JP2007062407A - Electric propulsion device of vessel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、船舶のプロペラ（推進機）を駆動する推進電動機を電力変換装置により制御して船舶の航行を制御するようにした船舶の電気推進装置、とくにプロペラを駆動する電気駆動系（電源、電力変換装置、電動機等）が２系統設けられた電気推進装置に関する。 The present invention relates to an electric propulsion device for a ship in which a propulsion motor that drives a propeller (propulsion machine) of the ship is controlled by a power conversion device to control the navigation of the ship, in particular, an electric drive system (power source, The present invention relates to an electric propulsion device provided with two systems such as a power conversion device and an electric motor.
船舶の電気推進装置において、船舶のプロペラを駆動する電源、電力変換装置、電動機等で構成された電気駆動系を２系統設けることは、特許文献１に示されるように既に知られている。
As shown in
図５に、このような従来の技術に基づく電源に蓄電池を備えた電気推進装置を示す。 FIG. 5 shows an electric propulsion device provided with a storage battery in a power source based on such a conventional technique.
この図において、Ｐは船舶の推進用プロペラ（推進機）、Ｍ１，Ｍ２はこのプロペラＰを駆動する交流電動機からなる推進電動機、ＩＮＶ１、ＩＮＶ２はこの電動機Ｍ１、Ｍ２を制御する電動機制御用インバータ、ＣＮＴ１、ＣＮＴ２はこのインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を制御する制御装置、Ｂ１、Ｂ２は蓄電池、Ｇ１、Ｇ２はこの蓄電池の充電や、推進電動機への給電を行なう原動機ＤＥ１、ＤＥ２により駆動される交流発電機、ＣＮＶ１、ＣＮＶ２は、この交流発電機の出力を直流電力に変換するコンバータである。蓄電池Ｂ１、Ｂ２および発電機Ｇ１、Ｇ２が電気推進装置の電源となる。Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ給電回路の開閉用のスイッチであり、Ｓ５は、系統１と系統２の給電回路を連携するスイッチである。
In this figure, P is a propulsion propeller (propulsion unit) for a ship, M1 and M2 are propulsion motors composed of AC motors that drive the propeller P, INV1 and INV2 are motor control inverters that control the motors M1 and M2, CNT1 and CNT2 are control devices for controlling the inverters INV1 and INV2, B1 and B2 are storage batteries, G1 and G2 are AC generators driven by prime movers DE1 and DE2 that charge the storage batteries and supply power to the propulsion motors, CNV1 and CNV2 are converters that convert the output of the AC generator into DC power. The storage batteries B1 and B2 and the generators G1 and G2 serve as a power source for the electric propulsion device. S1 to S4 are switches for opening and closing the power feeding circuit, and S5 is a switch for linking the power feeding circuits of the
この図から明らかなように電気推進装置の電源（発電機、蓄電池）、インバータ、推進電動機で構成される電気駆動系は、Ｇ１，ＣＮＶ１、Ｂ１，ＩＮＶ１，ＣＮＴ１，Ｍ１の系統１と、Ｇ２，ＣＮＶ２，Ｂ２，ＩＮＶ２，ＣＮＴ１，Ｍ２の系統２の２つの系統が設けられている。そして両系統の給電回路をスイッチＳ５を介して並列に接続することにより両系統の電源を並列運転することが可能となる。また制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２の出力が切替スイッチＳ６によりインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に切替可能に接続されている。電動機Ｍ１、Ｍ２のそれぞれの速度を検出する速度検出器ＴＤ１、ＴＤ２からの速度検出信号が制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２にそれぞれフィードバックされ、電動機の速度、したがってプロペラＰの速度が外部から指令された設定速度になるように速度調節動作が行なわれる。
As is clear from this figure, the electric drive system composed of the power source (generator, storage battery), inverter, and propulsion motor of the electric propulsion device is the
各電気駆動系においては、原動機（ＤＥ１、ＤＥ２）によって駆動される発電機（Ｇ１、Ｇ２）よって発電される交流電力によってコンバータ（ＣＮＶ１、ＣＮＶ２）を介して蓄電池（Ｂ１、Ｂ２）を充電し、この蓄電池の直流電力、または交流発電機出力をコンバータによって変換した直流電力をインバータ（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）によって可変電圧・可変周波数（ＶＶＶＦ）の交流電力に変換して推進電動機（Ｍ１、Ｍ２）に供給して可変速駆動する。これによってプロペラＰが駆動され、船舶が推進される。２台のインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２１は切替スイッチＳ６を操作して制御装置ＣＮＴ１またはＣＮＴ２の何れか１台によって共通に制御され、電動機Ｍ１、Ｍ２が所望の設定速度となるように駆動制御される。 In each electric drive system, the storage batteries (B1, B2) are charged via the converters (CNV1, CNV2) by AC power generated by the generators (G1, G2) driven by the prime movers (DE1, DE2), The DC power of this storage battery or the DC power obtained by converting the AC generator output by a converter is converted into AC power of variable voltage / variable frequency (VVVF) by an inverter (INV1, INV2) and supplied to the propulsion motor (M1, M2). And drive at a variable speed. As a result, the propeller P is driven and the ship is propelled. The two inverters INV1, INV21 are controlled in common by either one of the control devices CNT1 or CNT2 by operating the changeover switch S6, and are driven and controlled so that the electric motors M1, M2 have a desired set speed.
このように構成された従来装置においては、一方の電気駆動系で故障が発生したときには、他方の健全な電機駆動系で運転が確保されるようになるが、次のような問題がある。
１）インバータを制御する制御装置が故障したとき
従来装置は、制御装置、インバータおよび推進電動機をそれぞれ２台ずつ備えているが、１台の常用制御装置ＣＮＴ１または予備制御装置ＣＮＴ２の何れかによって２台のインバータを制御して２台の推進電動機を運転するシステムのため、運転中に常用制御装置ＣＮＴ１が故障したときは推進電動機２台が停止状態となり、予備制御装置ＣＮＴ２へ切替えた後に運転を再開させる。
In the conventional apparatus configured as described above, when a failure occurs in one electric drive system, the operation is ensured by the other healthy electric drive system, but there are the following problems.
1) When the control device that controls the inverter breaks down The conventional device has two each of the control device, the inverter, and the propulsion motor, but it can be controlled by either one of the normal control device CNT1 or the standby control device CNT2. Because the system controls two inverter motors and controls two propulsion motors, if the common control device CNT1 breaks down during operation, the two propulsion motors are stopped, and the operation is performed after switching to the preliminary control device CNT2. Let it resume.
したがって、船舶の推進は一旦停止されるので船舶の安全航行に好ましくない状態が発生する。例えば、障害物との衝突等の危険を回避する行動の最中に推進が停止すると、この危険回避行動が阻害されることになり、重大な事故を誘発する危険がある。 Therefore, since the propulsion of the ship is temporarily stopped, an unfavorable state occurs for the safe navigation of the ship. For example, if the propulsion is stopped during an action for avoiding a danger such as a collision with an obstacle, the danger avoidance action is inhibited and there is a risk of inducing a serious accident.
また、故障した常用制御装置ＣＮＴ１から予備制御装置ＣＮＴ２への切替えは、複雑な信号回路の切替えのため、信号回路の信頼性を低下させる。
２）２台中1台のインバータまたは推進電動機が故障したとき
従来装置において、インバータ２台、または推進電動機２台の内の1台が故障したときには、２台のインバータを１台の制御装置で一括制御する方式のため、制御装置内の１／２の制御機能を停止させる必要から、制御装置の内部の構成が複雑となって信頼性の低下を招き、さらに、運転継続する推進電動機１台が過負荷とならないようにする制御手段を付加する必要から、制御機能が複雑となる。
３）電力給電回路が故障したとき
２系統の給電回路の一方が故障したときは、電路に設置したスイッチＳ１／Ｓ３またはＳ２／Ｓ４の何れかを開路する結果、１系統給電となる。
Further, switching from the failed normal control device CNT1 to the standby control device CNT2 reduces the reliability of the signal circuit due to complicated switching of the signal circuit.
2) When one of the two inverters or the propulsion motor fails In the conventional system, when one of the two inverters or two propulsion motors fails, the two inverters are integrated with one control device. Because of the control method, it is necessary to stop the control function of ½ in the control device, so that the internal configuration of the control device becomes complicated, leading to a decrease in reliability. The control function is complicated because it is necessary to add control means for preventing overload.
3) When the power supply circuit fails When one of the two power supply circuits fails, one of the switches S1 / S3 or S2 / S4 installed in the electric circuit is opened, resulting in one-system power supply.
この場合、健全な１系統で電動機２台へ電力を供給することになるから、給電している給電系統が過負荷とならないようにするための対策、処置が必要となる。
４）速度検出器が故障したとき
従来装置において、速度検出器と制御装置とは１対１に固定的に接続されているため、運転中に速度検出器が故障したときに、２台の推進電動機が共に一旦停止となるので、前述の１）と同様に船舶の安全航行に問題が生じる。
4) When the speed detector fails In the conventional device, the speed detector and the control device are fixedly connected one-to-one. Since both the motors are temporarily stopped, a problem arises in the safe navigation of the ship as in the above 1).
この発明は、前記のような従来装置における問題点を解消するために、電気推進装置における電力給電回路、推進電動機、電力変換装置、電力変換装置の制御装置、および速度検出器からなる同一の電気駆動系を２系統備えるものにおいて、故障が発生したとき、船舶の推進を一時的にでも停止させることなく運転を継続することの可能な電気推進装置を提供することを課題とするものである。 In order to solve the problems in the conventional apparatus as described above, the present invention provides the same electric power supply circuit, propulsion motor, power conversion apparatus, power conversion apparatus control apparatus, and speed detector in the electric propulsion apparatus. An object of the present invention is to provide an electric propulsion device capable of continuing operation without temporarily stopping the propulsion of a ship when a failure occurs in a device having two drive systems.
すなわち、２系統の電気駆動系を備える電気推進装置において、１系統の給電回路、若しくは１台の推進電動機、または１台の電力変換装置が故障したとき、健全な給電回路、健全な推進電動機、健全な電力変換装置が過負荷にならないよう推進電動機の運転を抑制制御し、また制御装置または速度検出器が故障したときは、故障側の機器を切離して健全側の制御装置または健全側速度検出器により電力変換装置を制御して全領域の運転を可能とするものである。 That is, in an electric propulsion device having two electric drive systems, when one power supply circuit, or one propulsion motor, or one power conversion device fails, a healthy power supply circuit, a healthy propulsion motor, Control and control the propulsion motor so that a healthy power converter does not become overloaded, and if the controller or speed detector fails, disconnect the failed device and detect the healthy controller or sound speed The power conversion device is controlled by a device to enable operation in the entire region.
このような課題を解決するため、この発明の第１の発明は、船舶の推進用プロペラを駆動する推進電動機、この電動機の速度を検出する速度検出器、前記電動機へ給電するための電源、この電源から前記電動機に供給される電力を制御する電力変換装置、前記速度検出器により検出される速度検出信号に応じて前記電力変換装置を制御し、電動機の速度を制御する制御装置から構成された電気駆動系を２系統備えてなる船舶の電気推進装置において、各系統の制御装置の出力を両系統の電力変換装置のそれぞれに切替可能に接続する制御装置切替回路と、各系統の速度検出器の出力を両系統の制御装置のそれぞれに切替可能に接続する速度検出器切替回路および、各系統における故障の発生を監視し、故障の発生が検知された際、その故障の内容に応じて各系統の制御装置と前記制御装置切替回路および速度検出器切替回路とに、故障した系統または機器を切り離して健全な系統または機器により運転を継続するのに必要な制御信号および切替信号を与える保護制御装置を設けたことを特徴とする。 In order to solve such problems, a first invention of the present invention includes a propulsion motor that drives a propeller for propulsion of a ship, a speed detector that detects the speed of the motor, a power source for supplying power to the motor, A power conversion device that controls power supplied from the power source to the motor, and a control device that controls the power conversion device according to a speed detection signal detected by the speed detector and controls the speed of the motor. In a marine electric propulsion device having two electric drive systems, a control device switching circuit that connects the output of the control device of each system to each of the power conversion devices of both systems, and a speed detector of each system The speed detector switching circuit that connects the output of each system to each of the control devices of both systems, and the occurrence of a failure in each system is monitored. Control signals and switching necessary for separating the faulty system or device and continuing operation with a sound system or device to the control device of each system and the control device switching circuit and speed detector switching circuit according to the conditions A protection control device for providing a signal is provided.
また、この発明の第２の発明は、第１の発明において、前記推進電動機の運転台数および運転する電動機を任意に選択する電動機選択器を設け、この電動機選択器から与えられる選択信号に応じて前記保護制御装置から運転する電動機の系統の電力変換装置を制御する制御装置に選択的に運転指令を与えるようにするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there is provided an electric motor selector for arbitrarily selecting the number of the propulsion motors to be operated and the electric motor to be operated, and according to a selection signal given from the electric motor selector. An operation command is selectively given to the control device that controls the power conversion device of the electric motor system operated from the protection control device.
この発明によれば、同一構成の電気駆動系を２系統備える電気推進装置において、各系統の制御装置の出力を両系統の電力変換装置の何れにも切替可能に接続する制御装置切替回路と、各系統の速度検出器の出力を両系統の制御装置の何れにも切替可能に接続する速度検出器切替回路および、各系統における故障の発生を監視し、故障の発生が検知された際、その故障の内容に応じて各系統の制御装置、前記制御装置切替回路および速度検出器切替回路へ、故障した系統または機器を切り離して健全な系統または機器により運転を継続するための制御信号および切替信号を与える保護制御装置を設けたことにより、電力変換装置を含む給電回路が故障したときは、故障した系統の給電回路を切り離し、健全な系統の給電回路から両系統の推進電動機に給電し、健全な給電回路が過負荷にならないよう推進電動機の運転を抑制制御し、また電力変換装置の制御装置または速度検出器が故障したときは、故障側の機器を切離して健全側の制御装置または健全側速度検出器により電力変換器を制御して全領域の運転を可能とすることができるので、１系統に故障が発生しても健全な系統により健全な推進電動機の運転を継続させ、船舶の安全航行を確保することができる。 According to the present invention, in the electric propulsion apparatus having two systems of electric drive systems having the same configuration, the control device switching circuit that connects the output of the control device of each system to any of the power conversion devices of both systems, and The speed detector switching circuit that connects the output of the speed detector of each system to any of the control devices of both systems, and the occurrence of a fault in each system is monitored. Control signals and switching signals for separating the failed system or device and continuing operation with a sound system or device to the control device of each system, the control device switching circuit and the speed detector switching circuit according to the content of the failure When the power supply circuit including the power conversion device fails due to the provision of a protection control device that provides power, the power supply circuit of the failed system is disconnected and both systems are promoted from the power supply circuit of the sound system Supply power to the motive and control the propulsion motor so that a healthy power supply circuit does not become overloaded, and if the power converter control device or speed detector fails, disconnect the failed device The power converter can be controlled by the control device or the healthy speed detector to enable the operation of the entire region, so even if a failure occurs in one system, the sound propulsion motor can be operated by a healthy system. It can be continued to ensure safe navigation of the ship.
また、２系統を同一構成とすることにより、両系統の機器および装置を統一できるので、機器、装置の信頼性が向上し、さらに機器、装置の小型軽量化、コストダウンが可能となる。 In addition, since the two systems have the same configuration, the devices and apparatuses of both systems can be unified, so that the reliability of the apparatuses and devices is improved, and further, the size and weight of the apparatuses and devices can be reduced and the cost can be reduced.
以下にこの発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples shown in the drawings.
図１は、この発明の実施例１を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration
この図１において、Ｐは船舶の推進用のプロペラ（推進機）であり、このプロペラＰの駆動軸に誘導電動機などの交流電動機から構成された２台の推進電動機Ｍ１、Ｍ２が結合される。電動機Ｍ１、Ｍ２を駆動するために、それぞれ原動機（ＤＥ１、ＤＥ２）で駆動される交流発電機（Ｇ１、Ｇ２）、交流発電機の出力交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＮＶ１、ＣＮＶ２）、交流発電機の出力または推進電動機の回生電力を充電する蓄電池（Ｂ１、Ｂ２）、蓄電池またはコンバータから供給される直流電力を可変電圧・可変周波数（ＶＶＶＦ）の交流電力に変換して推進電動機に供給するインバータ（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）からなる給電回路が設けられている。各インバータ（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）には、制御装置（ＣＮＴ１、ＣＮＴ２）が、そして各電動機（Ｍ１、Ｍ２）には、速度検出器（ＴＤ１、ＴＤ２）がそれぞれ付属する。 In FIG. 1, P is a propeller (propulsion unit) for propulsion of a ship, and two propulsion motors M1 and M2 each composed of an AC motor such as an induction motor are coupled to a drive shaft of the propeller P. AC generators (G1, G2) driven by the prime movers (DE1, DE2) to drive the motors M1, M2, respectively, converters (CNV1, CNV2) that convert the AC power output from the AC generator to DC power, Storage battery (B1, B2) that charges the output of the AC generator or the regenerative power of the propulsion motor, DC power supplied from the storage battery or converter is converted to AC power of variable voltage / variable frequency (VVVF) and supplied to the propulsion motor A power supply circuit including inverters (INV1, INV2) is provided. A control device (CNT1, CNT2) is attached to each inverter (INV1, INV2), and a speed detector (TD1, TD2) is attached to each motor (M1, M2).
また、制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２は推進電動機の速度検出器ＴＤ１、ＴＤ２の速度検出信号をフィードバック信号としてインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を制御し、推進電動機の速度を所望の設定速度に安定にさせる機能を有する。スイッチＳ１、Ｓ２は蓄電池Ｂ１、Ｂ２の電路を開閉するスイッチであり、常時は閉路され、蓄電池、および給電回路が故障したとき、若しくは船舶が長期間停止するときには開路される。スイッチＳ３、Ｓ４は推進電動機への給電路を開閉するスイッチであり、常時は閉路されており、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２または推進電動機Ｍ１、Ｍ２が故障したとき、若しくは船舶が長期間停止するときには開路される。 Further, the control devices CNT1 and CNT2 have a function of controlling the inverters INV1 and INV2 using the speed detection signals of the speed detectors TD1 and TD2 of the propulsion motor as feedback signals to stabilize the speed of the propulsion motor at a desired set speed. The switches S1 and S2 are switches that open and close the electric paths of the storage batteries B1 and B2. The switches S1 and S2 are normally closed, and are opened when the storage battery and the power supply circuit fail or when the ship stops for a long time. The switches S3 and S4 are switches that open and close the power supply path to the propulsion motor, and are normally closed, and are opened when the inverters INV1 and INV2 or the propulsion motors M1 and M2 fail or when the ship is stopped for a long time. The
スイッチＳ７、Ｓ８は発電機の出力回路を開閉するスイッチであり、発電機が運転されているとき閉じられ、停止されると開らかれる。スイッチＳ５は２系統の給電回路を連携するスイッチであり、常時は閉じられ、系統故障のときは開として健全な系統の給電回路から故障した系統の給電回路への電力供給を停止させる。 Switches S7 and S8 are switches for opening and closing the output circuit of the generator, which are closed when the generator is in operation and opened when the generator is stopped. The switch S5 is a switch that links the two power supply circuits. The switch S5 is normally closed. When a system failure occurs, the switch S5 is opened, and the power supply from the sound power supply circuit to the failed power supply circuit is stopped.
このように推進電動機を１台ずつ含む２系統の電気駆動系は、同一の機器で構成され相互に置換可能とされている。さらにこの発明に従って、各電気駆動系の動作状態を監視し、故障を検知するための保護制御装置ＰＣと、制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２の出力をインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に切替可能に接続する制御装置切替回路Ｓ６と、速度検出器ＴＤ１、ＴＤ２の出力をインバータ制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２に切替可能に接続する速度検出器切替回路Ｓ９とが設けられる。 As described above, the two electric drive systems each including one propulsion motor are configured by the same device and can be replaced with each other. Furthermore, according to the present invention, the protection control device PC for monitoring the operating state of each electric drive system and detecting a failure, and the control device switching circuit for connecting the outputs of the control devices CNT1 and CNT2 to the inverters INV1 and INV2 in a switchable manner. S6 and a speed detector switching circuit S9 that connects the outputs of the speed detectors TD1 and TD2 to the inverter control devices CNT1 and CNT2 in a switchable manner are provided.
各系統の給電回路に設けられたスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２および制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２からは、それぞれの回路または装置に異常が生じたとき故障信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｉｎｖ１、ｉｎｖ２およびｃ１、ｃ２を発生し、保護制御装置ＰＣに入力する。保護制御装置ＰＣは、これの故障信号の有無を監視し、１つでも故障信号を受け取ると、その信号から故障の内容を判断して、故障した系統の機器を不動作にして、健全な系統の機器によって推進電動機の運転を継続するために必要な切替信号を制御装置切替回路Ｓ６および速度検出器切替回路Ｓ９へ送る働きをする。 The switches S1, S2, S3, S4, S5, the inverters INV1, INV2 and the control devices CNT1, CNT2 provided in the power supply circuit of each system are connected to the failure signals s1, s2, s3, s4, s5, inv1, inv2, and c1, c2 are generated and input to the protection control device PC. The protection control device PC monitors the presence or absence of the failure signal. When one of the failure signals is received, the protection control device PC determines the content of the failure from the signal, deactivates the failed system device, and restores the sound system. The device operates to send a switching signal necessary for continuing the operation of the propulsion motor to the control device switching circuit S6 and the speed detector switching circuit S9.
このように構成された電気推進装置の動作を説明する。 The operation of the electric propulsion device configured as described above will be described.
通常の運転状態では、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が、そして交流発電機Ｇ１、Ｇ２が運転されているときはスイッチＳ７、Ｓ８が閉路される。故障のない正常運転中は、保護制御装置ＰＣから、制御装置切替回路Ｓ６には、接点Ｓ６１とＳ６３を閉路する切替信号ｓ６が、そして速度検出器切替回路Ｓ９には接点Ｓ９１とＳ９３が閉路する切替信号ｓ９が送られている。したがって、制御装置ＣＮＴ１の出力は系統１のインバータＩＮＶ１に接続され、制御装置ＣＮＴ２の出力は系統２のインバータＩＮＶ２に接続される。そして系統１の速度検出器ＴＤ１の速度検出信号ｎ１は制御装置ＣＮＴ１にフィードバックされ、系統２の速度検出器ＴＤ２の速度検出信号ｎ２は制御装置ＣＮＴ２にフィードバックされる。
Under normal operating conditions, the switches S1, S2, S3, S4, S5 are closed, and the switches S7, S8 are closed when the AC generators G1, G2 are operating. During normal operation without failure, the protection control device PC closes contacts S61 and S63 to the control device switching circuit S6, and contacts S91 and S93 to the speed detector switching circuit S9. A switching signal s9 is sent. Therefore, the output of the control device CNT1 is connected to the inverter INV1 of the
このようにして、２つの電気駆動系が並列に運転されている状態において、図示しない速度指令器から推進速度が制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２へ指令されると、制御装置ＣＮＴ１およびＣＮＴ２はこの信号を受けて、その出力信号を切替回路Ｓ６の接点Ｓ６１，Ｓ６３を介してインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２へ制御信号として与える。インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２の制御信号を受けて直流電力を指令された電圧、周波数の交流電力に変換して推進電動機Ｍ１、Ｍ２へ供給し、プロペラＰの速度を変化させて船舶の推進を制御する。 In this way, when the propulsion speed is commanded to the control devices CNT1 and CNT2 from a speed commander (not shown) in a state where the two electric drive systems are operated in parallel, the control devices CNT1 and CNT2 receive this signal. Then, the output signal is given as a control signal to the inverters INV1 and INV2 via the contacts S61 and S63 of the switching circuit S6. Inverters INV1 and INV2 receive control signals from the control devices CNT1 and CNT2 and convert DC power into AC power having a commanded voltage and frequency, and supply them to the propulsion motors M1 and M2. Control the propulsion of
また、推進電動機の速度は速度検出器ＴＤ１、ＴＤ２で検出して、フィードバック信号として制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２へ与えて、速度を安定させる制御が行われる。 Further, the speed of the propulsion motor is detected by the speed detectors TD1 and TD2, and is given as feedback signals to the control devices CNT1 and CNT2 to perform control to stabilize the speed.
正常時の運転は、図１に示す２台の推進電動機Ｍ１およびＭ２の各々が全出力の５０％ずつ分担し、合計１００％の全出力でプロペラＰを駆動する。もちろん、制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２は各々推進電動機Ｍ１、Ｍ２が全出力の５０％の出力になるように各々のインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を制御する。
In normal operation, each of the two propulsion motors M1 and M2 shown in FIG. 1
このように同一構成の電気駆動系を２系統備えたこの発明の電気推進装置においては、運転中に一方の系統の電力給電回路、機器、装置が故障したときには、以下のようにして健全な系統により運転を中断させることなく継続し、船舶の安全航行を確保する。
１）何らかの原因でスイッチＳ１またはＳ２が開路した場合
推進電動機Ｍ１、Ｍ２の総合した速度―出力特性を図３に示す。
Thus, in the electric propulsion device of the present invention having two electric drive systems having the same configuration, when a power feeding circuit, device, or device of one system fails during operation, a healthy system is performed as follows. The operation will be continued without interruption and ensure safe navigation of the ship.
1) When the switch S1 or S2 is opened for some reason FIG. 3 shows the combined speed-output characteristics of the propulsion motors M1 and M2.
正常運転では推進電動機の１台の出力は図３の特性線Ｂに示す全出力の５０％出力までの範囲で運転され、推進電動機１台への給電容量は推進電動機１台に見合う全容量の５０％の給電容量で計画される。２系統の合計の全給電容量および推進電動機２台の合計の全出力によって、図３の特性線Ａの全出力の１００％が確保される。 In normal operation, the output of one propulsion motor is operated within the range up to 50% of the total output shown by the characteristic line B in FIG. 3, and the power supply capacity to one propulsion motor is of the total capacity commensurate with one propulsion motor. Planned with a power supply capacity of 50%. 100% of the total output of the characteristic line A in FIG. 3 is secured by the total total power supply capacity of the two systems and the total total output of the two propulsion motors.
スイッチＳ１、Ｓ２が閉じられ、蓄電池Ｂ１およびＢ２から給電されている状態（交流発電機Ｇ１、Ｇ２の運転が停止され、スイッチＳ７、Ｓ８は開路されている。）で、例えば、蓄電池Ｂ１、Ｂ２からの給電回路に過電流が発生してスイッチＳ１またはＳ２の一方が蓄電池を保護するために開路した場合は、１系統の給電回路が遮断されるため残りの１系統の蓄電池からスイッチＳ５を介することにより両系統への給電となり、給電能力は全能力の５０％に低下する。 In a state where the switches S1 and S2 are closed and power is supplied from the storage batteries B1 and B2 (the operation of the AC generators G1 and G2 is stopped and the switches S7 and S8 are opened), for example, the storage batteries B1 and B2 When one of the switches S1 or S2 is opened to protect the storage battery when an overcurrent is generated in the power supply circuit from No. 1, the one power supply circuit is cut off, so that the remaining one system of storage battery passes through the switch S5. As a result, power is supplied to both systems, and the power supply capacity is reduced to 50% of the total capacity.
この場合、運転中の２台の推進電動機の運転をそのまま継続しようとすれば、給電系統は過負荷となるので、ここでもし、何らの処置も講じなければ、健全な系統からの給電も過負荷となって残っているスイッチＳ１またはＳ２が過電流保護機能により開路し、全給電が断たれて船舶の推進が停止され、安全航行に好ましくない状態となる。給電系統が過負荷にならないようにするためには、推進電動機２台の出力を全出力の５０％以下に低下させる必要がある。 In this case, if the operation of the two propulsion motors in operation is continued, the power supply system will be overloaded. If no action is taken here, power supply from a healthy system will be excessive. The switch S1 or S2 remaining as a load is opened by the overcurrent protection function, the entire power supply is cut off, the propulsion of the ship is stopped, and the state becomes unfavorable for safe navigation. In order not to overload the power feeding system, it is necessary to reduce the output of the two propulsion motors to 50% or less of the total output.
この発明においては、このために、保護制御装置ＰＣは、スイッチＳ１またはＳ２からこれらの開路を示す故障信号ｓ１またはｓ２を受け取ると、この保護制御装置ＰＣが電源容量が半減したことを判断し、制御装置ＣＮＴ１およびＣＮＴ２へ速度指令を低減すると共に速度指令の上限を全速の７９％に設定する制御指令ＣＩ１、ＣＩ２を送る。 In the present invention, for this reason, when the protection control device PC receives the failure signal s1 or s2 indicating the open circuit from the switch S1 or S2, the protection control device PC determines that the power supply capacity is halved, Control commands CI1 and CI2 are sent to the control devices CNT1 and CNT2 while reducing the speed command and setting the upper limit of the speed command to 79% of the full speed.
これにより、図３に示す速度１００％、推進電動機出力１００％で運転しているａ点から、スイッチＳ１またはＳ２の一方が開路して１系統給電となったところで、推進電動機２台の速度がｂ点の速度（全速度の７９％）へ移行されるので、推進電動機２台の動作点を速度が全速の７９％、合計出力が全出力の５０％となるｄ点へ移行し、出力を低減することができる。推進電動機２台の合計出力が、１系統の給電容量の範囲内となるので、運転の継続が確保される。 As a result, from the point a operating at 100% speed and 100% propulsion motor output shown in FIG. 3, when one of the switches S1 or S2 is opened and one system is fed, the speed of the two propulsion motors is Since the speed is shifted to point b (79% of the total speed), the operating point of the two propulsion motors is shifted to point d where the speed is 79% of the total speed and the total output is 50% of the total output. Can be reduced. Since the total output of the two propulsion motors is within the range of the power supply capacity of one system, continuation of operation is ensured.
船舶のプロペラＰの出力Ｐｗとその速度（回転数）ｎとの間には、
Ｐｗ ∝ ｎ3 （１）
となる関係があるため、速度を全速の７９％に低下させるとプロペラＰの必要とする出力Ｐｗが５０％に低下するので、推進電動機の出力を５０％に低減することができるのである。
２）何らかの原因によりスイッチＳ３またはＳ４が開路、若しくはインバータＩＮＶ１またはＩＮＶ２が停止した場合
何らかの原因によってスイッチＳ３またはＳ４が開路、若しくはインバータＩＮＶ１またはＩＮＶ２が停止した場合は、運転中の推進電動機２台の内１台が停止することになる。
Between the output Pw of the ship propeller P and its speed (number of revolutions) n,
Pw ∝ n 3 (1)
Therefore, when the speed is reduced to 79% of the full speed, the output Pw required by the propeller P is reduced to 50%, so that the output of the propulsion motor can be reduced to 50%.
2) When the switch S3 or S4 is opened for some reason, or the inverter INV1 or INV2 is stopped. When the switch S3 or S4 is opened or the inverter INV1 or INV2 is stopped for some reason, the two propulsion motors in operation One of them will stop.
この場合は、そのまま運転を継続すると、運転中の1台の推進電動機の出力が図３に示すｃ点からａ点へ増加することになるので、もし速度指令を変更しなければ、推進電動機、およびインバータの負荷は全容量の５０％から１００％へ増加する。すなわち、過負荷状態となる。 In this case, if the operation is continued as it is, the output of one propulsion motor in operation will increase from the point c to the point a shown in FIG. 3, so if the speed command is not changed, the propulsion motor, And the inverter load increases from 50% to 100% of the total capacity. That is, it becomes an overload state.
これを防止するためには、図１に示す、例えばスイッチＳ３の開路信号ｓ３またはスイッチＳ４の開路信号ｓ４、若しくはインバータＩＮＶ１の停止信号ｉｎｖ１またはインバータＩＮＶ２の停止信号ｉｎｖ２が与えられたとき、保護制御装置ＰＣがこの信号から故障の内容を判断して制御装置ＣＮＴ１またはＣＮＴ２へ、推進電動機の速度が図３に示すa点からｂ点へ低下されて、1台の推進電動機出力が全出力の１００％となり、過負荷とならないように全速の７９％となるように速度指令を低下させて、１台の推進電動機の速度が７９％、出力が５０％となるｄ点で運転が継続されるようにする。これにより、推進電動機は過負荷とならない出力で運転が継続される。 In order to prevent this, for example, when the open circuit signal s3 of the switch S3 or the open circuit signal s4 of the switch S4, or the stop signal inv1 of the inverter INV1 or the stop signal inv2 of the inverter INV2 shown in FIG. The apparatus PC determines the content of the failure from this signal, and the speed of the propulsion motor is lowered from the point a to the point b shown in FIG. 3 to the control unit CNT1 or CNT2, and the output of one propulsion motor is 100 of the full output. The speed command is lowered to 79% of the full speed so as not to be overloaded, and the operation is continued at the point d where the speed of one propulsion motor is 79% and the output is 50%. To. As a result, the driving of the propulsion motor is continued with an output that does not cause an overload.
なお、推進電動機１台の出力が５０％以下になるような速度で運転されている場合には、１系統の給電容量内での運転であるから、推進電動機の運転速度を変更する必要はなく、前記の速度指令の上限値（ｂ点相当）で制限される。
３）給電系統が１系統故障した場合
給電系統が１系統故障したときは、健全系統から故障系統への給電を停止するためにスイッチＳ５が開路される。
Note that when operating at a speed such that the output of one propulsion motor is 50% or less, it is not necessary to change the operating speed of the propulsion motor because the operation is performed within the power supply capacity of one system. The upper limit value (corresponding to point b) of the speed command is limited.
3) When one power supply system fails When one power supply system fails, the switch S5 is opened to stop power supply from the healthy system to the failed system.
この場合、１系統の給電容量である全容量の５０％の範囲で推進電動機1台を運転継続するために、例えばスイッチＳ５の開路信号ｓ５が入力されたとき、保護制御装置ＰＣが、この信号および他の故障信号とで判断して、健全な給電系統に属する制御装置ＣＮＴ１またはＣＮＴ２に推進電動機への速度指令を図３におけるa点（１００％速度）からｂ点（７９％速度）へ低下させる指令を与える。これにより運転されている1台の推進電動機の出力が図３におけるｄ点へ移動し、全出力の５０％の出力に低減されるので、この推進電動機は過負荷になることなく運転が継続される。 In this case, in order to continue the operation of one propulsion motor within a range of 50% of the total power supply capacity of one system, for example, when the open circuit signal s5 of the switch S5 is input, the protection control device PC receives this signal. In addition, the speed command to the propulsion motor is reduced from the point a (100% speed) to the point b (79% speed) in FIG. Give a directive to As a result, the output of one propulsion motor being operated moves to the point d in FIG. 3 and is reduced to 50% of the total output, so that this propulsion motor continues to operate without being overloaded. The
なお、推進電動機が全出力の５０％以下の出力で運転されているときには、１系統給電容量内の運転であるから、推進電動機の速度を変更する必要はない。
４）制御装置が故障した場合
制御装置ＣＮＴ１またはＣＮＴ２が故障した場合は、故障側の推進電動機の運転は不可能となる。
When the propulsion motor is operated at an output of 50% or less of the total output, it is not necessary to change the speed of the propulsion motor because the operation is within one system power supply capacity.
4) When the control device fails When the control device CNT1 or CNT2 fails, the driving motor on the failure side cannot be operated.
この場合は、故障側の電気駆動系の運転を停止させるようにするのが一般的な方法であるが、この発明においては、保護制御装置ＰＣが制御装置ＣＮＴ１またはＣＮＴ２から故障信号ｃ１またはｃ２を受け取ると、この故障信号から故障の内容を判断して、制御出力切替回路Ｓ６へ、例えば制御装置ＣＮＴ１が故障しているものとすると、この故障側の制御装置ＣＮＴ１の出力の切替接点Ｓ６１およびＳ６２を開路し、健全側の制御装置ＣＮＴ２の出力の切替接点Ｓ６３およびＳ６４を閉路するような切替指令を与える。これにより健全側制御装置ＣＮＴ２の出力が２台のインバータＩＮＶ１およびＩＮＶ２に接続され、２台のインバータが健全な１台の制御装置ＣＮＴ２によって制御され、２台の推進電動機Ｍ１、Ｍ２の運転が継続されるようになる。推進電動機２台の運転が継続されることによって、船舶の安全航行が確保できる
通常運転では、切替回路Ｓ６の接点Ｓ６１とＳ６３が閉路され、制御装置ＣＮＴ１の出力がインバータＩＮＶ１に、制御装置ＣＮＴ２の出力がインバータＩＮＶ２に接続される。それぞれの制御装置によって制御されるインバータにより、それぞれ推進電動機Ｍ１およびＭ２が駆動される。このときは、もちろん、切替回路Ｓ６の接点Ｓ６２およびＳ６４は開路されている。
５）速度検出器が故障した場合
速度検出器ＴＤ１またはＴＤ２が故障した場合、故障側系統の速度検出信号のフィードバック異常となるため推進電動機の運転が不可能となる。
In this case, it is a general method to stop the operation of the electric drive system on the failure side. However, in this invention, the protection control device PC sends a failure signal c1 or c2 from the control device CNT1 or CNT2. Upon receipt, the content of the failure is determined from the failure signal, and if the control device CNT1 is in failure, for example, to the control output switching circuit S6, the output switching contacts S61 and S62 of the control device CNT1 on the failure side. Is provided, and a switching command is given to close the switching contacts S63 and S64 of the output of the control device CNT2 on the healthy side. As a result, the output of the sound side control device CNT2 is connected to the two inverters INV1 and INV2, the two inverters are controlled by the sound one control device CNT2, and the operation of the two propulsion motors M1 and M2 is continued. Will come to be. By continuing the operation of the two propulsion motors, safe navigation of the ship can be ensured. In normal operation, the contacts S61 and S63 of the switching circuit S6 are closed, the output of the control device CNT1 is sent to the inverter INV1, and the control device CNT2 The output is connected to the inverter INV2. The propulsion motors M1 and M2 are driven by inverters controlled by the respective control devices. At this time, of course, the contacts S62 and S64 of the switching circuit S6 are open.
5) When the speed detector fails When the speed detector TD1 or TD2 fails, the propulsion motor cannot be operated because the speed detection signal of the failure side system has a feedback abnormality.
この場合、故障側の推進電動機の運転を停止させるようにするのが最も簡単な方法であるが、この発明においては、保護制御装置ＰＣが、速度検出器の一方が異常であることを示す故障信号を制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２を介して受け取ると、その故障の内容を判断して、速度検出器出力を切り替える指令ｓ９を速度検出器切替回路Ｓ９に与え、故障側の速度検出器に接続された２つの切替接点を両方とも開路し、健全側の速度検出器に接続された２つの切替接点を両方とも閉路するように操作する。これにより健全側の速度検出器の検出信号が２台の制御装置へ与えられ推進電動機２台の運転を継続することができる。 In this case, the simplest method is to stop the operation of the failure-side propulsion motor. In this invention, however, the protection control device PC has a failure indicating that one of the speed detectors is abnormal. When the signal is received via the control devices CNT1 and CNT2, the content of the failure is judged, and a command s9 for switching the speed detector output is given to the speed detector switching circuit S9, which is connected to the speed detector on the fault side. Both of the two switching contacts are opened, and the two switching contacts connected to the healthy speed detector are both closed. Thereby, the detection signal of the speed detector on the sound side is given to the two control devices, and the operation of the two propulsion motors can be continued.
通常運転では、切替回路Ｓ９の接点Ｓ９１とＳ９３が閉路され、これの接点を介して、速度検出器ＴＤ１の速度検出信号ｎ１は、制御装置ＣＮＴ１へ、そして速度検出器ＴＤ２の速度検出信号ｎ２は、制御装置ＣＮＴ２へそれぞれ与えられるので、制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２がそれぞれインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を介して推進電動機Ｍ１、Ｍ２の駆動を制御する。このとき、切替回路Ｓ９の接点Ｓ９２とＳ９４は当然開路している。 In normal operation, the contacts S91 and S93 of the switching circuit S9 are closed, and through these contacts, the speed detection signal n1 of the speed detector TD1 is sent to the control device CNT1, and the speed detection signal n2 of the speed detector TD2 is The control devices CNT1 and CNT2 respectively control the driving of the propulsion motors M1 and M2 via the inverters INV1 and INV2, respectively. At this time, the contacts S92 and S94 of the switching circuit S9 are naturally opened.
ここで、例えば、速度検出器ＴＤ１が故障したものとすると、制御装置ＣＮＴ１が速度検出器ＴＤ１が故障であることを示す故障信号ｃ１を発生し、保護制御装置ＰＣへ与える。保護制御装置ＰＣは、この故障信号ｃ１から故障の内容を判別し、切替回路Ｓ９に接点Ｓ９１を開路し、接点Ｓ９４を閉路する指令を与え、故障側の速度検出器ＴＤ１を切り離し、健全側の速度検出器ＴＤ２の検出信号を制御装置ＣＮＴ１、ＣＮＴ２の両方へ与えて推進電動機２台の運転を行うようにする。これにより、推進電動機２台の運転が継続され、船舶の安全運航が確保できる。
６）相対する系統の制御装置と回転速度検出器とが同時に故障した場合
例えば、相対する制御装置ＣＮＴ２と速度検出器ＴＤ１の両者が同時に故障したとき、健全な制御装置ＣＮＴ１と健全な速度検出器ＴＤ２によって運転をする場合の制御方法である。
Here, for example, assuming that the speed detector TD1 has failed, the control device CNT1 generates a failure signal c1 indicating that the speed detector TD1 has failed, and provides it to the protection control device PC. The protection control device PC discriminates the content of the failure from this failure signal c1, gives a command to open the contact S91 to the switching circuit S9, and closes the contact S94, disconnects the speed detector TD1 on the failure side, The detection signal of the speed detector TD2 is given to both the control devices CNT1 and CNT2 so that the two propulsion motors are operated. Thereby, the driving | operation of two propulsion motors is continued and the safe operation of a ship can be ensured.
6) When the opposing control device and the rotational speed detector fail simultaneously For example, when both the opposing control device CNT2 and the speed detector TD1 fail simultaneously, the sound control device CNT1 and the sound speed detector This is a control method in the case of driving by TD2.
この場合、制御装置ＣＮＴ２が故障であることを示す故障信号ｃ２と速度検出器ＴＤ１が故障であることを示す故障信号信号ｃ１から保護制御装置ＰＣがその故障の内容を判断し、切替回路Ｓ６およびＳ９に次のような切替指令を送る。すなわち切替回路Ｓ６の接点Ｓ６２を閉、Ｓ６３を開、そして切替回路Ｓ９の接点Ｓ９１を開、Ｓ９４を閉とするものである。 In this case, the protection control device PC determines the content of the failure from the failure signal c2 indicating that the control device CNT2 is in failure and the failure signal signal c1 indicating that the speed detector TD1 is in failure, and the switching circuit S6 and The following switching command is sent to S9. That is, the contact S62 of the switching circuit S6 is closed, S63 is opened, the contact S91 of the switching circuit S9 is opened, and S94 is closed.
これにより、健全な速度検出器ＴＤ２の速度検出信号ｎ２が健全な制御装置ＣＮＴ１に与えられるようになる。そして、制御装置ＣＮＴ１の出力信号がインバータＩＮＶ１およびＩＮＶ２の両方に与えられるようになる。したがって、２台の推進電動機Ｍ１、Ｍ２の運転を継続することができ、船舶の安全航行が確保される。 As a result, the speed detection signal n2 of the sound speed detector TD2 is supplied to the sound control device CNT1. Then, the output signal of the control device CNT1 is supplied to both the inverters INV1 and INV2. Therefore, the operation of the two propulsion motors M1 and M2 can be continued, and safe navigation of the ship is ensured.
この発明の実施例２の回廊構成を図２に示す。
FIG. 2 shows a corridor configuration of
この実施例２は、実施例１に図２における運転する推進電動機を選択するための電動機選択器ＭＳを付加したものである。したがってその他の構成は図１に示す実施例１と同じであるので、同一の構成機器は同一の符号を付して示し、その説明を省略する。 In the second embodiment, a motor selector MS for selecting a propulsion motor to be operated in FIG. 2 is added to the first embodiment. Therefore, since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
このような電気駆動系を２系統備えた電気推進装置においては、船舶のプロペラＰを１００％の出力で駆動して全速運転を行なう場合は、当然２台の推進電動機Ｍ１、Ｍ２の出力を全出力の５０％で並列運転する必要がある。しかし、従来装置においては、船舶の速度をプロペラＰの出力が５０％になるまで低下させて運転する状態においても２台の推進電動機Ｍ１、Ｍ２の出力をそれぞれ２５％まで低下させて並列運転するようにしていた。 In an electric propulsion apparatus having two such electric drive systems, when the propeller P of a ship is driven at 100% output for full speed operation, the output of the two propulsion motors M1 and M2 is naturally all It is necessary to operate in parallel at 50% of the output. However, in the conventional apparatus, even when the speed of the ship is reduced until the output of the propeller P is reduced to 50%, the outputs of the two propulsion motors M1 and M2 are reduced to 25% and operated in parallel. It was like that.
この実施例２において、このようにプロペラ出力が５０％以下の低速で運転される状態になると、運転する電動機および台数を選択する選択器ＭＳのつまみの矢印を図２における「Ｍ１」または「Ｍ２」位置に合わせることにより、運転する推進電動機としてＭ１またはＭ２の何れか１台を選択して、電動機の運転台数を減らすことができる。２台運転の場合は、選択器ＭＳのつまみの矢印を図２の「Ｍ１＋Ｍ２」の位置に合わせることにより、２台運転を保護制御装置ＰＣに指令する。 In the second embodiment, when the propeller output is operated at a low speed of 50% or less as described above, the arrow on the knob of the selector MS for selecting the motor to be operated and the number of units is changed to “M1” or “M2” in FIG. By adjusting to the position, it is possible to select either M1 or M2 as the propulsion motors to be operated, and to reduce the number of motors operated. In the case of two-unit operation, the two-unit operation is commanded to the protection control device PC by aligning the arrow on the knob of the selector MS with the position of “M1 + M2” in FIG.
この電動機選択器ＭＳから選択信号ｍｓが保護制御装置ＰＣに与えられると、この保護制御装置ＰＣは、選択信号ｍｓの内容に応じて、例えば、推進電動機Ｍ１の単独運転が選択された場合は、制御装置ＣＮＴ１へ運転指令ＣＩ１を与え、制御装置ＣＮＴ２への運転指令ＣＩ２を停止する。これにしたがって、インバータＩＮＶ１が動作し、推進電動機Ｍ１が駆動される。このときは、推進電動機Ｍ１がこれ自身の最大出力で運転されたとき、プロペラＰの出力が全出力の５０％となる。
１）減機運転と全機運転の動作
減機運転は、推進電動機Ｍ１またはＭ２を１台で運転することであり、全機運転は推進電動機Ｍ１、Ｍ２の２台を並列運転することである。
減機運転：推進電動機Ｍ１またはＭ２の単独運転
船舶の速力はプロペラ速度ｎに比例し、プロペラ負荷Ｐｗは速度ｎの３乗に比例することは、（１）式に示すとおりである。したがって、プロペラを駆動する推進電動機の出力は速度ｎの３乗に比例することになる。
When the selection signal ms is given from the motor selector MS to the protection control device PC, the protection control device PC, for example, when the single operation of the propulsion motor M1 is selected according to the content of the selection signal ms, The operation command CI1 is given to the control device CNT1, and the operation command CI2 to the control device CNT2 is stopped. In accordance with this, the inverter INV1 operates and the propulsion motor M1 is driven. At this time, when the propulsion motor M1 is operated at its maximum output, the output of the propeller P is 50% of the total output.
1) Operation of reduction machine operation and full machine operation Reduction machine operation is to operate the propulsion motor M1 or M2 by one unit, and full unit operation is to operate two units of the propulsion motors M1 and M2 in parallel. .
Reduced operation: single operation of the propulsion motor M1 or M2 The speed of the ship is proportional to the propeller speed n, and the propeller load Pw is proportional to the cube of the speed n as shown in equation (1). Therefore, the output of the propulsion motor that drives the propeller is proportional to the cube of the speed n.
全機運転時の全出力を１００％（図３のａ点）とすれば、推進電動機１台を単独運転する減機運転モードにおける速度ｎは、電動機1台の出力は全出力の５０％ととなるので、
ｎ ∝ 3√０．５ ＝ ０．７９ （２）
が求められ、全速の７９％になることが分かる。
Assuming that the total output during operation of all units is 100% (point a in FIG. 3), the speed n in the reduction operation mode in which one propulsion motor is operated independently is 50% of the total output. So,
n ∝ 3 √0.5 = 0.79 (2)
It is found that it is 79% of the full speed.
すなわち、推進電動機の回転速度を僅か約２０％低減して８０％の速度で運転すれば、電動機消費電力を全速時の約５０％に低減できるので、省エネルギーとなり、経済運転が行なえる。 In other words, if the rotational speed of the propulsion motor is reduced by only about 20% and operated at a speed of 80%, the electric power consumption of the motor can be reduced to about 50% of the full speed, thus saving energy and performing economical operation.
また、運転される推進電動機が１台に減機されているため、この電動機に起因する騒音は全機運転時の約1／２に減少され、船舶を静粛に運行することできる。
全機運転：推進電動機Ｍ１、Ｍ２の並列運転
全機運転は推進電動機２台の並列運転となるから、船舶を全速（１００％速度）運転することができる。当然、電動機1台は全出力の５０％の出力を発生するので、２台の合計で１００％となって船舶を全速で航行することができる。
２）減機運転と全機運転の切替え
減機運転と全機運転の切替え動作について、図４に示す運転パターン１〜３を例に説明する。
運転パターン１
パターン１は電動機運転台数選択器ＭＳを減機運転（Ｍ１またはＭ２）に選択したときの運転モードで、運転指令により選択した電動機Ｍ１またはＭ２は、図４（ａ）の運転パターン１における１〜２へと加速し、全出力の５０％を最大値として運転される。
Further, since the number of propulsion motors to be operated is reduced to one, the noise caused by this motor is reduced to about 1/2 during the operation of all the machines, and the ship can be operated silently.
All-machine operation: Parallel operation of propulsion motors M1 and M2 Since all-machine operation is parallel operation of two propulsion motors, the ship can be operated at full speed (100% speed). Naturally, one motor generates 50% of the total output, so the total of the two units is 100%, and the ship can be navigated at full speed.
2) Switching between reduced machine operation and full machine operation A switching operation between reduced machine operation and full machine operation will be described with reference to
Driving
運転停止指令により、推進電動機Ｍ１またはＭ２の速度は３〜４へと徐々に低下して停止する。 Due to the operation stop command, the speed of the propulsion motor M1 or M2 gradually decreases to 3-4 and stops.
このとき、図３の速度−出力特性図において、速度が０％〜約８０％の範囲において、出力は０〜ｄ点の範囲で変化することになる。
運転パターン２
運転パターン２は選択器ＭＳを全機運転（Ｍ１＋Ｍ２）に選択したときの運転モードで、運転指令により電動機Ｍ１およびＭ２が起動して図４（ｂ）の運転パターン２における１〜２へと加速する。
At this time, in the speed-output characteristic diagram of FIG. 3, when the speed is in the range of 0% to about 80%, the output changes in the range of 0 to d points.
Driving
The
このとき、１台の推進電動機の出力の最大値は全出力の５０％であるから、Ｍ１とＭ２の２台の電動機では、合計出力が５０％×２＝１００％の出力となって、図４（ｂ）の運転パターン２における１〜５へと加速し、全出力の１００％を最大値として運転されることになる。
At this time, since the maximum value of the output of one propulsion motor is 50% of the total output, the total output of the two motors M1 and M2 is 50% × 2 = 100%. The vehicle is accelerated to 1 to 5 in the
運転停止指令により、推進電動機Ｍ１、Ｍ２の各々の速度は図４（ｂ）の運転パターンにおける３〜４へ、電動機２台では６〜４へと速度は徐々に低下して停止する。 Due to the operation stop command, the speed of each of the propulsion motors M1 and M2 is gradually decreased to 3 to 4 in the operation pattern of FIG.
このとき、図３に示す速度−出力特性図における速度０〜１００％の範囲において、出力は０〜ａ点の範囲で変化することになる。
以上により、高速航行を必要とする運転が行なえる。
運転パターン３
運転パターン３の運転は、運転パターン１の減機運転中に全機運転の運転パターン２へ運転モードを切替える場合のパターンである。
At this time, the output changes in the range of 0 to point a in the range of
As described above, driving requiring high-speed navigation can be performed.
Driving
The operation of the
推進電動機Ｍ１またはＭ２単独で減機運転中に選択器ＭＳを全機運転のＭ１＋Ｍ２に切替えると、停止中の電動機が起動して図４（ｃ）の運転パターンにおける３〜４へと加速する。 When the selector MS is switched to M1 + M2 for full operation during the reduction operation by the propulsion motor M1 or M2 alone, the stopped motor is activated and accelerates to 3 to 4 in the operation pattern of FIG.
このとき、既に運転中の電動機は全出力の５０％で運転されているから、起動した電動機との合計出力は図４のパターン３における７〜８へと増加する。これにより、図３に示す速度−出力特性のｄ点からａ点へ増加し、出力が１００％を最大値として運転されることになる。
At this time, since the electric motor already in operation is operated at 50% of the total output, the total output with the activated electric motor increases to 7 to 8 in the
選択器ＭＳを全機運転から減機運転に切替えると、停止される側の推進電動機Ｍ１またはＭ２の速度は図４（ｃ）の運転パター３における５〜６へと徐々に低下して停止するので、合計出力は９〜１０へと減少し、１０の点から電動機１台の減機運転出力５０％を最大値として運転されることになる。すなわち、図３に示す速度−出力特性のａ点からｄ点へ出力は低下し、最大出力が５０％での運転となる。
When the selector MS is switched from full machine operation to reduced machine operation, the speed of the propulsion motor M1 or M2 on the side to be stopped gradually decreases to 5 to 6 in the
このように、実施例２によれば、推進電動機１台の減機運転（Ｍ１またはＭ２）と、推進電動機２台の全機運転（Ｍ１＋Ｍ２）の相互を切替えができるようにし、経済性、静粛性を必要とする航行と、高速航行を必要とする運転を任意に選択できるようになる。 As described above, according to the second embodiment, the reduction operation (M1 or M2) of one propulsion motor and the full operation (M1 + M2) of two propulsion motors can be switched to each other. Navigation that requires high speed and driving that requires high speed navigation.
前記のこの発明の実施例においては、インバータにより交流電動機からなる推進電動機を駆動制御するようにした構成のものを説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、推進電動機に直流電動機を用い、これをチョッパ等の直流電力変換装置により駆動制御するようにしてもよいのである。 In the above-described embodiment of the present invention, the propulsion motor composed of an AC motor is driven and controlled by an inverter. However, the present invention is not limited to this, and the propulsion motor has a direct current. An electric motor may be used, and this may be driven and controlled by a DC power converter such as a chopper.
Ｐ：プロペラ、Ｍ１，Ｍ２：推進電動機、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２：推進電動機駆動用インバータ、ＴＤ１，ＴＤ２：速度検出器、Ｇ１，Ｇ２交流発電機、ＣＮＶ１，ＣＮＶ２：コンバータ、Ｂ１，Ｂ２：蓄電池、ＰＣ：保護制御装置、ＣＮＴ１，ＣＮＴ２：インバータ制御装置、Ｓ６：制御装置切替回路、Ｓ９：速度検出器切替回路。
P: propeller, M1, M2: propulsion motor, INV1, INV2: inverter for driving propulsion motor, TD1, TD2: speed detector, G1, G2 AC generator, CNV1, CNV2: converter, B1, B2: storage battery, PC: Protection control device, CNT1, CNT2: inverter control device, S6: control device switching circuit, S9: speed detector switching circuit.
Claims (2)
The electric propulsion apparatus for a ship according to claim 1, further comprising an electric motor selector for arbitrarily selecting the number of the propulsion motors to be operated and an electric motor to be operated, from the protection control apparatus according to a selection signal given from the electric motor selector. An electric propulsion device for a ship, characterized in that an operation command is selectively given to a control device that controls a power conversion device of an electric motor system to be operated.
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