具体实施方式
接下来参照附图来说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
首先,参照图1来说明本发明的第1实施方式所涉及的起重机装置10。
如图1所示那样,该起重机装置10是如下的起重机装置,即:通过经由沿着集装箱堆场的通道延伸设置的供电线8所提供的来自变压器(电源装置)7的电力驱动各种电动机,来进行集装箱等的货物的装载卸货、在集装箱堆场内的行进等各种起重机动作。
在起重机装置10,作为主要构成,设置连接装置1、三相变压器2、三相全波整流器(第1三相全波整流器)21、三相全波整流器(第2三相全波整流器)22、主卷扬电动机30、行进电动机31、32、横行电动机33、逆变器(INV)41、42、43、44、控制器5、以及公共母线B。
连接装置1安装在起重机装置10的外侧,具有通过与供电线8电连接来接受来自三相变压器7的三相交流电力的功能。
三相变压器2由Δ-Y接线方式或Y-Δ接线方式的三相变压器构成,具有输出相对于由连接装置1接受的三相交流电力(第1三相交流电力)11A而使该三相交流电力11A偏离π/6的电压相位的三相交流电力(第2三相交流电力)11B的功能。
三相全波整流器21由二极管等的半导体整流元件构成,具有将来自连接装置1的三相交流电力11A变换成直流电力12A并输出到公共母线B的功能。
三相全波整流器22由二极管等的半导体整流元件构成,具有将来自三相变压器2的三相交流电力11B变换成直流电力12B并输出到公共母线B的功能。
主卷扬电动机30是用于进行集装箱的升降的交流电动机。
行进电动机31、32是用于使起重机装置10沿着通道的延伸设置方向行进的交流电动机。在向不同的通道进行通道切换时,该行进电动机31、32还用在使起重机装置10向与通道的延伸设置方向交叉的方向直角行进的情况。
横行电动机33是用于使设置在起重机装置10的上部的空中吊运车(trolley)在与通道的延伸设置方向交叉的方向上横行的交流电动机。
逆变器41是将从三相全波整流器21、22输出到公共母线B的直流电力变换成交流电力后经由电磁接触器MC提供到主卷扬电动机30或行进电动机31的DC/AC变换器。
逆变器42是将从三相全波整流器21、22输出到公共母线B的直流电力变换成交流电力后经由电磁接触器MC提供到主卷扬电动机30或行进电动机32的DC/AC变换器。
逆变器43是将从三相全波整流器21、22输出到公共母线B的直流电力变换成交流电力后提供到横行电动机33的DC/AC变换器。另外,关于横行电动机33,有2机(2WD)和4机(4WD)的情况,与此相匹配,逆变器43的搭载数也增减。
逆变器44是将从三相全波整流器21、22输出到公共母线B的直流电力变换成交流电力来作为包括照明装置、空调装置或控制器5等控制装置在内的各种辅助设备的电源予以提供的DC/AC变换器。
蓄电装置45由电容器或锂离子电池构成,具有对公共母线B上的直流电力的一部分蓄电、在集装箱提升时等的大功耗时、通道切换时等的连接装置1从供电线8脱离而地面供电停止时将蓄电的直流电力提供到公共母线B的功能。另外,也可以根据需要在公共母线B与蓄电装置45间设置斩波器(升压装置),来进行电流控制。
控制器5具有CPU等的微处理器和其周边电路,通过从设于微处理器或周边电路的存储器读入程序并执行来使程序和上述硬件协动,从而具有用于控制起重机装置10整体的各种功能。
作为控制器5的主要功能,有起重机运转功能,基于经由操作杆或操作开关检测到的操作者的指令输入5A,通过交换各种命令5B来控制逆变器41~44和电磁接触器MC,从而控制集装箱的升降、架台的行进、横行等的运转。
[第1实施方式的动作]
接下来,参照图2~图4来说明本实施方式所涉及的起重机装置10的动作。
在本实施方式所涉及的起重机装置10中,如图2以及图3所示那样,将从作为地面设备的三相变压器7经由供电线8提供的三相交流电力分配到三相变压器2和三相全波整流器21。
在图3的示例中,作为三相变压器7使用Δ-Δ接线方式的三相变压器,作为三相变压器2使用Δ-Y接线方式的三相变压器。另外,三相全波整流器21、22由使用二极管作为整流元件的三相全波整流桥电路构成。
三相全波整流器21的正侧输出端子+在与三相全波整流器22的正侧输出端子+连接后,经由直流电抗L与平滑电容器C的正侧端子连接。
另外,三相全波整流器21的负侧输出端子-在与三相全波整流器22的负侧输出端子-连接后,与平滑电容器C的负侧端子连接。在该平滑电容器C的正侧端子和负侧端子,连接公共母线B的正侧布线B+以及负侧布线B-。
在对三相交流进行变压的三相变压器中,存在与初级侧以及次级侧的绕组相关的Δ(三角)接线以及Y(星形)接线这2个种类的接线方式的组合,即存在Δ-Δ、Δ-Y、Y-Δ、以及Y-Y这4个种类的接线方式。
Δ接线是在施加相电压的方向上连接三相各相而形成闭合回路的接线,3个绕组的端部环状地串联连接,在这3个连接点分别连接三相各相。
Y接线是在其一端的中性点连接三相各相的接线,3个绕组的一方公共连接在中性点,在3个绕组的另一端分别连接三相各相。
关于这4个种类的三相变压器当中的Δ-Δ接线方式以及Y-Y接线方式,由于在初级侧以及次级侧接线方式相同,因此在初级侧以及次级侧,在电压相位不产生偏离。另一方面,Δ-Y接线方式如图4所示那样,与初级侧比较,次级侧的电压相位出现π/6的超前。
通常,在由三相全波整流器对三相交流进行全波整流的情况下,在得到的直流电压波形中产生基波的1/6周期的脉动,在输入到三相全波整流器的交流电流波形中,以5次谐波以及7次谐波为主,分别产生这以上的高次谐波。这些交流电流波形上的谐波一般随着次数变高而其电平有变小的倾向。具体地,相对于基波的各谐波分量的含有率成为5次谐波17.5%、7次谐波11.0%、11次谐波4.5%、13次谐波3.0%。因此,降低电平比较大的5次谐波以及7次谐波成为有效的谐波对策。
在此,如图2以及图3所示那样,在使三相变压器2和三相全波整流器22的串联电路相对于三相全波整流器21的初级侧和次级侧并联连接的情况下,将相对于输入到三相全波整流器21的三相交流电力11A具有基波的π/6的相位差的交流电力11B输入到三相全波整流器22。
由此,例如非专利文献1的88页-91页「(2)抵消效果」栏和该非专利文献的108页-120页「3.2.1多脉冲化」栏所记载的那样,由于来自三相变压器2的5次谐波以及7次谐波、和来自三相全波整流器21的5次谐波以及7次谐波相互成为相反相位,因此在三相变压器2的初级侧相互抵消,其电平被降低。由此,作为结果,抑制了向三相变压器7侧、即商用电力系统泄漏的谐波。
[第1实施方式的效果]
如此,本实施方式中,由三相全波整流器21对从地面电源设备提供的三相交流电力11A进行全波整流,将得到的直流电力12A提供到公共母线B,由Δ-Y接线方式的三相变压器2输出相对于三相交流电力11A而电压相位偏离了π/6的三相交流电力11B,由三相全波整流器22对从三相变压器2输出的三相交流电力11B进行全波整流,将得到的直流电力12B提供到公共母线B。
由此,在三相变压器2的初级侧,由于随着三相全波整流器进行的全波整流而产生的基波的5次谐波以及7次谐波相互的相位成为相反相位,因此相互抵消。因此,作为结果,抑制了向地面设备的三相变压器7侧、即商用电力系统泄漏的谐波。
为此,在集装箱堆场,和在三相变压器7和其上级的受电设备设置抑制向商用电力系统泄漏的谐波的PWM转换器或高频滤波器等非常高价的设备的情况比较,仅在起重机装置10追加三相变压器2就能应对谐波。另外,这样的三相变压器是一般的构成即可,另外是具有维持在1个起重机装置使用的电力的容量的比较小规模的构成即可,能以低的成本有效地应对谐波。由此能大幅降低集装箱堆场的初期投资。
另外,根据本实施方式,由于将三相全波整流器21、22的输出并联地提供到公共母线B,因此在三相全波整流器21、22流过的电流的大小大致相等。因此,由于在三相全波整流器21、22派生的谐波的电平也变得大致相等,因此能极其有效地降低谐波。
另外,在本实施方式中,在针对三相全波整流器21、22进行谐波应对的情况下,在对一方的三相全波整流器21提供电压相位与来自供电线8的电源电力同相的交流电力时,与地面的供电线8相比,在起重机装置10内电力提供用的线路长度较短,着眼于给该交流电力的提供带来的影响较少这一点,而将来自供电线8的电源电力直接提供给三相全波整流器21,因此能省去由Δ-Δ接线方式或Y-Y接线方式构成的同相的三相变压器,能削减起重机装置10的电路规模。
另外,在本实施方式中,以作为地面设备的三相变压器7使用Δ-Δ接线方式的三相变压器的情况为例进行了说明,但并不限定于此,也可以使用Δ-Y、Y-Δ、Y-Y等其它接线方式的三相变压器。在三相变压器7的接线方式、与三相变压器2的接线方式之间没有特别的关系。
另外,在本实施方式中,在起重机装置10中,以由逆变器41~43对公共母线B上的直流电力进行变换而得到的交流电力分别驱动由交流电动机构成的电动机30~33的情况为例进行了说明,但并不限定于此。在以由逆变器41~43对公共母线B上的直流电力进行变换而得到的直流电力驱动由直流电动机构成的电动机30~33的情况下,也能够与前述同样地运用本实施方式,能得到同样的作用效果。
[第2实施方式]
接下来,参照图5~图7来说明本发明的第2实施方式所涉及的起重机装置10。
在第1实施方式中,以作为三相变压器2而使用Δ-Y接线方式的三相变压器的情况为例进行了说明。在本实施方式中,说明作为三相变压器2使用Y-Δ接线方式的三相变压器的情况。
在本实施方式所涉及的起重机装置10中,如图5以及图6所示那样,将从地面设备的三相变压器7经由供电线8提供的三相交流电力分配给三相变压器2和三相全波整流器21。
在图6的示例中,作为三相变压器7使用Δ-Δ接线方式的三相变压器,作为三相变压器2使用Y-Δ接线方式的三相变压器。另外,三相全波整流器21、22由使用二极管作为整流元件的三相全波整流桥电路构成。
三相全波整流器21的正侧输出端子+在与三相全波整流器22的正侧输出端子+连接后,经由直流电抗L与平滑电容器C的正侧端子连接。
另外,三相全波整流器21的负侧输出端子-在与三相全波整流器22的负侧输出端子-连接后,与平滑电容器C的负侧端子连接。在该平滑电容器C的正侧端子和负侧端子连接公共母线B的正侧布线B+以及负侧布线B-。
如图7所示那样,Y-Δ接线方式中,与初级侧相比,次级侧的电压相位产生π/6的滞后。由此如图5以及图6所示那样,在将三相变压器2和三相全波整流器22的串联电路相对于三相全波整流器21的初级侧和次级侧并联连接的情况下,将相对于输入到三相全波整流器21的三相交流电力11A具有基波的π/6的相位差的交流电力11B输入到三相全波整流器22。
由此,根据和第1实施方式同样的原理,由于来自三相变压器2的5次谐波以及7次谐波、和来自三相全波整流器21的5次谐波以及7次谐波相互成为相反相位,因此在三相变压器2的初级侧相互抵消,其电平被降低。由此,作为结果,抑制了向三相变压器7侧、即商用电力系统泄漏的谐波。
[第2实施方式的效果]
如此,本实施方式中,由于作为第1实施方式当中的三相变压器2使用Y-Δ接线方式的三相变压器,因此在三相变压器2的初级侧,随着在三相全波整流器21、22中进行的全波整流而产生基波的5次谐波以及7次谐波相互的相位成为相反相位,因此相互抵消。因此,作为结果,抑制了向三相变压器7侧、即商用电力系统泄漏的谐波,能得到和第1实施方式同样的作用效果。
[第3实施方式]
接下来,参照图8来说明本发明的第3实施方式所涉及的集装箱堆场。
在第1以及第2实施方式中,说明在起重机装置10内设置使电压相位偏离的三相变压器来抑制向三相变压器7侧的谐波的泄漏的情况。在本实施方式中,如图8所示那样,说明利用设置于集装箱堆场100的作为地面设备的三相变压器7使电压相位偏离来应对谐波的情况。
在图8的情况下,分别设置在相邻的通道72的2个三相变压器7构成对,分别经由供电线8B与受电设备71连接。另外,经由供电线8A将商用电力从变电站提供到受电设备71。
在本实施方式中,成对的这2个三相变压器7的一方例如由Δ-Δ接线方式或Y-Y接线方式的第1三相变压器构成,其生成由与来自受电设备71的电源电力同相的电压相位构成的第1三相交流电力,作为动作电力输出到供电线8。
另外,成对的2个三相变压器7的另一方例如由Δ-Y接线方式或Y-Δ接线方式的第2三相变压器构成,其生成由相对于来自受电设备71的电源电力偏离π/6的电压相位的第2三相交流电力,作为动作电力提供到供电线8。
由此,根据和第1实施方式同样的原理,从与一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波、和从与另一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波在这些三相变压器7的初级侧的供电线8B相互抵消,其电平降低。由此,作为结果,抑制了向受电设备71侧、即向商用电力系统泄漏的谐波。
另外,这样的成对的2个三相变压器7并不限定于设置在2个通道72。在图9的示例中,在将1个通道72分割而设的2个区块72A、72B的每个设置三相变压器7。根据该构成,由于能从通道72的中央向供电线8提供动作电力,因此能使从三相变压器7到起重机装置10为止的供电线8的距离平均地缩短,因此能抑制在供电线8的电力损耗。
在这样的构成中,能将在区块72A、72B的每个区块设置的三相变压器7视作一对。为此,将区块72A的三相变压器7例如设为Δ-Δ接线方式或Y-Y接线方式的第1三相变压器,其生成由与来自受电设备71的电源电力同相的电压相位构成的第1三相交流电力,作为动作电力输出到供电线8。另外,将区块72B的三相变压器7设为例如Δ-Y接线方式或Y-Δ接线方式的第2三相变压器,其生成相对于来自受电设备71的电源电力偏离π/6的电压相位的第2三相交流电力,作为动作电力提供到供电线8。
由此,根据和第1实施方式同样的原理,从与一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波、和从与另一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波在这些三相变压器7的初级侧的供电线8B相互抵消,其电平降低。由此,作为结果,抑制了向受电设备71侧、即向商用电力系统泄漏的谐波。
另外,并不限定于设置在通道72的三相变压器7。在图10的示例中,在将集装箱堆场100分割而设的2个泊位70的每个泊位设置受电设备71。在这些受电设备71中内置用于对从变电设备71A经由供电线8A被高压供电的电源电力进行降压的三相变压器。
为此,将一方的受电设备71的三相变压器设为:生成由与来自变电设备71A的电源电力同相的电压相位构成的第1三相交流电力并作为动作电力输出到供电线8B的、例如Δ-Δ接线方式或Y-Y接线方式的第1三相变压器。另外,将另一方的受电设备71的三相变压器设为:生成相对于来自变电设备71A的电源电力而电压相位偏离了π/6的第2三相交流电力并作为动作电力输出到供电线8B的、例如Δ-Y接线方式或Y-Δ接线方式的第2三相变压器,。
由此,根据和第1实施方式同样的原理,从与一方的受电设备71的供电线8B连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波、和从与另一方的受电设备71的供电线8B连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波在这些受电设备71的初级侧的供电线8A相互抵消,其电平降低。由此,作为结果,抑制了向变电设备71A侧、即向商用电力系统泄漏的谐波。
[第3实施方式的效果]
如此,在本实施方式中,在设置于集装箱堆场100内的每个供电线、对从上级电源设备提供的电源电力进行变压并将得到的动作电力提供到该供电线的三相变压器7之中,由成对的2个三相变压器7的一方,输出由与电源电力同相的电压相位构成的第1三相交流电力作为动作电力,由成对的2个三相变压器7的另一方,输出相对于电源电力而电压相位偏离了π/6的第2三相交流电力作为动作电力。
由此,根据和第1实施方式同样的原理,从与一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波、和从另一方的三相变压器7的供电线8连接的起重机装置10产生的5次谐波以及7次谐波在这些三相变压器7的初级侧的供电线8B相互抵消,其电平降低。由此,作为结果,抑制了向商用电力系统泄漏的谐波。
[实施方式的扩展]
以上参照实施方式说明了本发明,但本发明并不限定于上述实施方式。能在本发明的范围内对本发明的构成和详细进行本领域技术人员能理解的种种变更。另外,关于各实施方式,能在不矛盾范围内任意组合地实施。
标号的说明
10起重机装置
1连接装置
11A三相交流电力(第1三相交流电力)
11B三相交流电力(第2三相交流电力)
12A、12B直流电力
2三相变压器
21三相全波整流器(第1三相全波整流器)
22三相全波整流器(第2三相全波整流器)
30主卷扬电动机
31、32行进电动机
33横行电动机
41~44逆变器(INV)
45蓄电装置
5控制器
5A指令输入
5B命令
7三相变压器(电源装置)
100集装箱堆场
70泊位
71受电设备
72通道
72A、72B区块
74转向通道
8、8A、8B供电线
9集装箱
B公共母线。