CN102832877A - 船舶用逆变器系统 - Google Patents

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Abstract

一种船舶用逆变器系统，不使用特殊的变压器就能够降低励磁涌流，由此使设置在船内的发电机的容量、台数最优化，能够实现船内省空间化。在将通过与船内母线相连接的多个逆变器进行频率变换后的电压供给至卷绕在推进用电动机上的多个定子绕组的船舶用逆变器系统中，将推进用电动机的定子绕组和逆变器分为两组，将推进用电动机的第一组的各定子绕组连接到第一组的各逆变器的负载侧，将第一组的逆变器的电源侧经由共同的交流电抗器连接到船内母线，将推进用电动机的第二组的各定子绕组连接到第二组的各逆变器的负载侧，将第二组的逆变器的电源侧经由共同的三相单绕组变压器连接到上述船内母线，该三相单绕组变压器的一次侧和二次侧的电压相位错开30度。

Description

船舶用逆变器系统
技术领域
本发明涉及一种抑制从逆变器产生的谐波成分流入船内母线的船舶用逆变器系统。
背景技术
作为通过逆变器控制交流电动机的系统，可列举专利文献1和2所公开的系统。
图4是简化上述专利文献1和2所公开的现有的逆变器系统的系统结构图。
在图4中，1是船内母线，经由电源侧断路器2连接在柴油发电机（D/G）、燃气涡轮发电机（T/G）等各种交流发电机3，接收电力的供给。而且，在该船内母线1上经由负载侧断路器4、交流电抗器5、逆变器6连接有驱动螺旋桨7的推进电动机8。9是检测推进电动机8的转速来向逆变器6的控制电路反馈速度信号的速度检测器。
逆变器6根据预先设定在控制电路内的速度设定值与从上述速度检测器9反馈的推进电动机8的实际转速之间的偏差来控制（例如VVVF控制）施加到推进电动机8的电压的大小、频率，来控制推进电动机8的转速。
交流电抗器5是抑制从逆变器6产生的谐波成分流入船内母线1的装置。作为提高交流电抗器5的谐波抑制效果的对策之一，有增大电感（L）的方法。在这种情况下，由于导致交流电抗器5本身的构造（尺寸）、电力损失变大，因此并不理想。
作为其它对策，还考虑如图5那样的系统。
图5的船舶用逆变器系统与图4的船舶用逆变器系统的不同之处在于：代替交流电抗器5而应用了三相三绕组变压器10；将主侧逆变器6A和从侧逆变器6B作为逆变器连接在三相三绕组变压器10的二次绕组、三次绕组；而且，应用与逆变器6A和6B连接的多绕组电动机（图中双绕组电动机）11作为推进电动机。此外，11A、11B是指多绕组电动机11的各定子绕组。其它结构与图4相同，因此省略说明。
在图5中，船内母线1经由负载侧断路器4连接在三相三绕组变压器10的一次绕组（Y接线），该三相三绕组变压器10的二次绕组（Y接线）经由主侧逆变器6A连接在多绕组型电动机11的一个定子绕组11A。另外，三相三绕组变压器10的三次绕组（△接线）经由从侧逆变器6B连接在多绕组型电动机11的另一个定子绕组11B。
根据图5的结构，使通过三相三绕组变压器10向多绕组型电动机11的定子绕组11A供电的主侧逆变器6A的电源系统与向定子绕组11B供电的从侧逆变器6B的电源系统的相位错开30度，由此能够抵消从各逆变器6A、6B产生的谐波成分的一部分来降低谐波失真。通过这样将逆变器6A和6B的电源相位错开来进行谐波抑制是众所周知的。
此外，也可以代替设置三相三绕组变压器10而应用与逆变器成一对的单相单绕组型变压器来作为主侧逆变器6A、从侧逆变器6B各自的电源用，将其中一个设为△-△型，将另一个设为△-Y型。但是，在这种情况下，由于设置两台单相单绕组型变压器，与此相应地导致设置空间增大，因此一般如上所述那样使用三相三绕组变压器。
专利文献1：日本特开平5-056682号公报
专利文献2：日本专利第3352182号公报
在图5所示的船舶用逆变器系统的情况下，在启动时大的励磁涌流流入三相三绕组变压器10，因此需要采取如下对策等：将与船内母线1连接的交流发电机3设为与其相称的大小的容量，或者增加交流发电机3的设置台数。另外，实际情况是三相三绕组变压器10的船内空间占用比例高，在配置等方面费心思。
发明内容
本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种不会导致与船内母线连接的交流发电机的容量增大化、设置台数的增加而实现位于船内母线与逆变器之间的变压器的省空间化的船舶用逆变器系统。
为了达到上述目的，本发明的第一发明所涉及的船舶用逆变器系统，具有从船内的发电机被供给电力的船内母线，将通过与该船内母线相连接的多个逆变器进行频率变换后的电压供给至卷绕在推进用电动机上的多个定子绕组，该船舶用逆变器系统的特征在于，将上述多个定子绕组的一半设为第一组的定子绕组，将剩下的一半定子绕组设为第二组的定子绕组，将上述多个逆变器的一半设为第一组的逆变器，将剩下的一半逆变器设为第二组的逆变器，将上述第一组的各定子绕组连接到上述第一组的各逆变器的负载侧，将上述第一组的逆变器的电源侧经由共同的交流电抗器连接到上述船内母线，将上述第二组的各定子绕组连接到上述第二组的各逆变器的负载侧，将上述第二组的逆变器的电源侧经由共同的三相单绕组变压器连接到上述船内母线，该三相单绕组变压器的一次侧和二次侧的电压相位错开30度。
根据本发明，能够提供一种船舶用逆变器系统，实现谐波抑制，并且不使用特殊的变压器就能够降低励磁涌流，由此使设置在船内的发电机的容量、台数最优化，能够实现船内省空间化。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的船舶用逆变器系统的结构图。
图2是本发明的实施方式2所涉及的船舶用逆变器系统的结构图。
图3是本发明的实施方式3所涉及的船舶用逆变器系统的结构图。
图4是现有的船舶用逆变器系统的第一例的结构图。
图5是现有的船舶用逆变器系统的第二例的结构图。
附图标号说明
1：船内母线；2：电源侧断路器；3：交流发电机；4A、4B：负载侧断路器；5：交流电抗器；6A、6B：逆变器；7：螺旋桨；9：速度检测器；11、112、113：多绕组型电动机；12：三相单绕组变压器（△-Y型）。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。此外，通过对与已经说明的图4和图5所记载的部件对应的部件附加对应的标号来适当省略重复的说明。
[实施方式1]
参照图1所示的船舶用逆变器系统结构图来说明本发明的实施方式1。
（结构）
在图1中，本实施方式1的船舶用逆变器系统与图5中示出的船舶用逆变器系统的不同之处在于：代替三相三绕组变压器10而应用交流电抗器5和三相单绕组变压器（△-Y型）12，将交流电抗器5的电源侧端子经由负载侧断路器4A连接在船内母线1，并且将负载侧端子连接在逆变器6A的电源侧端子，从而构成第一电源系统；而且，将三相单绕组变压器12的电源侧端子经由负载侧断路器4B连接在船内母线1，并且将负载侧端子连接在逆变器6B的电源侧端子，从而构成第二电源系统。
其它部件（断路器2、交流发电机3、逆变器6A、6B、螺旋桨7、速度检测器9、多绕组型电动机11）是与图4或图5所示的部件同等的部件。
（作用）
在图1中，从船内母线1经由负载侧断路器4A和交流电抗器5向与多绕组型电动机11的一个定子绕组11A相连接的主侧逆变器6A供给交流电力。与此相对，从船内母线1经由负载侧断路器4B和△-Y型三相单绕组变压器12向与多绕组型电动机11的另一个定子绕组11B相连接的从侧逆变器6B供给交流电力。这样，通过使向主侧逆变器6A和从侧逆变器6B供给的交流电力的电压相位错开30度，抑制从逆变器产生的谐波成分。
（效果）
如上所述，根据本实施方式，将向多绕组型电动机的各定子绕组供电的逆变器供电系统准备两个系统，在其中的一个系统中使用三相单绕组变压器（△-Y型）12，在另一个系统中使用交流电抗器5，由此能够实现谐波抑制效果，并且能够将变压器12的容量减半，从而能够使励磁涌流减小。另外，通过将交流电抗器5配置在船体的废弃空间中等来能够实现船内的省空间化。
[实施方式2]
接着，参照图2所示的系统结构图来说明本发明的实施方式2。
在图2中，本实施方式2与上述实施方式1的不同之处在于，从图1所示的系统除去交流电抗器5来将主侧逆变器6A的电源侧端子直接连接在船内母线1，其它结构与图1相同。
在本实施方式2的情况下，虽然由于除去交流电抗器5而谐波抑制效果与实施方式1相比差一些，但是因交流电抗器5的除去而产生的设备费用的抑制效果和船内省空间化的效果是非常高的。
[实施方式3]
在上述实施方式1（图1）和实施方式2（图2）的情况下，使用双绕组型电动机作为多绕组型电动机11，但是多绕组电动机不限定于双绕组型，也可以应用其它多绕组型电动机。
图3（a）是应用四绕组型电动机112的情况下的系统结构图，图3（b）是应用六绕组型电动机113的情况下的系统结构图。此外，在图3中省略了螺旋桨7、速度检测器9等。在图3（a）和（b）中的任一个系统的情况下都将推进用电动机11的定子绕组和逆变器分别分为两组，由此对推进电动机进行利用两个系统的电力供给。
[实施方式4]
在上述实施方式1（图1）和实施方式2（图2）的情况下，作为从侧的逆变器6B的交流电源装置的三相单绕组变压器12是△-Y型，但是本发明并不限定于此，也可以应用Y-△型的三相单绕组变压器12。

Claims (3)

1.一种船舶用逆变器系统，具有从船内的发电机被供给电力的船内母线，将通过与该船内母线相连接的多个逆变器进行频率变换后的电压供给至卷绕在推进用电动机上的多个定子绕组，该船舶用逆变器系统的特征在于，
将上述多个定子绕组的一半设为第一组的定子绕组，将剩下的一半定子绕组设为第二组的定子绕组，将上述多个逆变器的一半设为第一组的逆变器，将剩下的一半逆变器设为第二组的逆变器，
将上述第一组的各定子绕组连接到上述第一组的各逆变器的负载侧，
将上述第一组的逆变器的电源侧经由共同的交流电抗器连接到上述船内母线，
将上述第二组的各定子绕组连接到上述第二组的各逆变器的负载侧，
将上述第二组的逆变器的电源侧经由共同的三相单绕组变压器连接到上述船内母线，该三相单绕组变压器的一次侧和二次侧的电压相位错开30度。
2.根据权利要求1所述的船舶用逆变器系统，其特征在于，
上述多绕组型电动机的定子绕组数量和上述逆变器的个数为两个。
3.根据权利要求1或2所述的船舶用逆变器系统，其特征在于，
将上述第一组的逆变器的电源侧不经由上述交流电抗器而连接到上述船内母线。
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