JP2009161167A - 船舶用配電/推進システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配電/推進システムは、超伝導回転子巻き線をもつ推進モーター5および出力コンバーター4を有する第1推進駆動システムからなる。この第1推進駆動システムに給電する第1推進発電システムは、超伝導回転子巻き線をもつ発電機2および出力コンバーター3からなる。第1発電システムは、分配電圧および分配電流を搬送するdc分配母線25を有する第1サービス分配システムに給電する電源14、および接点を備えた保護開閉装置を有する配電盤16からなる。出力コンバーター15を利用して、電源14を配電盤16に接続する。電源フォールドバック/安定化特性に従って出力コンバーター3、15を調節する。区域配電サブシステムの要部を構成する区域電源ユニット23から電気負荷に給電する。負荷シェディング/安定化特性に従って、電気負荷および推進モーター5を調節する。
【選択図】図2
Description
超伝導巻き線を備えた推進モーターおよび出力コンバーターを有する第1推進駆動システム、
第1推進駆動システムに給電するシステムであって、超伝導巻き線を備えた発電機および出力コンバーターを有する第1推進発電システム、および
分配電圧および分配電流を搬送する少なくとも一つの直流分配母線、および少なくとも一つの配電盤を有する第1サービス分配システムに給電する少なくとも一つの電源を有する第1発電システムからなる船舶用配電/推進システムを提供するものである。
推進コンバーター4の第1入力は、相互接続線41によって出力コンバーター3の第1出力に接続する。
推進コンバーター4の第2入力は、相互接続線43によって出力コンバーター12の第1出力に接続する。
推進コンバーター4の第3入力は、相互接続線42によって配電盤16の第1出力に接続する。
推進コンバーター7の第1入力は、相互接続線46によって出力コンバーター3の第2出力に接続する。
推進コンバーター7の第2入力は、相互接続線44によって出力コンバーター12の第2出力に接続する。
推進コンバーター7の第3入力は、相互接続線45によって配電盤20の第1出力に接続する。
出力コンバーター15の出力は、配電盤16の第1入力に接続する。
出力コンバーター19の出力は、配電盤20の第1出力に接続する。
出力コンバーター3の第3出力は、相互接続線47によって配電盤16の第2入力に接続する。
出力コンバーター12の第3出力は、相互接続線48によって配電盤20の第2入力に接続する。
dc/dcコンバーター21の電源端子は、配電盤16の第2出力に接続する。
dc/dcコンバーター24の電源端子は、配電盤20の第2出力に接続する。
配電盤16のクロスリンク端子は、クロスリンク35によって配電盤20のクロスリンク端子に接続する。配電盤26のクロスリンク端子は、クロスリンク36によって配電盤31のクロスリンク端子に、そして海岸に配設した電源リンク37によって出力コンバーター38の出力端子に接続する。
同様に、配電盤26、28、31、33は、付設した区域配電サブシステムに接続する。
同様に、配電盤28、33はクロスリンク40によって接続する。
なお、説明の便宜上、出力端子111、112は、電源に接続するものとし、そして出力端109、110は、負荷に接続するものとする。
3:出力コンバーター、
4:出力コンバーター、
5:推進モーター、
14:電源、
15:出力コンバーター、
16:配電盤、
23:区域電源ユニット。
Claims (43)
- 超伝導巻き線を備えた推進モーターおよび出力コンバーターを有する第1推進駆動システム、
第1推進駆動システムに給電するシステムであって、超伝導巻き線を備えた発電機および出力コンバーターを有する第1推進発電システム、および
分配電圧および分配電流を搬送する少なくとも一つの直流分配母線、および少なくとも一つの配電盤を有する第1サービス分配システムに給電する少なくとも一つの電源を有する第1発電システムからなることを特徴とする船舶用配電/推進システム。
- 負荷シェディング/安定化特性に従って、第1推進駆動システムの推進モーターを調節する請求項1記載のシステム。
- 電源フォールドバック/安定化特性に従って、第1推進発電システムの出力コンバーターの調節する請求項1または2記載のシステム。
- 第1推進発電システムの出力コンバーターを第1推進駆動システムの出力コンバーターに接続した請求項1〜3のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進発電システムの出力コンバーターを第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項1〜4のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの出力コンバーターを第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項1〜5のいずれか1項記載のシステム。
- さらに、少なくとも一つの電気負荷に給電する区域給電ユニットおよびこの区域給電ユニットに給電する、第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続された区域エネルギー保存装置を有する区域配電サブシステムからなる請求項1〜6のいずれか1項記載のシステム。
- 区域配電サブシステムの区域エネルギー保存装置を出力コンバーターによって第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項7記載のシステム。
- 出力コンバーターが、パルス幅変調dc/dcコンバーターである請求項8記載のシステム。
- 出力が第1サービス分配システムから区域配電サブシステムの区域エネルギー保存装置に流れるさいにdc/dcコンバーターがステップアップチョッパーとして極性化され、そして出力が区域配電サブシステムの区域エネルギー保存装置から第1サービス分配システムに流れるさいに、dc/dcコンバーターがステップダウンチョッパーとして極性化される請求項9記載のシステム。
- 第1発電システムの少なくとも一つの電源を出力コンバーターによって第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項7〜10のいずれか1項記載のシステム。
- 出力コンバーターが、パルス幅変調dc/dcコンバーターである請求項11記載のシステム。
- 第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤が、接点を備えた保護開閉装置を有し、電源フォールドバック/安定化特性に従って、第1発電システムの少なくとも一つの電源を第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続する出力コンバーターを調節し、負荷シェディング/安定化特性に従って少なくとも一つの電気負荷を調節し、
電源フォールドバック/安定化特性と、(a)分配電圧間に過剰に低いインピーダンスが接続される故障、(b)船舶用配電/推進システム内に自動的に発生した最優先のインタートリッピング指令、(c)船舶用配電/推進システム内に手動発生した最優先のインタートリッピング指令、および(d)遠隔発生した最優先のインタートリッピング指令との相互作用によって分配電圧および分配電流が許容できるレベルまで小さくなった場合にのみ、保護開閉装置の接点を開き、そして
過渡電流または進入電流が(a)電源フォールドバック/安定化特性および電源開始シーケンス、および(b)負荷シェディング/安定化特性のうち一つによって制限されるように、接点両端間の電圧の極性になった場合にのみ、保護開閉装置の接点が閉じるように構成した請求項11または12記載のシステム。
- 電源フォールドバック/安定化特性の過渡負荷線機能によって、および負荷シェディング/安定化特性の負荷電流機能の変化率の制限によって分配電圧を安定化した請求項1〜13のいずれか1項記載のシステム。
- 第1発電システムが、第1サービス分配システムに給電する複数の並列接続電源を有し、複数の電源の定常電流分担を各電源の電源フォールドバック/安定化特性の定常垂下機能によって調和させるとともに、複数の電源の過渡電流分担を各電源の電源フォールドバック/安定化特性の過渡負荷線機能によって調和させる請求項13または14記載のシステム。
- 電流の流れが一方向になり、
定常出力電圧は、オフ負荷母線電圧セットポイントと、定常出力電圧が定常負荷線に従うように負荷電流に比例する定常垂下成分との和であり、
定常負荷点を中心として過渡負荷電流が変動すると、定常負荷線の傾きよりも傾きが小さい過渡負荷線に出力電圧が従い、
定常電流は、ある特定のレベルに制限され、
負荷電流が過渡的に過渡電流制限レベルを超え、ある特定の過渡電流制限レベルを超えない程度に接近すると、抵抗負荷線に対して、出力電圧が過渡的に低くなり、そして定常電流が定常電流制限以下になると、定常負荷線に回復し、
負荷電流が定常電流制限を連続的に越えるか、あるいは上記特定の過渡電流制限レベルを超えると、フォールドバックがかかり、再生プロセスに従って出力電圧および出力電流がほぼゼロまで小さくなり、そして負荷インピーダンスがある特定のレベルを超えて増加するまで、出力電圧および出力電圧がほぼゼロの状態を保ち、そして
負荷インピーダンスがこの特定のレベルを超えると、最初部分的に負荷電圧が回復し、次に所望の運転点まで段階的に上昇するように、第1発電システムの少なくとも一つの出力電圧および出力電流を調節する請求項1〜15のいずれか1項記載のシステム。
- 船舶用配電/推進システム内部で発生する電圧過渡状態を最小限に抑えるように特定化された時間変動上昇率に従って、負荷電圧を所望の動作点まで段階的に高くする請求項16記載のシステム。
- さらに、分配電圧および分配電流を搬送する少なくとも一つのdc分配母線、および接点を備えた保護開閉装置を有する少なくとも一つの配電盤を有する第2サービス分配システムに給電する少なくとも一つの電源を有する第2発電システムからなり、区域配電システムの区域エネルギー保存装置を第2サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項7〜13のいずれか1項記載のシステム。
- さらに、推進モーターおよび出力コンバーターを有する第2推進駆動システム、および第2推進駆動システムに給電し、発電機および出力コンバーターを有する第2推進発電システムからなる請求項18記載のシステム。
- 第2推進発電システムの出力コンバーターを第2推進駆動システムの出力コンバーターに接続した請求項19記載のシステム。
- 第2推進発電システムの出力コンバーターを第2サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項19または20記載のシステム。
- 第2推進駆動システムの出力コンバーターを第2サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項19〜21のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進発電システムの出力コンバーターを第2推進駆動システムの出力コンバーターに接続した請求項19〜22のいずれか1項記載のシステム。
- 第2推進発電システムの出力コンバーターを第1推進駆動システムの出力コンバーターに接続した請求項19〜23のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムが3つの電源入力を有し、各入力が選択可能であり、第1電源入力を第1推進発電システムに接続し、第2電源入力を第2推進発電システムに接続し、そして第3電源入力を第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項19記載のシステム。
- 第2推進駆動システムが3つの電源入力を有し、各入力が選択可能であり、第1電源入力を第1推進発電システムに接続し、第2電源入力を第2推進発電システムに接続し、そして第3電源入力を第2サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続した請求項25記載のシステム。
- 第1推進発電システムが第1電源出力および第2電源出力を有し、各出力が選択可能であり、第1電源出力を第1推進駆動システムの第1電源入力に接続し、そして第2電源出力を第2推進駆動システムの第1電源入力に接続した請求項25または26記載のシステム。
- 第1推進発電システムが第3電源出力を有し、この第3出力が選択可能であるとともに、第1サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続されている請求項27記載のシステム。
- 第2推進発電システムが第1電源出力および第2電源出力を有し、各出力が選択可能であり、第1電源出力を第1推進駆動システムの第2電源入力に接続し、そして第2電源出力を第2推進駆動システムの第2電源入力に接続した請求項25〜28のいずれか1項記載のシステム。
- 第2推進発電システムが第3電源出力を有し、この第3出力が選択可能であるとともに、第2サービス分配システムの少なくとも一つの配電盤に接続されている請求項29記載のシステム。
- 第1発電システム、
区域配電サブシステムの区域エネルギー保存装置、
再生モードで動作する推進駆動システム、
推進発電システム、および
遠隔給電システムのうちの一つか複数によって、少なくとも一つの配電盤を介して第1サービス分配システムに給電する請求項1〜30のいずれか1項記載のシステム。
- 第1発電システムの少なくとも一つの電源が、
ディーゼル発電機、
ガスタービン発電機、
蒸気タービン発電機、
複合サイクルガス/蒸気タービン発電機、
閉サイクル(空気を吸い込まない)ディーゼル発電機、
電池、
燃料電池、
フローセル、
フライホイール発電機、
超キャパシター、および
超伝導磁気エネルギー保存装置のうちの一つか複数である請求項1〜31のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの推進モーターが、高温超伝導(HTS)巻き線を有する請求項1〜32のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの出力コンバーターが、推進モーターと一体化されている請求項1〜33のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの推進モーターが、静的出力電子装置を利用した電子整流回路を有する請求項1〜34のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの推進モーターを船舶の船体内部に配設した請求項1〜35のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの推進モーターを船舶のポッド内部に配設した請求項1〜35のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進駆動システムの推進モーターを船舶の外部に同軸配置した請求項1〜35のいずれか1項記載のシステム。
- 推進モーターが回転子および固定子を有し、回転子を固定子の内部に、あるいは外部に同軸配置した請求項1〜38のいずれか1項記載のシステム。
- 超伝導ケーブルまたは母線を利用して、少なくとも一つのdc分配母線を配設した請求項1〜39のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進発電システムの発電機が、高温超伝導(HTS)巻き線を有する請求項1〜40のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進発電システムの出力コンバーターが、発電機と一体化されている請求項1〜41のいずれか1項記載のシステム。
- 第1推進発電システムの発電機が、静的出力電子装置を利用した電子整流回路を有する請求項1〜42のいずれか1項記載のシステム。
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