JP2007137358A - 電動機駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】潮の干満や風などの天候条件により船体と陸の相対位置が変化した場合、長期間に亘って係船していた場合にも係船位置が変化しない制御方法を提供する。
【解決手段】係船機の回転軸に連結される誘導電動機を駆動する電動機駆動装置の制御方法において、通常は、指令される前記回転軸の速度指令値に対応するように低速度制御に基づき前記電動機に所望の交流電力を前記電動機駆動装置から供給することで前記電動機を駆動し、張力制御指令が発せられたときには、定トルク制御に基づき、潮の干満や天候などの外的な条件に左右されず係船索の張力が一定となるように電動機を制御することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は電動機駆動装置に係り、特に係船機に用いる誘導電動機を駆動する電動機駆動装置の制御方法に関する。

船体を適正位置に係留しても潮の干満や風などの天候条件により船体が本来の係船位置から移動してしまうということは常に起こり得ることである。船体を適正位置に係留するための従来技術として、特許文献１、特許文献２、特許文献３等が提案されているが、これら従来技術はいずれも張力を検出してそれに基づいて張力を一定に制御する制御システムが採用されている。

従来の船舶の係船システムの一例を図３及び図４を参照して説明する。
図４において、１は誘導電動機（以下、単に電動機と称する）、２は電動機１と機器との間に設置される減速機、３は電動機１により駆動されるホーサドラム、５は電動機１と減速機２とホーサドラム３及び検出器４を連結する回転軸、４は回転軸５の回転数を検出するための検出器、３０は電動機１を駆動するための電動機駆動装置、２７は係船機１０及び電動機駆動装置３０の性能から定められる電動機トルクの上限値設定回路、２６は電動機駆動装置３０と電動機１と減速機２を介してホーサドラム３を所望の状態に制御するための指令を発生する上位コントローラ（以下、単にコントローラとも称する）である。

電動機駆動装置３０は、整流電源などの直流電源１１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子とダイオードの逆並列回路を３相ブリッジ接続しているインバータ主回路１２と、検出器４からの信号により回転軸５の回転数を検出する回転数検出回路２４と、コントローラ２６からのホーサドラム３の速度指令が発せられたときに、所定の加速勾配（単位時間当たりの加速値）または減速勾配（単位時間当たりの減速値）でその速度指令値を変化させ、回転数検出回路２４から入力される回転数と比較して、最終的には前記速度指令値に一致させつつこの速度指令値に対応した電動機１への速度設定値を出力する定速度制御回路２２と、前記速度設定値に基づき電動機１への電圧（Ｖ）と周波数との比率を所定の値にしつつ三相の交流信号それぞれをＰＷＭ（パルス幅変調）制御し、インバータ主回路１２を形成する前記スイッチング素子それぞれへの駆動信号を生成するＰＷＭ制御回路２１などを備えている。なお、上述の制御要素それぞれは周知の技術によって形成されている。

次に、電動機駆動装置３０と係船機１０の各動作について説明する。
船体を着桟させる場合には、係船機１０から繰出された係船索を陸側のビット等に固定した後、係船機１０を操作して巻き込むことで船体を保持する作業を行う。この時、電動機駆動装置３０は、コントローラ２６と回転数検出回路２４と定速度制御回路２２とＰＷＭ制御回路２１により、電動機１に対して所望の電圧、周波数の交流電力をインバータ主回路１２から供給することで電動機１が回転し、回転軸５を介してホーサドラム３が回転するので係船機１０は係船索を巻き込むことができる。この時、電動機駆動装置３０は定速度制御によって制御されるため、係船索の張力は作業者がコントローラ２６の速度指令値を調整することで調整を行うことができる。

電動機駆動装置３０では、コントローラ２６からの速度指令に応じた定速度制御は可能であるが、係船索の張力を制御することはできない。しかしながら、船体の係留状況を考えると、係船索を巻き込んだ後に、潮の干満や風などの天候条件により船体と陸の相対位置が変化するが、係船機を操作しない限り係船索の長さは一定のため、係船索が緩んだ時に船体が離れないように、また、係船索および係船機に過剰な負荷がかからないように船員が定期的に係船索を張りなおすかまたは緩めるなどを行う必要があった。

また、係船の際には係船機を複数台使用するため、係船索を張りなおす際に係船機の操作順序によっては、船体が本来の係船位置から移動してしまうという問題があった。例えば図３の如く係船機を操作して係船索の張力を調整した場合には係留位置が船首方向へ移動してしまう。
特開２００５−２５５０５８号公報 特開２００５−１５３５９５号公報 特開昭６１−２０７２９０号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その課題は、潮の干満や風などの天候条件により船体と陸の相対位置が変化した場合にも自動的に係船索の張力を適切に制御し、長期間に亘って係船していた場合にも係船位置が変化しない制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、係船機の回転軸に連結される誘導電動機を駆動する電動機駆動装置の制御方法において、通常は、指令される前記回転軸の速度指令値に対応するように低速度制御に基づき前記電動機に所望の交流電力を前記電動機駆動装置から供給することで前記電動機を駆動し、張力制御指令が出されると、定トルク制御に基づき、潮の干満や天候などの外的な条件に左右されず係船索の張力が一定となるように電動機を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動機駆動装置の制御方法において、前記電動機が連結される回転軸に設けられた検出器からの軸回転数信号を、位置検出回路を介して前記電動機駆動装置に入力することで定トルク制御に基づき、潮の干満や天候などの外的な条件に左右されず船体の係留位置が移動しないように前記電動機を制御することを特徴とする。

本発明によれば、潮の干満や風などの天候条件により船体と陸の相対位置が変化した場合にも、電動機駆動装置により係船索を一定の張力に保つ制御を行うことができ、また、電動機駆動装置の制御により係船位置を検出して、係船位置を一定に保つ制御を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の係船機と電動係船機用電動機駆動装置の回路構成図であり、図４の従来例と相違する構成は、定トルク制御回路２３と、速度上限設定回路２８と、切換スイッチ４１（接点４１ａ，４１ｂ）を追加した電動機駆動装置２０と、速度指令値にトルク指令値と定トルク制御切換指令を追加した上位コントローラ２５を追加している点であり、その他の構成は同一であるので、同一機能要素には同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施形態では、電動機駆動装置２０と上位コントローラ２５を追加されているので、これらの装置の動作を主にして説明する。
通常は切換スイッチ４１の接点４１ａが開路、接点４１ｂが閉路状態にある。この状態ではコントローラ２５からの速度指令値に追従して回転数検出開路２４と定速度制御回路２２とＰＷＭ制御回路２１により、電動機１に対して所望の電圧、周波数の交流電力をインバータ主回路１２から供給することで電動機１が回転し、回転軸５を介してホーサドラム３が回転する。係船作業終了後に、定トルク制御切換指令を入力すると、切換スイッチ４１の接点４１ａが閉路、接点４１ｂが開路状態に切換り、その結果、電動機１の出力トルクがコントローラ２５のトルク指令値に追従して回転数検出回路２４と定速度制御回路２２とＰＷＭ制御回路２１により、電動機１に対して所望の電圧、周波数の交流電力をインバータ主回路１２から供給することで、電動機１の出力トルクを制御する。このことにより、ホーサドラム３の回転トルクが制御されるため、コントローラ２５のトルク指令値を一定にすれば、係船索のトルクを一定に制御することができる。

図２は本発明の第２実施形態の係船機と電動係船機用電動機駆動装置の回路構成図であり、図１の第１の実施形態と相違する構成は、検出器４からの信号により回転軸５の回転角度を計算してホーサドラム３の位置を検出する位置検出回路２９と、切換スイッチ４２（接点４２ａ）と、切換スイッチ４３（接点４３ａ）とを追加している点であり、その他の構成は同一であるので、同一機能要素には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、上記したように電動機駆動装置４０には、ホーサドラム３の位置を検出する位置検出回路２９と、切換スイッチ４２と、切換スイッチ４３とが追加されているので、この電動機駆動装置４０の制御動作について説明する。

電動機駆動装置４０は、図１の第１の実施形態の電動機駆動装置２０と同様の機能を有するので、係船作業終了後に、定トルク制御切換指令を入力すると係船索のトルクを一定に制御することができる。この時、定トルク制御切換指令が入力されると切換スイッチ４２の接点４２ａが閉路となり、定トルク制御時に回転数検出回路２４により低速度である場合に、切換スイッチ４３の接点４３ａが閉路となるように回路を構成しているので、ホーサドラム３の位置が最適な位置を基準として位置検出回路２９がホーサドラム３の回転方向を検出できる。ここで、ホーサドラム３の回転方向が、係船索が繰出される方向の場合には定トルク制御回路２３のトルク指令値を増加させ、係船索が巻き込まれる方向の場合には定トルク制御回路２３のトルク指令値を減少させれば、係船位置を検出して係船位置を一定に保つ制御を行うことができる。

本発明の第１の実施形態の構成図。 本発明の第２の実施形態の構成図。 従来の係船機の操作の説明図。 従来の係船機と電動機駆動装置の構成図。

符号の説明

１…誘導電動機、２…減速機、３…ホーサドラム、４…検出器、５…回転軸、１０…係船機、１１…直流電源、１２…インバータ主回路、２０…電動機駆動装置、２１…ＰＷＭ…制御回路、２２…定速度制御回路、２３…定トルク制御回路、２４…回転数検出回路、２５，２６…上位コントローラ、２７…トルク上限値設定器、２８…速度上限値設定器、２９…位置検出回路、３０，４０…電動機駆動装置、４１，４２，４３…切換スイッチ。

Claims (2)

1. 係船機の回転軸に連結される誘導電動機を駆動する電動機駆動装置の制御方法において、通常は、指令される前記回転軸の速度指令値に対応するように低速度制御に基づき前記電動機に所望の交流電力を前記電動機駆動装置から供給することで前記電動機を駆動し、張力制御指令が出されると、定トルク制御に基づき、潮の干満や天候などの外的な条件に左右されず係船索の張力が一定となるように電動機を制御することを特徴とする電動機駆動装置の制御方法。
2. 請求項１記載の電動機駆動装置の制御方法において、前記電動機が連結される回転軸に設けられた検出器からの軸回転数信号を、位置検出回路を介して前記電動機駆動装置に入力することで定トルク制御に基づき、潮の干満や天候などの外的な条件に左右されず船体の係留位置が移動しないように前記電動機を制御することを特徴とする電動機駆動装置の制御方法。
   
   

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