｉｄｒから、電流座標変換器１３３によって導出されたＤ軸電流Ｉｄを減算し、その減算の結果である差分値ΔＩｄを出力する。 The output of the selector 127 is connected to the first input of the subtractor 128. The D-axis output of the current coordinate converter 133 is connected to the second input of the subtractor 128. The input of the D-axis current control unit 129 is connected to the output of the subtractor 128. The subtractor 128 subtracts the D-axis current Id derived by the current coordinate converter 133 from the D-axis current reference Idr output from the selector 127, and outputs the difference value ΔId which is the result of the subtraction.

Ｄ軸電流制御部１２９の入力には減算器１２８の出力が接続されている。Ｄ軸電流制御部１２９の出力には電流座標変換器１３４のＤ軸入力が接続されている。Ｄ軸電流制御部１２９は、減算器１２８の減算によって導出された差分値ΔＩｄに基づいてＤ軸の電圧基準Ｖｄｒを導出して、Ｄ軸の電圧基準Ｖｄｒを電流座標変換器１３４のＤ軸入力に出力する。例えば、Ｄ軸電流制御部１２９は比例積分回路で構成され、差分値ΔＩｄが最小になるようにその出力であるＤ軸の電圧基準Ｖｄｒを制御する。 The output of the subtractor 128 is connected to the input of the D-axis current control unit 129. The D-axis input of the current coordinate converter 134 is connected to the output of the D-axis current control unit 129. The D-axis current control unit 129 derives the D-axis voltage reference Vdr based on the difference value ΔId derived by the subtraction of the subtractor 128, and inputs the D-axis voltage reference Vdr to the D-axis input of the current coordinate converter 134. Output to. For example, the D-axis current control unit 129 is composed of a proportional integration circuit, and controls the voltage reference Vdr of the D-axis, which is the output thereof, so that the difference value ΔId is minimized.

なお、直流制動電流指令部１３０は、直流制動電流指令Ｉｂｒｋを出力する。直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、直流制動時の電流値を決定する指令値であり、例えば、予め定められた固定値であってよい。この直流制動電流指令Ｉｂｒｋは、任意の値であってよい。なお、直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値が固定値であることに制限されることはなく、調整された値にしてもよい。例えば、電動機速度ωＭの大きさに応じて直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値を決定してもよい。或いは、上位制御装置２００が出力する値であってもよい。 The DC braking current command unit 130 outputs the DC braking current command Ibrk. The DC braking current command Ibrk is a command value that determines the current value during DC braking, and may be, for example, a predetermined fixed value. This DC braking current command Ibrk may be any value. The value of the DC braking current command Ibrk is not limited to a fixed value, and may be an adjusted value. For example, the value of the DC braking current command Ibrk may be determined according to the magnitude of the motor speed ωM. Alternatively, it may be a value output by the host control device 200.

積分器１３１の入力には速度センサ２４の出力が接続されている。積分器１３１の出力には加算器１３７の第１入力が接続されている。積分器１３１は、電動機速度ωＭに基づいて電動機２０の回転子の電気角θＭを導出する。例えば、積分器１３１は、電動機速度ωＭを時間積分することにより機械角度を求め、さらに電動機２０の極数ｐを考慮し電動機２０の回転子の電気角θＭを導出する。 The output of the speed sensor 24 is connected to the input of the integrator 131. The first input of the adder 137 is connected to the output of the integrator 131. The integrator 131 derives the electric angle θM of the rotor of the motor 20 based on the motor speed ωM. For example, the integrator 131 obtains the mechanical angle by time-integrating the motor speed ωM, and further derives the electric angle θM of the rotor of the motor 20 in consideration of the number of poles p of the motor 20.

位相値保持部１３２の第１入力には加算器１３７を経て積分器１３１の出力が接続されている。位相値保持部１３２の第２入力には位相値保持部１３２の出力が接続されている。位相値保持部１３２の制御入力にはクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが供給される。位相値保持部１３２の出力には電流座標変換器１３３の基準位相入力と電流座標変換器１３４の基準位相入力とが接続されている。 The output of the integrator 131 is connected to the first input of the phase value holding unit 132 via the adder 137. The output of the phase value holding unit 132 is connected to the second input of the phase value holding unit 132. The clutch disengagement command C32OFF_COM is supplied to the control input of the phase value holding unit 132. The reference phase input of the current coordinate converter 133 and the reference phase input of the current coordinate converter 134 are connected to the output of the phase value holding unit 132.

例えば、位相値保持部１３２は、メイク・ビフォア・ブレーク（Make-Before-Break）型の接点を備える選択器を含む。位相値保持部１３２は、加算器１３７によって導出された位相θを、クラッチ脱指令を示す信号Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭに従い保持する。保持された位相θは、直流制動に利用される。位相θの詳細は後述する。 For example, the phase value holding unit 132 includes a selector having Make-Before-Break type contacts. The phase value holding unit 132 holds the phase θ derived by the adder 137 according to the signal C32OFF_COM indicating the clutch disengagement command. The held phase θ is used for DC braking. The details of the phase θ will be described later.

例えば、初期状態としてクラッチ３２が嵌合状態である場合のクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭは、Ｌレベルである。選択器１３２は、制御入力がＬレベルである場合に第１入力を選択して位相θを基準位相θｒｅｆとして出力する。位相値保持部１３２から出力される基準位相θｒｅｆは、後段の電流座標変換に利用される。 For example, the clutch disengagement command C32OFF_COM when the clutch 32 is in the fitted state as the initial state is the L level. When the control input is L level, the selector 132 selects the first input and outputs the phase θ as the reference phase θref. The reference phase θref output from the phase value holding unit 132 is used for the current coordinate conversion in the subsequent stage.

位相値保持部１３２は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが発せられて制御入力がＨレベルである場合に、第２入力を選択する。位相値保持部１３２は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが発せられる直前の位相θを保持して、保持した位相θを基準位相θｒｅｆとして出力する。 The phase value holding unit 132 selects the second input when the clutch disengagement command C32OFF_COM is issued and the control input is H level. The phase value holding unit 132 holds the phase θ immediately before the clutch disengagement command C32OFF_COM is issued, and outputs the held phase θ as the reference phase θref.

電流座標変換器１３３は、例えば、入力端子であるＡ軸入力とＢ軸入力と、出力端子であるＤ軸出力とＱ軸出力と、基準位相入力とを有する。図に示す電流座標変換器１３３の入力は、上記のＡ軸入力であり、Ｂ軸入力の記載を省略している。電流座標変換器１３３の入力には電流センサ１０３の出力が接続されている。電流座標変換器１３３の基準位相入力には位相値保持部１３２の出力が接続されている。電流座標変換器１３３のＱ軸出力には減算器１２４の第２入力が接続されている。電流座標変換器１３３のＤ軸出力には減算器１２８の第２入力が接続されている。電流座標変換器１３３は、電流センサ１０３により検出された出力電流Ｉと位相値保持部１３２から出力された基準位相θｒｅｆとに基づいてＤＱ変換して、ＤＱ変換によってＱ軸電流ＩｑとＤ軸電流Ｉｄを導出する。 The current coordinate converter 133 has, for example, an A-axis input and a B-axis input which are input terminals, a D-axis output and a Q-axis output which are output terminals, and a reference phase input. The input of the current coordinate converter 133 shown in the figure is the above-mentioned A-axis input, and the description of the B-axis input is omitted. The output of the current sensor 103 is connected to the input of the current coordinate converter 133. The output of the phase value holding unit 132 is connected to the reference phase input of the current coordinate converter 133. The second input of the subtractor 124 is connected to the Q-axis output of the current coordinate converter 133. The second input of the subtractor 128 is connected to the D-axis output of the current coordinate converter 133. The current coordinate converter 133 performs DQ conversion based on the output current I detected by the current sensor 103 and the reference phase θref output from the phase value holding unit 132, and the Q-axis current Iq and the D-axis current by DQ conversion. Derivation of Id.

ここで、電流座標変換器１３３を例示してＤＱ変換について説明する。ＤＱ変換は、直交固定座標から、交流の位相に伴い回転する直交回転座標への変換である。上記の位相を適切に設定することにより、例えば、直交回転座標のＱ軸に有効電流（有効電力）成分を射影し、Ｑ軸に直交するＤ軸に無効電流（有効電力）成分を射影することができる。電流座標変換器１３３は、基準位相入力に供給される基準位相θｒｅｆを基準に、以下の式（１）と式（２）とによって直交固定座標から直交回転座標への座標変換（ＤＱ変換）を行なう。 Here, the DQ conversion will be described by exemplifying the current coordinate converter 133. The DQ transformation is a transformation from orthogonal fixed coordinates to orthogonal rotational coordinates that rotate with the phase of alternating current. By appropriately setting the above phase, for example, the active current (active power) component is projected on the Q axis of the orthogonal rotation coordinates, and the invalid current (active power) component is projected on the D axis orthogonal to the Q axis. Can be done. The current coordinate converter 133 performs coordinate conversion (DQ conversion) from orthogonal fixed coordinates to orthogonal rotational coordinates by the following equations (1) and (2) with reference to the reference phase θref supplied to the reference phase input. Do it.

Ｄ ＝ Ａcos（θref） ＋Ｂsin（θref） …（１）
Ｑ ＝ －Ａsin（θref） ＋Ｂcos（θref） …（２）D = Acos (θref) + Bsin (θref)… (1)
Q = -Asin (θref) + Bcos (θref) ... (2)

なお、上記の式（１）と式（２）におけるＢの値を０にすることにより、第２項を省略できる。 The second term can be omitted by setting the value of B in the above equations (1) and (2) to 0.

電流座標変換器１３４のＱ軸入力にはＱ軸電流制御部１２５の出力が接続されている。電流座標変換器１３４のＤ軸入力にはＤ軸電流制御部１２９の出力が接続されている。電流座標変換器１３４の基準位相入力には位相値保持部１３２の出力が接続されている。電流座標変換器１３４の出力にはＰＷＭ制御器１４１の入力が接続される。電流座標変換器１３４は、Ｑ軸電流制御部１２５によって導出されたＱ軸電圧基準Ｖｑｒと、Ｄ軸電流制御部１２９によって導出されたＤ軸電圧基準Ｖｄｒと、基準位相θｒｅｆとに基づいてＤＱ逆変換を実施して、電圧指令値Ｖｒを導出する。ＤＱ逆変換は、直交回転座標から直交固定座標への座標変換である。 The output of the Q-axis current control unit 125 is connected to the Q-axis input of the current coordinate converter 134. The output of the D-axis current control unit 129 is connected to the D-axis input of the current coordinate converter 134. The output of the phase value holding unit 132 is connected to the reference phase input of the current coordinate converter 134. The input of the PWM controller 141 is connected to the output of the current coordinate converter 134. The current coordinate converter 134 has a DQ inverse based on the Q-axis voltage reference Vqr derived by the Q-axis current control unit 125, the D-axis voltage reference Vdr derived by the D-axis current control unit 129, and the reference phase θref. The conversion is performed to derive the voltage command value Vr. The DQ inverse transformation is a coordinate transformation from orthogonal rotating coordinates to orthogonal fixed coordinates.

滑り周波数推定部１３５の入力には電流センサ１０３が接続されている。滑り周波数推定部１３５の出力には積分器１３６の入力が接続されている。滑り周波数推定部１３５は、電流センサ１０３により検出されたインバータ１０２の交流出力電流Ｉに基づいて電動機２０の滑り周波数の推定値を導出する。 A current sensor 103 is connected to the input of the slip frequency estimation unit 135. The input of the integrator 136 is connected to the output of the slip frequency estimation unit 135. The slip frequency estimation unit 135 derives an estimated value of the slip frequency of the motor 20 based on the AC output current I of the inverter 102 detected by the current sensor 103.

積分器１３６の入力には滑り周波数推定部１３５の出力が接続されている。積分器１３６の出力には加算器１３７の第２入力が接続されている。積分器１３６は、滑り周波数推定部１３５により導出された滑り周波数の推定値を積分して滑り周波数の位相を滑り量調整値θａｄｊとして出力する。 The output of the slip frequency estimation unit 135 is connected to the input of the integrator 136. The second input of the adder 137 is connected to the output of the integrator 136. The integrator 136 integrates the estimated value of the slip frequency derived by the slip frequency estimation unit 135 and outputs the phase of the slip frequency as the slip amount adjustment value θadj.

加算器１３７の第１入力には積分器１３１の出力が接続されている。加算器１３７の第２入力には積分器１３６の出力が接続されている。加算器１３７の出力には位相値保持部１３２の第１入力が接続されている。加算器１３７は、積分器１３１から出力された電動機２０の回転子の電気角θＭと、積分器１３６から出力された滑り量調整値θａｄｊとを加算して位相θを導出し、導出の結果の位相θを位相値保持部１３２に出力する。 The output of the integrator 131 is connected to the first input of the adder 137. The output of the integrator 136 is connected to the second input of the adder 137. The first input of the phase value holding unit 132 is connected to the output of the adder 137. The adder 137 adds the electric angle θM of the rotor of the motor 20 output from the integrator 131 and the slip amount adjustment value θadj output from the integrator 136 to derive the phase θ, and derives the phase θ as a result of the derivation. The phase θ is output to the phase value holding unit 132.

次に、ゲート制御部１４０の一例について説明する。ゲート制御部１４０は、少なくともＰＷＭ制御器１４１（図中の記載はＰＷＭ）と、ＧＢ制御部１４２（図中の記載はＧＢ）とを備える。 Next, an example of the gate control unit 140 will be described. The gate control unit 140 includes at least a PWM controller 141 (the description in the figure is PWM) and a GB control unit 142 (the description in the figure is GB).

ＰＷＭ制御器１４１の入力には電流座標変換器１３４の出力が接続されている。ＰＷＭ制御器１４１の出力にはＧＢ制御部１４２の入力が接続されている。ＰＷＭ制御器１４１は、電流座標変換器１３４によって導出された電圧指令値Ｖｒに基づいて、インバータ１０２を駆動するためのＰＷＭパルス信号ＧＣを生成する。 The output of the current coordinate converter 134 is connected to the input of the PWM controller 141. The input of the GB control unit 142 is connected to the output of the PWM controller 141. The PWM controller 141 generates a PWM pulse signal GC for driving the inverter 102 based on the voltage command value Vr derived by the current coordinate converter 134.

ＧＢ制御部１４２の入力にはＰＷＭ制御器１４１の出力が接続されている。ＧＢ制御部１４２の制御入力には上位制御装置２００からクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭが供給される。ＧＢ制御部１４２の出力にはインバータ１０２の入力が接続されている。ＧＢ制御部１４２は、ＰＷＭ制御器１４１によって生成されたＰＷＭパルス信号ＧＣを、インバータ１０２にゲート制御信号ＧＣＭとして供給する。ＧＢ制御部１４２は、予め定められた運転規則に従い、ゲート制御信号ＧＣＭのインバータ１０２への供給を制限する。 The output of the PWM controller 141 is connected to the input of the GB control unit 142. A clutch disengagement command C32OFF_COM is supplied from the host control device 200 to the control input of the GB control unit 142. The input of the inverter 102 is connected to the output of the GB control unit 142. The GB control unit 142 supplies the PWM pulse signal GC generated by the PWM controller 141 to the inverter 102 as a gate control signal GCM. The GB control unit 142 limits the supply of the gate control signal GCM to the inverter 102 in accordance with a predetermined operation rule.

図２を参照して、電動機に対する制動制御について説明する。図２は、実施形態の電動機に対する制動制御に係るタイミングチャートである。この図の上から順に、クラッチ３１の状態（Ｓ＿Ｃ３１ＯＮ）、クラッチ３２の状態（Ｓ＿Ｃ３２ＯＮ）、クラッチ脱指令Ｃ３１ＯＦＦ＿ＣＯＭと、ゲート制御信号ＧＣＭと、電動機２０の状態と、電動機速度ωＭとが順に示されている。上記のうち、電動機２０の状態が、複数の状態の何れかを示す。電動機速度ωＭは、連続的に変化する値を示す。その他のものは２値で示される。ゲート制御信号ＧＣＭは、複数の信号であるが代表として１信号で模式的に表現している。 Braking control for the motor will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart relating to braking control for the electric motor of the embodiment. From the top of this figure, the state of the clutch 31 (S_C31ON), the state of the clutch 32 (S_C32ON), the clutch disengagement command C31OFF_COM, the gate control signal GCM, the state of the motor 20, and the motor speed ωM are shown in order. There is. Of the above, the state of the electric motor 20 indicates any of a plurality of states. The motor speed ωM indicates a continuously changing value. Others are indicated by binary values. Although the gate control signal GCM is a plurality of signals, it is schematically represented by one signal.

この図に示す初期状態は、クラッチ３１とクラッチ３２が嵌合状態にあり、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ_ＣＯＭがＬレベルに維持され、ゲート制御信号ＧＣＭとして、オン期間とオフ期間を交互に繰り返すゲートパルスが連続的に出力され、電動機２０がトルク制御で稼働され、電動機２０が所望の速度で回転している状態にある。 In the initial state shown in this figure, the clutch 31 and the clutch 32 are in the fitted state, the clutch disengagement command C32OFF_COM is maintained at the L level, and the gate pulse that alternately repeats the on period and the off period is continuously used as the gate control signal GCM. The electric motor 20 is operated by torque control, and the electric motor 20 is rotating at a desired speed.

例えば、時刻ｔ１においてクラッチ３２を脱状態にするために、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ_ＣＯＭがＨレベルに切り替わる。これにより、ＧＢ制御部１４２は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ_ＣＯＭがＨレベルに変化したことを検出し、その検出の結果に応じてゲート制御信号ＧＣＭの出力を、予め定められた所定の期間Ｔに亘り停止して、即ち、ゲートブロックを行う。
例えば、ＧＢ制御部１４２は、この期間Ｔに亘りゲートパルスの信号レベルをＬレベルに固定して、上記の所定の期間Ｔ内におけるインバータ１０２を構成するスイッチング素子をオフ状態にする。これにより、動力が供給されなくなった電動機２０の電動機速度ωＭは、徐々に低下する。For example, in order to disengage the clutch 32 at time t1, the clutch disengagement command C32OFF_COM is switched to the H level. As a result, the GB control unit 142 detects that the clutch disengagement command C32OFF_COM has changed to the H level, and stops the output of the gate control signal GCM according to the detection result for a predetermined period T. That is, the gate block is performed.
For example, the GB control unit 142 fixes the signal level of the gate pulse to the L level over this period T, and turns off the switching element constituting the inverter 102 within the above-mentioned predetermined period T. As a result, the motor speed ωM of the motor 20 from which power is no longer supplied gradually decreases.

所定の期間Ｔが経過した時刻ｔ２に、ＧＢ制御部１４２は、インバータ１０２内のスイッチング素子へゲート制御信号ＧＣＭの出力を許可する。ここで出力されるスイッチング素子へのゲート制御信号ＧＣＭは、電動機２０に対して直流電流を通電し制動（いわゆる直流制動）を掛ける信号になる。電動機速度ωＭは、その直流制動の作用により減速傾向が強まり、その速度がさらに低下する。 At the time t2 when the predetermined period T has elapsed, the GB control unit 142 permits the output of the gate control signal GCM to the switching element in the inverter 102. The gate control signal GCM to the switching element output here is a signal for applying a direct current to the motor 20 to apply braking (so-called direct current braking). The motor speed ωM has a stronger deceleration tendency due to the action of the DC braking, and the speed is further reduced.

時刻ｔ３に、電動機速度ωＭが主軸速度ωＡ以下に低下して、クラッチ３２が脱状態になる。その結果、クラッチ３２の状態を示すＳ＿Ｃ３２ＯＮがＬレベルになる。なお、電動機２０は、その後停止するが、制動状態は継続される。 At time t3, the motor speed ωM drops below the spindle speed ωA, and the clutch 32 is disengaged. As a result, S_C32ON indicating the state of the clutch 32 becomes the L level. The electric motor 20 is then stopped, but the braking state is continued.

時刻ｔ４に、ＧＢ制御部１４２は、ゲート制御信号ＧＣＭの出力を停止して、例えばＬレベルにすることで、インバータ１０２の変換動作を停止させる。 At time t4, the GB control unit 142 stops the output of the gate control signal GCM to, for example, set it to the L level, thereby stopping the conversion operation of the inverter 102.

なお、上記の所定の期間Ｔは、ＰＷＭパルス信号の周期に比べて十分に長い。例えば、所定の期間Ｔは、回転状態にある電動機２０の誘起電圧が所定値以下になるまでの時間に基づいて予め定められる。例えば、ＧＢ制御部１４２は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ_ＣＯＭのＨレベルへの変化をトリガにして起動するタイマーを備えていて、そのタイマーの計時結果により、上記のゲート制御信号ＧＣＭの出力を制限してもよい。ここで言う、誘起電圧が所定値以下とは、インバータ１０２が電動機２０に対して直流電流を流そうとしたときに、その直流電流が過電流にならないような電電動機２０の誘起電圧のレベル以下という意味である。 The predetermined period T is sufficiently longer than the period of the PWM pulse signal. For example, the predetermined period T is predetermined based on the time until the induced voltage of the rotating motor 20 becomes equal to or less than the predetermined value. For example, the GB control unit 142 includes a timer that is triggered by a change in the clutch disengagement command C32OFF_COM to the H level, and even if the output of the gate control signal GCM is limited by the timekeeping result of the timer. good. Here, the induced voltage is equal to or less than a predetermined value, which means that the induced voltage of the electric motor 20 is equal to or less than the level of the induced voltage of the electric motor 20 so that the direct current does not become an overcurrent when the inverter 102 tries to pass a direct current through the electric motor 20. It means that.

例えば、誘起電圧の振幅（誘起電圧振幅）は、次の式（３）から概算できる。 For example, the amplitude of the induced voltage (induced voltage amplitude) can be estimated from the following equation (3).

誘起電圧振幅＝Ｋ・ωＭ・Ｌｍ・Ｉ０・ｅｘｐ（－ｔ／τ）
（３）Induced voltage amplitude = K, ωM, Lm, I0, exp (-t / τ)
(3)

ここで Ｋ ：比例定数
Ｌｍ：電動機２０の励磁インダクタンス
Ｉ０：電動機２０の二次電流の初期値
τ ：時定数 τ＝（Ｌｍ＋ｌｓ）／ｒｓ
ｌｓ：電動機２０の２次漏れ電流
ｒｓ：電動機２０の２次抵抗Here K: Proportional constant Lm: Excitation inductance of motor 20 I0: Initial value of secondary current of motor 20 τ: Time constant τ = (Lm + ls) / rs
ls: Secondary leakage current of motor 20 rs: Secondary resistance of motor 20

よって、電動機２０の特性等に基づいて上記の式（３）の各変数を決定してよい。式（３）により算出される誘起電圧振幅の低減特性に基づいて期間Ｔを固定値に定めてもよい。また電動機速度ωＭにより可変させてもよい。 Therefore, each variable of the above equation (3) may be determined based on the characteristics of the electric motor 20 and the like. The period T may be set to a fixed value based on the reduction characteristic of the induced voltage amplitude calculated by the equation (3). Further, it may be changed by the motor speed ωM.

図３を参照して、トルク信号切替部１１０について説明する。図３は、実施形態のトルク信号切替部の構成図である。この図３に示す範囲は、トルク信号切替部１１０とその周辺部分が含まれる。 The torque signal switching unit 110 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of the torque signal switching unit of the embodiment. The range shown in FIG. 3 includes the torque signal switching unit 110 and its peripheral portion.

トルク信号切替部１１０は、少なくとも速度比較器１１１と、ＡＮＤ回路１１２と、選択器１１３と、加算器１１４と、減算器１１５と、速度制御部１１６と、最小値選択部１１７と、を備える。なお、速度比較器１１１と、ＡＮＤ回路１１２と、選択器１１３は、前述の判定部１１９の一例である。 The torque signal switching unit 110 includes at least a speed comparator 111, an AND circuit 112, a selector 113, an adder 114, a subtractor 115, a speed control unit 116, and a minimum value selection unit 117. The speed comparator 111, the AND circuit 112, and the selector 113 are examples of the above-mentioned determination unit 119.

速度比較器１１１の第１入力（図中の記載はＡ）には速度センサ２４の出力が接続されている。速度比較器１１１の第２入力（図中の記載はＢ）には速度センサ４４の出力が接続さている。速度比較器１１１の出力（図中の記載はＡ≧Ｂ）にはＡＮＤ回路１１２の第２入力が接続されている。速度比較器１１１は、電動機速度ωＭと主軸速度ωＡとを比較して、電動機速度ωＭ（第１入力）が主軸速度ωＡ（第２入力）未満の場合には、Ｌレベルを出力する。速度比較器１１１は、電動機速度ωＭ（第１入力）が主軸速度ωＡ（第２入力）以上の場合には、Ｈレベルを出力する。 The output of the speed sensor 24 is connected to the first input of the speed comparator 111 (the description in the figure is A). The output of the speed sensor 44 is connected to the second input of the speed comparator 111 (the description in the figure is B). The second input of the AND circuit 112 is connected to the output of the speed comparator 111 (the description in the figure is A ≧ B). The speed comparator 111 compares the motor speed ωM and the spindle speed ωA, and outputs the L level when the motor speed ωM (first input) is less than the spindle speed ωA (second input). The speed comparator 111 outputs the H level when the motor speed ωM (first input) is equal to or higher than the spindle speed ωA (second input).

なお、速度比較器１１１は、減速機４０の減速比ｋ等に基づいた補正を実施してもよい。減速機４０の減速比ｋに基づいた補正の一例として、主軸速度ωＡに代えて、主軸速度ωＡを値が１ではないｋで割った商を利用してもよい。 The speed comparator 111 may perform correction based on the reduction ratio k or the like of the speed reducer 40. As an example of the correction based on the reduction ratio k of the speed reducer 40, the quotient of the spindle speed ωA divided by k whose value is not 1 may be used instead of the spindle speed ωA.

ＡＮＤ回路１１２の第１入力には上位制御装置２００の信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮの出力が接続されている。ＡＮＤ回路１１２の第２入力には速度比較器１１１の出力が接続されている。ＡＮＤ回路１１２の出力には選択器１１３の制御入力が接続されている。ＡＮＤ回路１１２は論理積回路である。 The output of the signal S_C31ON of the host controller 200 is connected to the first input of the AND circuit 112. The output of the speed comparator 111 is connected to the second input of the AND circuit 112. The control input of the selector 113 is connected to the output of the AND circuit 112. The AND circuit 112 is a AND circuit.

選択器１１３の第１入力には予め定められた速度指令ω＿ＣＯＭ用のバイアス値が供給される。選択器１１３の第２入力には固定値が供給される。選択器１１３の制御入力にはＡＮＤ回路１１２の出力が接続されている。選択器１１３の出力には加算器１１４の第２入力が接続されている。なお、上記の固定値は、０又は０近傍の微小値である。上記のバイアス値は、固定値より大きい正の値をとる。 A bias value for a predetermined speed command ω_COM is supplied to the first input of the selector 113. A fixed value is supplied to the second input of the selector 113. The output of the AND circuit 112 is connected to the control input of the selector 113. The second input of the adder 114 is connected to the output of the selector 113. The above fixed value is 0 or a minute value in the vicinity of 0. The above bias value takes a positive value larger than a fixed value.

ＡＮＤ回路１１２からＬレベルが出力される場合には、選択器１１３は、第２入力の値を出力として選択し、これを調整値ωＡｄｊにする。即ち調整値ωＡｄｊは０又は０近傍の微小値になる。 When the L level is output from the AND circuit 112, the selector 113 selects the value of the second input as an output, and sets this as the adjustment value ωAdj. That is, the adjustment value ωAdj becomes 0 or a minute value in the vicinity of 0.

ＡＮＤ回路１１２からＨレベルが出力される場合には、選択器１１３は、ＡＮＤ回路１１２からＬレベルが出力される場合の固定値より大きな値のバイアス値を出力し、これを調整値ωＡｄｊにする。例えば、調整済速度指令値ａω＿ＣＯＭが、速度指令ω＿ＣＯＭの上限値の数％から１０％程度の値になるように、上記のバイアス値を適宜決定してよい。 When the H level is output from the AND circuit 112, the selector 113 outputs a bias value larger than the fixed value when the L level is output from the AND circuit 112, and sets this as the adjustment value ωAdj. .. For example, the above bias value may be appropriately determined so that the adjusted speed command value aω_COM becomes a value of about several% to 10% of the upper limit value of the speed command ω_COM.

加算器１１４の第１入力には上位制御装置２００の速度指令ω＿ＣＯＭの出力が接続されている。加算器１１４の第２入力には選択器１１３の出力が接続されている。加算器１１４の出力には減算器１１５の第１入力が接続されている。加算器１１４は、速度指令ω＿ＣＯＭと選択器１１３から出力された調整値ωＡｄｊとを加算して調整済速度指令値ａω＿ＣＯＭを導出し、調整済速度指令値ａω＿ＣＯＭを減算器１１５に出力する。 The output of the speed command ω_COM of the host controller 200 is connected to the first input of the adder 114. The output of the selector 113 is connected to the second input of the adder 114. The first input of the subtractor 115 is connected to the output of the adder 114. The adder 114 adds the speed command ω_COM and the adjusted value ωAdj output from the selector 113 to derive the adjusted speed command value aω_COM, and outputs the adjusted speed command value aω_COM to the subtractor 115.

減算器１１５の第１入力には加算器１１４の出力が接続されている。減算器１１５の第２入力には速度センサ２４の出力が接続されている。減算器１１５の出力に速度制御部１１６の入力が接続されている。減算器１１５は、加算器１１４によって導出された調整済速度指令値ａω＿ＣＯＭから電動機速度ωＭを減算し、その差分を速度制御部１１６に出力する。 The output of the adder 114 is connected to the first input of the subtractor 115. The output of the speed sensor 24 is connected to the second input of the subtractor 115. The input of the speed control unit 116 is connected to the output of the subtractor 115. The subtractor 115 subtracts the motor speed ωM from the adjusted speed command value aω_COM derived by the adder 114, and outputs the difference to the speed control unit 116.

速度制御部１１６の入力には減算器１１５の出力が接続されている。速度制御部１１６の出力には最小値選択部１１７の第２入力が接続されている。速度制御部１１６は、減算器１１５の減算によって導出された差分が最小となるような速度指令に基づいたトルク指令Ｔωを最小値選択部１１７に出力する。速度制御部１１６は例えば比例積分回路で構成される。 The output of the subtractor 115 is connected to the input of the speed control unit 116. The second input of the minimum value selection unit 117 is connected to the output of the speed control unit 116. The speed control unit 116 outputs the torque command Tω based on the speed command such that the difference derived by the subtraction of the subtractor 115 is minimized to the minimum value selection unit 117. The speed control unit 116 is composed of, for example, a proportional integration circuit.

最小値選択部１１７の第１入力には上位制御装置２００のトルク指令Ｔ＿ＣＯＭの出力が接続されている。最小値選択部１１７の第２入力には速度制御部１１６の出力が接続されている。最小値選択部１１７の出力には除算器１２２の第１入力が接続されている。最小値選択部１１７は、速度制御部１１６によって導出されたトルク指令値Ｔωと、上位制御装置２００から指示されたトルク指令（トルク指令値Ｔ＿ＣＯＭ）とを比較して、それらのうちからより小さい方を選択する。最小値選択部１１７は、上記の選択の結果を算定トルク値Ｔｃａｌとして出力する。 The output of the torque command T_COM of the host controller 200 is connected to the first input of the minimum value selection unit 117. The output of the speed control unit 116 is connected to the second input of the minimum value selection unit 117. The first input of the divider 122 is connected to the output of the minimum value selection unit 117. The minimum value selection unit 117 compares the torque command value Tω derived by the speed control unit 116 with the torque command (torque command value T_COM) instructed by the host control device 200, and the smaller one of them is compared. Select. The minimum value selection unit 117 outputs the result of the above selection as the calculated torque value Tcal.

ここで、トルク信号切替部１１０の動作の原理を整理する。 Here, the principle of operation of the torque signal switching unit 110 is organized.

電力変換装置１００は、エンジン１０の動力と電動機２０の動力を利用して、プロペラ５０を駆動する。プロペラ５０に供給される動力は、クラッチ３１とクラッチ３２の状態により異なる。 The power conversion device 100 drives the propeller 50 by using the power of the engine 10 and the power of the electric motor 20. The power supplied to the propeller 50 differs depending on the states of the clutch 31 and the clutch 32.

クラッチ３１とクラッチ３２の状態を、主軸速度ωＡと、電動機速度ωＭと、クラッチ３１の状態の３つの情報に基づいて整理する。 The states of the clutch 31 and the clutch 32 are arranged based on three pieces of information: the spindle speed ωA, the motor speed ωM, and the state of the clutch 31.

（状態１）ωＭ≧ωＡ、且つ信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮがＨレベル。
上記から、クラッチ３１とクラッチ３２がともに嵌合状態であると推定される。即ち、船舶２はエンジン１０と電動機２０の両方の動力で推進していると推定される。(State 1) ωM ≧ ωA, and the signal S_C31ON is H level.
From the above, it is estimated that both the clutch 31 and the clutch 32 are in the fitted state. That is, it is presumed that the ship 2 is propelled by the power of both the engine 10 and the electric motor 20.

（状態２）ωＭ≧ωＡ、且つ信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮがＬレベル。
上記から、クラッチ３１が脱状態にあり、クラッチ３２が嵌合状態であると推定される。即ち、船舶２は電動機２０の動力で推進していると推定される(State 2) ωM ≧ ωA and signal S_C31ON is L level.
From the above, it is estimated that the clutch 31 is in the disengaged state and the clutch 32 is in the fitted state. That is, it is presumed that the ship 2 is propelled by the power of the electric motor 20.

（状態３）ωＭ＜ωＡ、且つ信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮがＨレベル。
上記から、クラッチ３１が嵌合状態にあり、クラッチ３２が脱状態であると推定される。即ち、船舶２はエンジン１０の動力で推進していると推定される。(State 3) ωM <ωA, and the signal S_C31ON is H level.
From the above, it is estimated that the clutch 31 is in the fitted state and the clutch 32 is in the disengaged state. That is, it is presumed that the ship 2 is propelled by the power of the engine 10.

（状態４）ωＭ＜ωＡ、且つ信号Ｓ＿Ｃ３１ＯＮがＬレベル。
上記から、クラッチ３１とクラッチ３２がともに脱状態であると推定される。即ち、船舶２はエンジン１０と電動機２０の両方とも推進に関与していないと推定される。(State 4) ωM <ωA and signal S_C31ON is L level.
From the above, it is estimated that both the clutch 31 and the clutch 32 are in the disengaged state. That is, it is presumed that neither the engine 10 nor the electric motor 20 is involved in the propulsion of the ship 2.

上記の（状態１）から（状態３）の何れかの状態にあると、プロペラ５０がエンジン１０と電動機２０の一方又は両方の動力によって駆動される。 In any of the above states (state 1) to (state 3), the propeller 50 is driven by the power of one or both of the engine 10 and the electric motor 20.

なお、上記の状態のうち、（状態１）と（状態２）の場合は、クラッチ３２が嵌合状態である。このうち、クラッチ３１も嵌合状態にあるのは、（状態１）である。 Of the above states, in the cases of (state 1) and (state 2), the clutch 32 is in the fitted state. Of these, the clutch 31 is also in the fitted state in (state 1).

上記の（状態１）、つまりクラッチ３１とクラッチ３２がともに嵌合状態にあると、エンジン１０のトルクが各軸と各クラッチと減速機４０とを経由して電動機２０にまで伝達されることがある。この場合、インバータ１０２が電動機２０を速度制御によって駆動すると、エンジン１０の出力の方が大きいのでインバータ１０２が回生動作を行い直流回路に過電圧が生じることがある。上記の駆動方法では、電動機２０を安定に駆動させることが困難である。 In the above (state 1), that is, when the clutch 31 and the clutch 32 are both in the fitted state, the torque of the engine 10 may be transmitted to the electric motor 20 via each shaft, each clutch, and the speed reducer 40. be. In this case, when the inverter 102 drives the electric motor 20 by speed control, the output of the engine 10 is larger, so that the inverter 102 regenerates and an overvoltage may occur in the DC circuit. With the above driving method, it is difficult to stably drive the electric motor 20.

そこで、（状態１）の場合には、インバータ１０２は、電動機２０を定トルクのトルク制御で駆動するとよい。 Therefore, in the case of (state 1), the inverter 102 may drive the electric motor 20 by torque control of constant torque.

例えば、トルク信号切替部１１０は、主軸速度ωＡと、電動機速度ωＭと、クラッチ３１の状態の３つの情報を、トルク信号への切替に利用する。トルク信号切替部１１０は、上記の場合分けと同様に、主軸速度ωＡと電動機速度ωＭの大小関係と、クラッチ３１の状態とにより、上記の（状態１）の場合を検出する。トルク信号切替部１１０のＡＮＤ回路１１２は、上記の（状態１）の場合にＨレベルを出力する。これに応じて、判定部１１９の選択器１１３は、バイアス値に設定された調整値ωＡｄｊを出力する。 For example, the torque signal switching unit 110 uses three pieces of information, that is, the spindle speed ωA, the motor speed ωM, and the state of the clutch 31 for switching to the torque signal. The torque signal switching unit 110 detects the above case (state 1) based on the magnitude relationship between the spindle speed ωA and the motor speed ωM and the state of the clutch 31, as in the above case classification. The AND circuit 112 of the torque signal switching unit 110 outputs the H level in the case of the above (state 1). In response to this, the selector 113 of the determination unit 119 outputs the adjustment value ωAdj set to the bias value.

上記の通り、トルク信号切替部１１０は、（状態１）の場合に、選択器１１３の第１入力に供給されているバイアス値を選択器１１３から出力させ、（状態１）以外の場合には、バイアス値を付加しない固定値（例えば０）を選択器１１３から出力させる。つまり、トルク信号切替部１１０は、（状態１）の場合の出力信号（調整値ωＡｄｊ）の大きさを、上記の（状態２）から（状態４）の各状態の値より大きな値に制御する。 As described above, the torque signal switching unit 110 outputs the bias value supplied to the first input of the selector 113 from the selector 113 in the case of (state 1), and outputs the bias value from the selector 113 in the case of other than (state 1). , A fixed value (for example, 0) to which a bias value is not added is output from the selector 113. That is, the torque signal switching unit 110 controls the magnitude of the output signal (adjustment value ωAdj) in the case of (state 1) to a value larger than the value of each state from the above (state 2) to (state 4). ..

これにより、加算器１１４の出力値に対し、（状態１）の場合に、上記のバイアス値分の大きさに相当する値が加算される。この場合加算器１１４の出力値は、例えば速度指令ω＿ＣＯＭに対して速度指令ω＿ＣＯＭの上限値の数％から１０％程度のバイアス値が加算されたものになる。そのため、減算器１１５の出力値は、バイアス値程度増加する。これにより速度制御部１１６から出力されるトルク指令Ｔωは、速度制御部１１６による積分演算により正方向に飽和して大きな値になる。 As a result, in the case of (state 1), a value corresponding to the magnitude of the above bias value is added to the output value of the adder 114. In this case, the output value of the adder 114 is, for example, a bias value of about several% to 10% of the upper limit of the speed command ω_COM added to the speed command ω_COM. Therefore, the output value of the subtractor 115 increases by about the bias value. As a result, the torque command Tω output from the speed control unit 116 is saturated in the positive direction by the integral calculation by the speed control unit 116 and becomes a large value.

最小値選択部１１７は、入力される信号の中からより小さい方を選択する。その結果、最小値選択部１１７は、上記の（状態１）の場合には、上位制御装置２００から指示されたトルク指令（トルク指令値Ｔ＿ＣＯＭ）を選択して、算定トルク値Ｔｃａｌとして出力する。これにより、トルク制御が選択される。
上記の制御により、（状態１）の場合に電動機２０の動力でプロペラ５０を加勢する際の安定性を確保できる。The minimum value selection unit 117 selects the smaller one from the input signals. As a result, in the case of the above (state 1), the minimum value selection unit 117 selects the torque command (torque command value T_COM) instructed from the host control device 200 and outputs it as the calculated torque value Tcal. This selects torque control.
By the above control, it is possible to secure the stability when the propeller 50 is energized by the power of the electric motor 20 in the case of (state 1).

なお、（状態２）（状態３）(状態４)の場合は速度指令ω＿ＣＯＭに加算される調整値ωａｄｊの値は０または微小値であるので、調整済速度指令値ａω＿ＣＯＭは速度指令ω＿ＣＯＭとほほ等しい。したがって、速度調整部１１６の出力であるトルク指令Ｔωは、電動機速度ωＭが速度指令ω＿ＣＯＭに追従するようになる。このとき、上位制御装置２００から指示されたトルク指令Ｔ＿ＣＯＭが示すトルクより、速度調整部１１６から出力されるトルク指令Ｔωが示すトルクが小さければ、最小値選択部１１７はトルク指令Ｔωを選択し、Ｔｃａｌとして除算器１２２に出力する。この場合には速度指令ω＿ＣＯＭに追従するようにインバータ１０２が動作しても、トルク指令Ｔ＿ＣＯＭより小さい値になるため、インバータ１０２の動作が不安定になることはない。 In the case of (state 2), (state 3), and (state 4), the value of the adjustment value ωadj added to the speed command ω_COM is 0 or a minute value, so the adjusted speed command value aω_COM is almost equal to the speed command ω_COM. .. Therefore, the torque command Tω, which is the output of the speed adjusting unit 116, causes the motor speed ωM to follow the speed command ω_COM. At this time, if the torque indicated by the torque command Tω output from the speed adjusting unit 116 is smaller than the torque indicated by the torque command T_COM instructed by the host control device 200, the minimum value selection unit 117 selects the torque command Tω. It is output to the divider 122 as Tcal. In this case, even if the inverter 102 operates so as to follow the speed command ω_COM, the value is smaller than the torque command T_COM, so that the operation of the inverter 102 does not become unstable.

上記の４つの状態のうち、（状態１）の場合には、クラッチ３１が嵌合状態にある。上記のクラッチ３１が嵌合している（状態１）の場合も、電力変換装置１００は、インバータ１０２を制御して電動機２０を直流制動等により制動させることにより、エンジン１０のトルクに影響されることなくクラッチ３２を脱状態に切り替えることができる。 Of the above four states, in the case of (state 1), the clutch 31 is in the fitted state. Even when the clutch 31 is engaged (state 1), the power conversion device 100 is affected by the torque of the engine 10 by controlling the inverter 102 to brake the electric motor 20 by DC braking or the like. The clutch 32 can be switched to the disengaged state without any trouble.

なお、上記の通り整流器１０１には回生能力がない。インバータ１０２が運転していて、ＳＳＳクラッチ部３０が切れずに機械的な作用で電動機２０の回転が継続していると、インバータ１０２が回生状態になる。電力変換装置１００は、これを避けるように、クラッチ３２を脱状態にして電動機２０を機械的に回転させる力を遮断することにより、インバータ１０２の直流入力側に過電圧を生じさせることを抑制できる。 As mentioned above, the rectifier 101 does not have a regenerative ability. If the inverter 102 is operating and the SSS clutch portion 30 is not disengaged and the rotation of the electric motor 20 is continued by mechanical action, the inverter 102 is in a regenerative state. In order to avoid this, the power conversion device 100 can suppress the generation of overvoltage on the DC input side of the inverter 102 by disengaging the clutch 32 and cutting off the force for mechanically rotating the electric motor 20.

通常の運転時の各部の状態は下記のとおりである。クラッチ３２は嵌合状態である。上位制御装置２００からのクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭはＬレベルであり、選択器１２３、選択器１２７及び選択器１３２は、夫々第１入力を選択して出力する。また、ＧＢ制御部１４２は、ＰＷＭ制御器１４１の出力であるＰＷＭ信号ＧＣに基づきゲート制御信号ＧＣＭをインバータ１０２に出力している。したがって、電力変換装置１００は、上位制御装置２００からのトルク指令Ｔ＿ＣＯＭまたは速度制御部１１６からのトルク指令Ｔωに基づく電流指令値ＩｑｃをＱ軸の電流基準Ｉｑｒとし、磁化電流演算部の出力である電流指令値ＩｄｃをＤ軸の電流基準Ｉｄｒとし、加算器１３７の出力である位相θを基準位相θｒｅｆとして、所謂ベクトル制御によりインバータ１０２を動作させる。 The state of each part during normal operation is as follows. The clutch 32 is in the fitted state. The clutch disengagement command C32OFF_COM from the host controller 200 is at the L level, and the selector 123, the selector 127, and the selector 132 each select and output the first input. Further, the GB control unit 142 outputs the gate control signal GCM to the inverter 102 based on the PWM signal GC which is the output of the PWM controller 141. Therefore, the power conversion device 100 uses the current command value Iqc based on the torque command T_COM from the host control device 200 or the torque command Tω from the speed control unit 116 as the current reference Iqr for the Q axis, and is the output of the magnetization current calculation unit. The inverter 102 is operated by so-called vector control, where the current command value Idc is the current reference Idr of the D axis and the phase θ which is the output of the adder 137 is the reference phase θref.

ここで、図２に示す時刻ｔ１にてクラッチ３２を切り離すためクラッチ上位制御装置２００からのクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭがＨレベルになると、選択器１２３、選択器１２７及び選択器１３２は、夫々第２入力を選択する。 Here, when the clutch disengagement command C32OFF_COM from the clutch upper control device 200 for disengaging the clutch 32 at the time t1 shown in FIG. 2 reaches the H level, the selector 123, the selector 127, and the selector 132 each have a second input. Select.

すると、Ｑ軸の電流基準Ｉｑｒは０または微小値になる。Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒは直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値になる。さらに、位相値保持部１３２は、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭがＨレベルになる直前の位相θを保持して、保持した位相θを基準位相θｒｅｆとして出力する。 Then, the current reference Iqr on the Q axis becomes 0 or a minute value. The current reference Idr of the D axis becomes the value of the DC braking current command Ibrk. Further, the phase value holding unit 132 holds the phase θ immediately before the clutch disengagement command C32OFF_COM reaches the H level, and outputs the held phase θ as the reference phase θref.

したがって、時刻ｔ１以降の基準位相θｒｅｆは一定の値に固定される。ＧＢ制御部１４２はクラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭがＨレベルになると、所定の期間Ｔの間ゲート制御信号ＧＣＭの出力を停止してゲートブロックを行う。 Therefore, the reference phase θref after the time t1 is fixed to a constant value. When the clutch disengagement command C32OFF_COM reaches the H level, the GB control unit 142 stops the output of the gate control signal GCM for a predetermined period T to perform gate blocking.

ＧＢ制御部１４２は、所定の期間Ｔを経過した時刻ｔ２になると、ゲートブロックを解除し、ＰＷＭ制御器１４１の出力であるＰＷＭ信号ＧＣに基づきゲート制御信号ＧＣＭをインバータ１０２に出力する。 The GB control unit 142 releases the gate block at the time t2 when the predetermined period T has elapsed, and outputs the gate control signal GCM to the inverter 102 based on the PWM signal GC which is the output of the PWM controller 141.

なお、時刻ｔ１以降、基準位相θｒｅｆは、直前の位相θに固定されているので、時刻ｔ２以降のインバータ１０２は、Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒと固定された位相θで定められた直流電流を、電動機２０に通電して直流制動を掛けることができる。直流制動が開始されると図２に示されるように、時刻ｔ２以降電動機速度ωＭは急速に低下する。このように、軸２１の速度である電動機速度ωＭを主軸速度ωＡに比例する軸４２の速度より低下させることにより、クラッチ３２を脱状態にすることができる。 Since the reference phase θref is fixed to the immediately preceding phase θ after the time t1, the inverter 102 after the time t2 has a direct current defined by the phase θ fixed to the current reference Idr of the D axis. DC braking can be applied by energizing the electric motor 20. As shown in FIG. 2, when the DC braking is started, the motor speed ωM rapidly decreases after the time t2. In this way, the clutch 32 can be disengaged by lowering the motor speed ωM, which is the speed of the shaft 21, from the speed of the shaft 42, which is proportional to the spindle speed ωA.

以上のように、本実施形態によれば、電力変換装置１００が回生状態で過電圧になることなく安定してクラッチ３２を脱状態にすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the power conversion device 100 can stably disengage the clutch 32 in the regenerative state without causing an overvoltage.

なお、本実施形態では、時刻ｔ１に、直流制動時にＱ軸の電流基準Ｉｑｒを０または微小値とし、Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒは直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値としているが、ＧＢ解除時の時刻ｔ２でＱ軸およびＤ軸の電流基準の設定を変更してもよい。 In the present embodiment, at time t1, the current reference Iqr on the Q axis is set to 0 or a minute value during DC braking, and the current reference Idr on the D axis is set to the value of the DC braking current command Ibrk. The Q-axis and D-axis current reference settings may be changed at t2.

さらに、本実施形態では、直流制動時にＱ軸の電流基準Ｉｑｒを０または微小値とし、Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒは直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値としているが、直流制動時にＱ軸の電流基準Ｉｑｒを直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値とし、Ｄ軸の電流基準Ｉｄｒを０または微小値にしてもよい。即ち、Ｄ軸及びＱ軸の電流基準を互いに直交する座標空間におけるベクトルを用いて規定すると、そのベクトルの大きさ（絶対値）を直流制動電流指令Ｉｂｒｋの値として規定できる。例えば、その大きさは固定値にしてよい。 Further, in the present embodiment, the current reference Iqr of the Q axis is set to 0 or a minute value during DC braking, and the current reference Idr of the D axis is set to the value of the DC braking current command Ibrk, but the current reference Iqr of the Q axis is set during DC braking. May be the value of the DC braking current command Ibrk, and the current reference Idr of the D axis may be 0 or a minute value. That is, if the current reference of the D axis and the Q axis is specified by using a vector in a coordinate space orthogonal to each other, the magnitude (absolute value) of the vector can be specified as the value of the DC braking current command Ibrk. For example, the size may be a fixed value.

なお、直流制動を行う時刻ｔ２以降の基準位相θｒｅｆも任意の固定位相にしてもよい。 The reference phase θref after the time t2 at which the DC braking is performed may also be an arbitrary fixed phase.

電力変換装置１００は、上記のクラッチ３２の出力軸の回転速度、つまり主軸速度ωＡに対してクラッチ３２の入力軸の速度を調整することで、電動機駆動システム１の安定な状態を保ちながら、クラッチ３２を切ることができる。 The power conversion device 100 adjusts the rotation speed of the output shaft of the clutch 32, that is, the speed of the input shaft of the clutch 32 with respect to the spindle speed ωA, so that the clutch can be maintained in a stable state of the motor drive system 1. It can cut 32.

上記の実施形態によれば、インバータ１０２は、船舶の推力の一部又は全部を供給する動力源（第１動力源）である電動機２０に電力を供給する。インバータ制御部１０５は、船舶の推力の一部又は全部を供給するエンジン１０（第２動力源）及びプロペラ５０と、電動機２０との間に設けられたクラッチ３２（第１のクラッチ）の状態を、インバータ１０２を制御することにより脱状態にすることにより、電動機２０に発電させないようにクラッチ部３０を切ることができ、電動機駆動システム１をより安定に稼働させることができる。 According to the above embodiment, the inverter 102 supplies electric power to the electric motor 20 which is a power source (first power source) for supplying a part or all of the thrust of the ship. The inverter control unit 105 determines the state of the clutch 32 (first clutch) provided between the engine 10 (second power source) and the propeller 50 that supply a part or all of the thrust of the ship and the motor 20. By controlling the inverter 102 to bring it out of the state, the clutch portion 30 can be disengaged so that the motor 20 does not generate power, and the motor drive system 1 can be operated more stably.

また、インバータ制御部１０５は、クラッチ３２を切る場合に、インバータ１０２を制御して電動機２０を制動させることにより、クラッチ３２に掛けるトルクを調整することで、クラッチ３２を切ることができる。なお、電流制御部１２０は、電動機２０を直流制動により減速させることによりクラッチ３２を切ることができる。 Further, the inverter control unit 105 can disengage the clutch 32 by adjusting the torque applied to the clutch 32 by controlling the inverter 102 to brake the electric motor 20 when the clutch 32 is disengaged. The current control unit 120 can disengage the clutch 32 by decelerating the electric motor 20 by direct current braking.

また、インバータ制御部１０５は、電動機２０をトルク制御で駆動する第１モードと電動機２０を速度制御で駆動する第２モードとの少なくとも２つのモードを有している。インバータ制御部１０５は、第２モードで電動機２０を駆動しているときに、エンジン１０（第２動力源）がプロペラ５０に推力を供給する場合には、第１モードで電動機２０を駆動させるように運転モードを切り替える。これにより、動力源からの推力の供給状態に変動が生じても、電動機駆動システム１をより安定に稼働させることができる。 Further, the inverter control unit 105 has at least two modes, a first mode in which the motor 20 is driven by torque control and a second mode in which the motor 20 is driven by speed control. When the engine 10 (second power source) supplies thrust to the propeller 50 while driving the electric motor 20 in the second mode, the inverter control unit 105 drives the electric motor 20 in the first mode. Switch the operation mode to. As a result, even if the thrust supply state from the power source fluctuates, the motor drive system 1 can be operated more stably.

例えば、電流制御部１２０は、インバータ１０２から電動機２０への電力供給を停止させてから所定の期間Ｔが経過した後に電動機２０に直流制動をかけることで、電動機２０に誘導電圧が発生している期間を避けて、電動機２０に制動トルクを発生させることができる。なお、ＧＢ制御部１４２は、所定時間が経過するまでインバータ１０２に対するゲート制御信号ＧＣＭの供給を中断し、インバータ１０２から電動機２０への電力供給を停止させる。 For example, the current control unit 120 applies DC braking to the motor 20 after a predetermined period T has elapsed after stopping the power supply from the inverter 102 to the motor 20, so that an induced voltage is generated in the motor 20. Braking torque can be generated in the electric motor 20 while avoiding a period. The GB control unit 142 interrupts the supply of the gate control signal GCM to the inverter 102 until a predetermined time elapses, and stops the power supply from the inverter 102 to the motor 20.

例えば、上記の所定の期間Ｔは、電動機２０の誘起電圧が所定値以下に低下する時間に相当するようにしてもよい。これにより、インバータ制御部１０５は、電動機２０の誘起電圧を直接検出することなく、予め定められた所定の時間に基づいて、電動機２０の誘起電圧が所定値以下に低下していると識別することができる。 For example, the predetermined period T may correspond to the time when the induced voltage of the electric motor 20 drops to a predetermined value or less. As a result, the inverter control unit 105 identifies that the induced voltage of the electric motor 20 has dropped to a predetermined value or less based on a predetermined predetermined time without directly detecting the induced voltage of the electric motor 20. Can be done.

なお、電流制御部１２０は、電動機２０の誘起電圧が所定値以下になってから直流制動をかけるようにしてもよい。例えば、上記の場合に、上位制御装置２００は、電動機速度ωＭ又は主軸速度ωＡが予め定められた所定値以下に低下したことを検出する。上記の所定値以下に低下した後に、上位制御装置２００は、電力変換装置１００に対して、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ（Ｈレベル）を送り、電動機２０に直流制動をかけてもよい。なお、ＧＢ制御部１４２がゲート制御信号ＧＣＭの出力を制限している期間は、インバータ１０２に対するゲート制御信号ＧＣＭの供給が制限される。そのため、電動機２０の誘起電圧が所定値を超えるような期間であれば、上記の直流制動の適用が制限され、電動機２０の巻線に過電流が流れることを回避できる。なお、上位制御装置２００は、上記の誘起電圧を、直流電圧検出部１０４によって検出された直流電圧の変動から推定することができる。 The current control unit 120 may apply DC braking after the induced voltage of the motor 20 becomes equal to or less than a predetermined value. For example, in the above case, the host control device 200 detects that the motor speed ωM or the spindle speed ωA has dropped to a predetermined value or less. After the value drops below the above-mentioned predetermined value, the host control device 200 may send a clutch disengagement command C32OFF (H level) to the power conversion device 100 to apply DC braking to the electric motor 20. During the period in which the GB control unit 142 limits the output of the gate control signal GCM, the supply of the gate control signal GCM to the inverter 102 is limited. Therefore, if the induced voltage of the motor 20 exceeds a predetermined value, the application of the above DC braking is restricted, and it is possible to avoid an overcurrent flowing in the winding of the motor 20. The host controller 200 can estimate the induced voltage from the fluctuation of the DC voltage detected by the DC voltage detection unit 104.

例えば、電動機２０は、クラッチ３２を介して所定の減速比ｋの減速機４０に接続される。電流制御部１２０は、電動機２０の電動機速度ωＭが、主軸回転速度ωＡを減速比ｋで割った商以上である場合に、嵌合状態にあるクラッチ３１によってエンジンと減速機４０とが連結された状態にあり、且つクラッチ３２が嵌合状態にあると判定してもよい。これにより、電動機速度ωＭが、減速比ｋと主軸速度ωＡとの積以上である場合を識別することで、クラッチ３１とクラッチ３２がそれぞれ嵌合状態にあると判定することができる。 For example, the electric motor 20 is connected to the speed reducer 40 having a predetermined reduction ratio k via the clutch 32. In the current control unit 120, when the motor speed ωM of the motor 20 is equal to or greater than the quotient obtained by dividing the spindle rotation speed ωA by the reduction ratio k, the engine and the speed reducer 40 are connected by the clutch 31 in the fitted state. It may be determined that the clutch 32 is in the fitted state and the clutch 32 is in the fitted state. Thereby, by identifying the case where the motor speed ωM is equal to or larger than the product of the reduction ratio k and the spindle speed ωA, it can be determined that the clutch 31 and the clutch 32 are in the fitted state, respectively.

例えば、電動機２０は、クラッチ３２を介して減速比ｋの減速機４０に接続される。電流制御部１２０は、電動機２０の電動機速度ωＭが、主軸回転速度ωＡを減速比ｋで割った商以上である場合に、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭを受けることにより、電動機速度ωＭを下げるようにインバータ１０２を制御してもよい。これにより、電動機速度ωＭが、減速比ｋと主軸速度ωＡとの積以上であり、且つ、クラッチ脱指令Ｃ３２ＯＦＦ＿ＣＯＭを受けた場合に、電動機速度ωＭを下げるようにインバータ１０２を制御することにより、回生運転状態が発生しうる状況を、クラッチ３２を脱状態にして回避させることができる。 For example, the electric motor 20 is connected to the speed reducer 40 having a reduction ratio k via the clutch 32. When the motor speed ωM of the motor 20 is equal to or greater than the quotient obtained by dividing the spindle rotation speed ωA by the reduction ratio k, the current control unit 120 receives the clutch disengagement command C32OFF_COM to lower the motor speed ωM. May be controlled. As a result, when the motor speed ωM is equal to or greater than the product of the reduction ratio k and the spindle speed ωA and the clutch disengagement command C32OFF_COM is received, the inverter 102 is controlled to reduce the motor speed ωM, thereby regenerating. A situation in which an operating state may occur can be avoided by disengaging the clutch 32.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、船舶推進用電動機駆動システムは、インバータと、制御部とを備える。インバータは、船舶の推力の一部又は全部を供給する第１動力源である電動機に電力を供給する。制御部は、前記船舶の推力の一部又は全部を供給する第２動力源及び主軸に連結されたプロペラと、前記電動機との間に設けられた自動嵌脱クラッチである第１のクラッチの状態を、前記インバータを制御することにより脱状態にすることにより、船舶推進用電動機駆動システムがより安定に動作するようになる。 According to at least one embodiment described above, the ship propulsion motor drive system includes an inverter and a control unit. The inverter powers the motor, which is the first power source that supplies part or all of the thrust of the ship. The control unit is the state of the first clutch, which is an automatic fitting / removing clutch provided between the second power source that supplies a part or all of the thrust of the ship, the propeller connected to the main shaft, and the motor. By controlling the inverter to bring it out of the state, the ship propulsion motor drive system will operate more stably.

上記の制御装置は、その少なくとも一部を、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部で実現してもよく、全てをＬＳＩ等のハードウェア機能部で実現してもよい。 At least a part of the above control device may be realized by a software function unit that functions by a processor such as a CPU executing a program, or all may be realized by a hardware function unit such as an LSI. ..

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

なお、上記の実施形態において、減速機４０の減速比ｋを１であるものとして説明したが、これに制限されない。例えば、速度比較器１１１は、電動機速度ωＭと（減速比ｋと主軸速度ωＡとの積）とを比較し、電動機速度ωＭ（第１入力）が（減速比ｋと主軸速度ωＡとの積）（第２入力）以上の場合に出力をＨレベルにする。その出力がＨレベルである場合は、クラッチ３１とクラッチ３２がともに嵌合状態にあることを示す。 In the above embodiment, the reduction ratio k of the speed reducer 40 has been described as being 1, but the reduction ratio k is not limited thereto. For example, the speed comparator 111 compares the motor speed ωM with (the product of the reduction ratio k and the spindle speed ωA), and the motor speed ωM (first input) is (the product of the reduction ratio k and the spindle speed ωA). When (second input) or more, the output is set to H level. When the output is H level, it indicates that the clutch 31 and the clutch 32 are both in the fitted state.

１…電動機駆動システム（船舶推進用電動機駆動システム）、２…船舶、１０…エンジン、２０…電動機、３０…クラッチ部、３１…クラッチ（第２のクラッチ）、３２…クラッチ（第１のクラッチ）、４０…減速機、５０…プロペラ、５１…主軸、６０…発電機、１００…電力変換装置、１０１…整流器、１０２…インバータ、１０５…インバータ制御部、１１０…トルク信号切替部、１２０…電流制御部、１３０…直流制動電流指令部、１４０…ゲート制御部、２００…上位制御装置 1 ... Motor drive system (motor drive system for ship propulsion), 2 ... Ship, 10 ... Engine, 20 ... Electric, 30 ... Clutch section, 31 ... Clutch (second clutch), 32 ... Clutch (first clutch) , 40 ... reducer, 50 ... propeller, 51 ... spindle, 60 ... generator, 100 ... power converter, 101 ... rectifier, 102 ... inverter, 105 ... inverter control unit, 110 ... torque signal switching unit, 120 ... current control Unit, 130 ... DC braking current command unit, 140 ... Gate control unit, 200 ... Upper control device

Claims (4)

船舶の推力の一部又は全部を供給する第１動力源である電動機に電力を供給するインバータと、
前記船舶の推力の一部又は全部を供給する第２動力源及び主軸に連結されたプロペラと、前記電動機との間に設けられた自動嵌脱クラッチである第１のクラッチの状態を、前記インバータを制御することにより脱状態にする制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記電動機をトルク制御で駆動する第１モードと前記電動機を速度制御で駆動する第２モードとの少なくとも２つのモードを有し、
前記第２モードで電動機を駆動しているときに、前記第２動力源が前記プロペラに推力を供給する場合には、前記第１モードで前記電動機を駆動させるように運転モードを切り替える、
船舶推進用電動機駆動システム。 An inverter that supplies electric power to the motor, which is the first power source that supplies part or all of the thrust of the ship,
The state of the first clutch, which is an automatic fitting / disengaging clutch provided between the second power source that supplies a part or all of the thrust of the ship, the propeller connected to the main shaft, and the electric motor, is the inverter. It is equipped with a control unit that puts it out of the state by controlling it.
The control unit
It has at least two modes, a first mode in which the motor is driven by torque control and a second mode in which the motor is driven by speed control.
When the second power source supplies thrust to the propeller while driving the motor in the second mode, the operation mode is switched so as to drive the motor in the first mode.
Motor drive system for ship propulsion. 前記制御部は、
前記電動機への電力供給を停止させてから所定時間が経過した後に前記電動機に直流制動をかける、
請求項１記載の船舶推進用電動機駆動システム。 The control unit
DC braking is applied to the motor after a predetermined time has elapsed since the power supply to the motor was stopped.
The motor drive system for ship propulsion according to claim 1 . 前記所定時間は、
前記電動機の誘起電圧が所定値以下に低下する時間に相当することを特徴とする、
請求項２記載の船舶推進用電動機駆動システム。 The predetermined time is
It is characterized in that it corresponds to the time when the induced voltage of the electric motor drops to a predetermined value or less.
The motor drive system for ship propulsion according to claim 2 . 前記電動機は、前記第１のクラッチを介して所定の減速比の減速機に接続され、
前記制御部は、
前記電動機の軸の回転速度が、前記主軸の回転速度を前記所定の減速比で割った商以上である場合に、嵌合状態にある第２のクラッチによってエンジンと前記減速機とが連結された状態にあり、且つ前記第１のクラッチが嵌合状態にあると判定する、
請求項１記載の船舶推進用電動機駆動システム。 The electric motor is connected to a speed reducer having a predetermined reduction ratio via the first clutch.
The control unit
When the rotation speed of the shaft of the motor is equal to or greater than the quotient of the rotation speed of the spindle divided by the predetermined reduction ratio, the engine and the reduction gear are connected by the second clutch in the fitted state. It is determined that the first clutch is in the fitted state and is in the fitted state.
The motor drive system for ship propulsion according to claim 1 .
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