JP2014023226A - 推進電動機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷・過電流現象の発生を防止して推進電動機の運転を継続させると共に、電池電圧の異常低下を防止することのできる推進電動機装置を提供する。
【解決手段】２系統の給電電路と、同軸に配置された２台の推進電動機をそれぞれ駆動する２台の電力変換装置と、前記給電電路間に設けられた電路スイッチとを備え、電路電流を検出する電流検出器を前記電路スイッチの上流側に設けると共に、前記電力変換装置の入力電流を検出する電流検出器を設け、前記２台の推進電動機の運転を制御する電動機制御装置において、前記推進電動機の運転パターンに応じて該推進電動機の回転速度を制限すると共に、前記電路電流および前記入力電流をそれぞれ制限する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄電池を電力源として推進電動機（モータ）を駆動する推進電動機装置に関する。

蓄電池を電力源として推進電動機（モータ）を駆動する推進電動機装置は、例えば電気推進船舶の推進機（プロペラ）を回転して推進力を得る動力装置として用いられる。また電気推進船舶の安全航行に対する配慮から、蓄電池を個別に備えた２系統の給電電路を設けると共に、２台の推進電動機を同軸に配置して前記推進機の主軸に連結し、更に前記各推進電動機の回転速度をそれぞれ制御する２台の電力変換装置（インバータ）を設けることで、その駆動系を二重化した推進電動機装置も知られている。

この種の推進電動機装置における制御技術として、例えば推進電動機の入力電圧が予め設定された制限電圧よりも低下したときには前記推進電動機の回転速度を低下させ、これによって蓄電池の電池電圧の異常低下を防止することが提唱されている（例えば特許文献１を参照）。また２系統の給電電路にそれぞれ設けた遮断器の一方がトリップしたとき、健全側の給電電路における遮断器がトリップしないように、前記推進電動機の回転速度の上限値を低下させることが提唱されている（例えば特許文献２を参照）。更には２台の推進電動機の一方が故障したとき、他方の推進電動機の回転速度を制限することで前記推進機の駆動を継続することも提唱されている（例えば特許文献３を参照）。

特開２００８−６７５２５号公報 特開２０１０−５１０４１号公報 特開２００７−６２４０７号公報

ところで電気推進船舶に装備された推進電動機装置の起動に伴って推進電動機が停止から運転状態に移行する際、推進電動機が過負荷・過電流となる現象が知られている。この過負荷・過電流現象は、起動に伴って推進電動機の回転速度が上昇する過程において、船舶の速度が前記推進電動機の回転速度の上昇に追従しない為に発生する現象である。このような過負荷・過電流現象が生じると、前記給電電路に介装された電路保護用の遮断器がトリップして給電ブラックアウトが生じたり、或いは過電流に伴って前記給電電路の電圧（電池電圧）が異常低下して該推進電動機装置の正常動作が阻害される。このような不具合は、継続した安全航行が不可欠な電気推進船舶に重大な支障を来す。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、推進電動機の停止から運転状態への移行過程における過負荷・過電流現象の発生を防止して推進電動機の運転を継続させると共に、電池電圧の異常低下を防止することのできる推進電動機装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る推進電動機装置は、
第１の遮断器を介して第１の蓄電池に接続された第１の給電電路と、
第２の遮断器を介して第２の蓄電池に接続された第２の給電電路と、
同軸に配置されて推進機の主軸に連結された第１および第２の推進電動機と、
前記第１および第２の給電電路の少なくとも一方を介して給電され、速度指令に基づいて前記第１および第２の推進電動機の回転速度をそれぞれ制御する第１および第２の電力変換装置と、
前記第１および第２の給電電路間に設けられて前記第１および第２の電力変換装置への給電経路を切り替える電路スイッチと、
前記第１および第２の給電電路における前記電路スイッチの上流側に設けられて前記第１および第２の給電電路にそれぞれ流れる給電電路電流を検出する第１および第２の電流検出器、並びに前記第１および第２の電力変換装置にそれぞれ給電される電力変換装置入力電流を検出する第３および第４の電流検出器と、
前記第１および第２の遮断器の動作状態、前記第１および第２の電力変換装置の動作状態、並びに前記第１および第２の電流検出器により検出される給電電路電流から運転パターンを判定し、判定した運転パターンに応じて前記第１および第２の推進電動機の回転速度を制限すると共に、前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限する電動機制御装置と
を具備したことを特徴としている。

好ましくは前記第１および第２の電力変換装置は、前記第１および第２の推進電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置出力電流を検出する第５および第６の電流検出器を備え、前記電動機制御装置は、前記第５および第６の電流検出器によりそれぞれ検出される電力変換装置出力電流に従って前記第１および第２の推進電動機をフィードバック制御して前記第１および第２の推進電動機の回転速度を制御する。

前記電動機制御装置については、回転速度設定器により設定された回転速度指令の上限を制限して前記推進電動機の回転速度を制限すると共に、上記回転速度指令に応じて生成されて前記第１および第２の電力変換装置の動作を制御する電流指令の上限を制限して前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限するように構成することが好ましい。

具体的には前記電動機制御装置による制限動作は、前記推進電動機の回転速度と該推進電動機の出力トルクとの関係に基づいて、前記第１および第２の推進電動機の停止から運転状態への移行過程、前記第１または第２の遮断器のトリップ時、並びに運転パターンの切り替え時における前記回転速度の上限と前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流の上限をそれぞれ制限して、過負荷と過電流の発生を防止するものである。

好ましくは更に前記第１および第２の給電電路の電圧をそれぞれ検出する第１および第２の電圧検出器を備え、前記電動機制御装置においては、前記第１および第２の電圧検出器により検出される給電電路電圧が規定値に低下したとき、前記第１および第２の推進電動機の回転速度の上限を制限すると共に、前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限して前記給電電路電圧の更なる低下を防止する。

また更に前記第１および第２の推進電動機に対する運転パターン、回転速度制限動作状態、および電流制限動作状態を表示する表示装置を備えることが好ましい。具体的には前記回転速度制限動作状態は、回転速度指令、回転速度制限値および前記推進電動機の実回転速度からなり、また前記電流制限動作状態は、電流制限指令と前記電力変換装置の入力電流および出力電流、並びに給電電路電圧からなる。

上記構成の推進電動機装置によれば、二重化した給電電路、推進電動機および電力変換装置の前記２系統の給電経路間に設けた電路スイッチにより前記電力変換装置に対する給電経路を切り替えるように構成され、特に前記電路スイッチの上流側における給電電路電流、および前記電路スイッチの下流側における前記電力変換装置への入力電流をそれぞれ検出するので、これらの各電流から当該推進電動機装置の運転パターンを確実に判定することができる。

その上で当該推進電動機装置の運転パターンに応じて前記推進電動機の回転速度を制限すると共に、前記給電電路電流および電力変換装置入力電流の上限をそれぞれ制限し、特に給電電路電流を制限するので、例えば前記推進電動機の起動時や２系統の給電電路にそれぞれ介装された遮断器の一方のトリップした場合であっても、過負荷・過電流状態に陥ることを確実に防止することができる。この結果、推進電動機の運転を継続させると共に、電路電圧の異常低下を防止することができ、例えば電気推進船舶の継続した安全航行を保証することが可能となる。

特に前記推進電動機の回転速度と該推進電動機の出力トルクとの関係（推進特性）に基づいて、前記第１および第２の推進電動機の停止から運転状態への移行過程、前記第１および第２の遮断器の一方がトリップした時、並びに運転パターンの切り替え時における前記回転速度と前記各電流をそれぞれ制限するので、過負荷と過電流の発生を効果的に防止することが可能となる。

更には給電電路電圧が規定値に低下したとき、前記推進電動機の回転速度に制限を加えると共に、前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限するので、前記給電電路電圧の更なる低下を防止して前記蓄電池の電池電圧の異常低下を未然に防ぎ、該蓄電池の電池性能を維持することが可能となる。

また表示装置を用いて前記推進電動機に対する回転速度制限動作状態、および前記各電流に対する電流制限動作状態を表示することで、該推進電動機装置の運転状態を、その運転モードと共に監視することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る推進電動機装置の概略的なシステム構成を示す図。 図１に示す電動機制御装置における制御系の概略構成を示すブロック図。 推進電動機装置（推進電動機）の回転速度と出力トルク（電流）の関係（推進特性）を示す図。 ２系統給電／２台電動機運転（２Ｂ−２Ｍ）パターンにおける起動時の運転制御を示す動作タイミング図。 １系統給電／２台電動機運転（１Ｂ−２Ｍ）パターンにおける起動時の運転制御を示す動作タイミング図。 ２系統給電から１系統給電への切り替え時における運転制御を示す動作タイミング図。 推進電動機の回転速度に対する出力トルク（電流）の配分特性を示す図。 図１に示す推進電動機装置の運転モードと電流制限の関係を示す図。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る推進電動機装置について説明する。
この推進電動機装置は、例えば電気推進船舶に装備されるもので、図１は推進電動機装置の概略的なシステム構成を示している。尚、図１においては徒な煩雑化を避ける為に、以下に説明する蓄電池に対する充電用の発電機や、当該電気推進船舶に装備される各種電子・電気機器、いわゆる補機に対する給電電路については省略してある。

図１において１ａ,１ｂは船舶の電力源である第１および第２の蓄電池（Ｂ１,Ｂ２）である。これらの各蓄電池１ａ,１ｂには、電路保護用の第１および第２の遮断器（ＣＢ１,ＣＢ２）２ａ,２ｂおよび第１および第２の電流検出器（シャント抵抗；ＳＨ１,ＳＨ２）３ａ,３ｂがそれぞれ介装された電力供給ラインが接続され、第１および第２の給電電路４ａ,４ｂが形成されている。

一方、船舶の推進力を得る推進機（プロペラ）Ｐの主軸には、同軸に配置された第１および第２の推進電動機（モータ；Ｍ１,Ｍ２）５ａ,５ｂが連結されている。これらの推進電動機５ａ,５ｂは、第１および第２の電力変換装置（インバータ；ＩＮＶ１,ＩＮＶ２）６ａ,６ｂによりそれぞれ駆動されるもので、各電力変換装置６ａ,６ｂは前記各推進電動機５ａ,５ｂの回転速度をそれぞれ制御する役割を担う。

第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂには、前述した第１および第２の給電電路４ａ,４ｂの各給電点（Ｓ１,Ｓ２）から第３および第４の電流検出器（シャント抵抗；ＳＨ３,ＳＨ４）７ａ,７ｂをそれぞれ介して電力が給電される。そして第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂは、後述する回転速度指令に基づいて上記供給電力を電力変換することで前記各推進電動機５ａ,５ｂに出力する駆動電流をそれぞれ増減し、これによって前記各推進電動機５ａ,５ｂの回転速度を制御する。

前記第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂによる前記各推進電動機５ａ,５ｂの駆動電流、即ち、前記各電力変換装置６ａ,６ｂがそれぞれ出力する電力変換装置出力電流（以下、出力電流と略す）Ｉｍ１,Ｉｍ２は、前記各電力変換装置６ａ,６ｂの電流出力ラインにそれぞれ介装された第５および第６の電流検出器（カレントトランス；ＣＴ１,ＣＴ２）８ａ,８ｂにより検出され、前記各電力変換装置６ａ,６ｂのフィードバック制御に用いられる。

また前記第１および第２の給電電路４ａ,４ｂにおける前記各給電点（Ｓ１,Ｓ２）の間には、前記第１および第２の蓄電池１ａ,１ｂから前記第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂに至る電力供給路を切り替える電路スイッチ（ＳＷＬＣ）９が設けられている。この電路スイッチ９は、通常は導通（閉路）しており、前記第１の蓄電池１ａから第１の給電電路４ａを介して供給される電力が前記第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂにそれぞれ給電される。また前記第２の蓄電池１ｂから第２の給電電路４ｂを介して供給される電力もまた前記第１および第２の電力変換装置６ａ,６ｂにそれぞれ給電される。換言すれば前記電路スイッチ９を介して前記給電電路４ａ,４ｂを相互に接続することにより、前記給電電路４ａ,４ｂが並列に使用され、且つ前記推進電動機５ａ,５ｂが並列運転される。

尚、図中１０ａ,１０ｂは前記各給電電路４ａ,４ｂの給電電路電圧（以下、電路電圧と略す）ＶＭ１,ＶＭ２をそれぞれ検出する電圧検出器（ＶＤ１,ＶＤ２）であり、また図中１１ａ,１１ｂは前記各推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２をそれぞれ検出する回転速度検出器（ＴＤ１,ＴＤ２）である。更に図中１２ａ,１２ｂは、前記各遮断器２ａ,２ｂの動作状態（トリップ）を示す信号ＡＸ１,ＡＸ２を出力する補助接点を示している。

さて前記推進電動機５ａ,５ｂの動作を制御する電動機制御装置１３は、基本的には回転速度設定器（ＶＲＮ）１４に設定された回転速度設定値Ｎsに基づいて、前記回転速度検出器１１ａ,１１ｂにてそれぞれ検出される前記推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２との間で誤差演算して前記各電力変換装置６ａ,６ｂの出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２をフィードバック制御し、これによって前記推進電動機５ａ,５ｂの回転速度を制御する。また同時に前記電動機制御装置１３は、前記第１〜第６の電流検出器３ａ,３ｂ,７ａ,７ｂ,８ａ,８ｂによりそれぞれ検出される電流、および前記第１および第２の電圧検出器１０ａ,１０ｂによりそれぞれ検出される電圧に従って、前記各推進電動機５ａ,５ｂの回転速度を制限すると共に、前述した各電流をそれぞれ制限する。

具体的には前記電動機制御装置１３は、例えば図２に示すような制御系を構築する。図２は推進電動機装置における制御系の概略構成を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付して示してある。この電動機制御装置１３は、概略的には前述した２系統の給電電路４ａ,４ｂおよび電力変換装置６ａ,６ｂのそれぞれに対する回転速度フィードバック制御系、入力電流フィードバック制御系、および出力電流フィードバック制御系を備える。

前記回転速度フィードバック制御系は、前記回転速度設定器１４にて設定され回転速度設定値Ｎsに基づいて生成された加減速指令Ｎs２と、前記回転速度検出器１１ａ,１１ｂにて検出された実回転速度Ｎi１,Ｎi２との差を求める差分器（ａ１,ａ２）２１ａ,２１ｂと、これらの差分器２１ａ,２１ｂの各出力に応じた制御指令ＩsＲ１,ＩsＲ２を得る速度調節器（ＡＳＲ１,ＡＳＲ２）２２ａ,２２ｂとにより構築される。

尚、前記加減速指令Ｎs２は、回転速度制限器（ＬＭＮ）２３により前記回転速度設定値Ｎsに回転速度制限を加えた回転速度指令Ｎs１に、加減速時間設定器２４により定められた応答時間を加味して生成される。ここで上記加減速時間設定器２４は、前記回転速度設定器１４により可変設定される回転速度設定値Ｎsを制定するまでの加減速時間（応答特性）を、急加減速（Ｆ；１００％）から緩加減速（Ｓ；０％）の間で設定するものである。

一方、前記回転速度フィードバック制御系の速度調節器２２ａ,２２ｂが出力する制御指令ＩsＲ１,ＩsＲ２を入力するトルク演算器（Ｔ１,Ｔ２）２５ａ,２５ｂは、前記回転速度検出器１１ａ,１１ｂにおいて検出された実回転速度Ｎi１,Ｎi２と、前記電流検出器７ａ,７ｂにて検出された電力変換装置入力電流（以下、入力電流と略す）ＩＭ１,ＩＭ２とに従って前記推進電動機５ａ,５ｂに対するトルク演算を行い、後述するトルク配分を行って前記電力変換装置６ａ,６ｂの動作を制御する電流指令Ｉs１,Ｉs２を出力する。これらの電流指令Ｉs１,Ｉs２は電路電流制限器（ＬＩＳ１,ＬＩＳ２）２６ａ,２６ｂおよび入力電流制限器（ＬＩＭ１,ＬＩＭ２）２７ａ,２７ｂを順に介して前記入力電流フィードバック制御系に入力される。そしてこの入力電流フィードバック制御系の出力は前記出力電流フィードバック制御系に入力される。

即ち、前記入力電流フィードバック制御系は、上述した電路電流制限器２６ａ,２６ｂおよび前記入力電流制限器２７ａ,２７ｂを順に介して上限が制限された電流指令ＩsＬ１,ＩsＬ２と、前記電流検出器７ａ,７ｂにて検出された入力電流ＩＭ１,ＩＭ２との差を差分器（ｂ１,ｂ２）２８ａ,２８ｂにて求め、電流調節器（ＡＣＲ１,ＡＣＲ２）２９ａ,２９ｂにより前記差分器２８ａ,２８ｂの各出力に応じた制御指令ＩsＬ３,ＩsＬ４を得るように構築される。

また前記出力電流フィードバック制御系は、前記入力電流フィードバック制御系の前記電流調節器２９ａ,２９ｂから出力される制御指令ＩsＬ３,ＩsＬ４と、前記電流検出器８ａ,８ｂにて検出された出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２との差を求める差分器（ｃ１,ｃ２）３０ａ,３０ｂと、これらの差分器３０ａ,３０ｂの各出力に応じた制御出力ＳＩＶ１,ＳＩＶ２を得る電流調節器（ＡＣＲ３,ＡＣＲ４）３１ａ,３１ｂとにより構築される。これらの制御出力ＳＩＶ１,ＳＩＶ２によって前記電力変換装置６ａ,６ｂの各出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２がそれぞれフィードバック制御される。

ここで前述した回転速度制限器２３に設定される回転速度上限信号ＮsＬは、制御演算選択・判別部３２から与えられる。そして前記回転速度制限器２３は上記回転速度上限信号ＮsＬに基づいて、前記回転速度設定器１４にて設定された回転速度設定値Ｎsに対する上限を制限することで回転速度制限した回転速度指令Ｎs１を生成する。具体的には前記制御演算選択・判別部３２は、例えば前記推進電動機５ａ,５ｂの駆動電流（入力電流）ＩＭ１,ＩＭ２を［１／２］に低減する場合、その回転速度を７０％に制限する回転速度上限信号ＮsＬを出力する。この７０％の回転速度制限は、推進電動機５ａ,５ｂの駆動電流ＩＭがその回転速度ｎの２乗に比例する（ＩＭ∝ｎ^２）ことに立脚している。

また前記トルク演算器２５ａ,２５ｂに与えられるトルク制御信号ＴＫ１,ＴＫ２は、配分設定器３３により設定される。この配分設定器３３は、前記制御演算選択・判別部３２から出力される配分信号Ｋ１,Ｋ２に従って、前述した２系統の推進電動機５ａ,５ｂにそれぞれ配分するトルク比を決定して前記トルク制御信号ＴＫ１,ＴＫ２を求める。具体的には前記配分信号Ｋ１,Ｋ２により示される配分比が［１：１］である場合には、前記トルク制御信号ＴＫ１,ＴＫ２は［５０％,５０％］として設定される。

また前記電路電流制限器２６ａ,２６ｂに設定する電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２は、配分器３４により決定される。この配分器３４は、前記配分信号Ｋ１,Ｋ２に基づいて前記制御演算選択・判別部３２から出力される電流制限指令ＩsＬsを、前述した２系統の推進電動機５ａ,５ｂに配分したトルクの配分比に対応させて配分し、前記各給電電路４ａ,４ｂにそれぞれ流れる給電電路電流（以下、電路電流と略す）ＩＳ１,ＩＳ２の上限を規定する電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を決定する。これによって前記電路電流制限器２６ａ,２６ｂは、前記電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を上限として、前記トルク演算器２５ａ,２５ｂから出力される電流指令Ｉs１,Ｉs２に対する電流制限を実行する。

更に前記入力電流制限器２７ａ,２７ｂに設定する電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２は、電流制限設定・選択器３５において決定される。この電流制限設定・選択器３５は、第１および第２の電流制限設定器（ＶＲＬ１ＭＡ,ＶＲＬ１ＭＢ）３６ａ,３６ｂによりそれぞれ設定された電流制限設定信号ＩsＬmＡ,ＩsＬmＢを入力する。尚、第１の電流制限設定器３６ａは、２系統給電時における電流制限設定信号ＩsＬmＡを設定するものであり、また第２の電流制限設定器３６ｂは、１系統給電時における電流制限設定信号ＩsＬmＢを設定するものである。

そして前記電流制限設定・選択器３５は、前記各電力変換装置６ａ,６ｂからそれぞれ出力される停止信号Ｓt１,Ｓt２および前記補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２に基づいて２系統給電であるか、或いは１系統給電であるかを判定する。その上で前記電流制限設定・選択器３５は上記判定結果に従って前記電流制限設定信号ＩsＬmＡ,ＩsＬmＢの一方を選択し、選択した電流制限設定信号ＩsＬmＡ（ＩsＬmＢ）を前記配分信号Ｋ１,Ｋ２に従って配分して前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２を決定する。

これらの回転速度制限および電流制限の制御機能に加えて前記電動機制御装置１３は、更に前記各給電電路４ａ,４ｂの電路電圧（蓄電池１ａ,１ｂの給電電圧）ＶＭ１,ＶＭ２が規定値よりも低下することを防止する電圧制限機能を備える。この電圧制限は、前記制御演算選択・判別部３２において、電圧制限設定器（ＶＲＬs）３７に設定された電圧制限値ＶsＬと前記電圧検出器１０ａ,１０ｂにて検出された電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２とを比較することによって行われる。そして制御演算選択・判別部３２は、前記電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２が前記電圧制限値ＶsＬまで低下したとき、前述した電流制限指令ＩsＬsを制御（低減）して前記電路電圧（蓄電池１ａ,１ｂの給電電圧）ＶＭ１,ＶＭ２の、それ以上の低下を防止する。この電圧制限機能により、前記第１および第２の蓄電池１ａ,１ｂの異常な電圧低下が防止される。

尚、このような電流制限の下で前記電路電流ＩＳ１,ＩＳ２および前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２がそれぞれ電流制限された条件下でフィードバック制御される前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２およびその出力電流（推進電動機駆動電流）Ｉｍ１,Ｉｍ２、更には回転速度制限された前記推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２等は、監視表示装置３８において表示される。
［推進電動機装置の運転パターン］

ここで上述した２系統の給電電路４ａ,４ｂ、２台の推進電動機５ａ,５ｂ、および２台の電力変換装置６ａ,６ｂを備えて前記推進機Ｐに対する駆動系を二重化した推進電動機装置の運転パターンについて説明する。尚、前記第１および第２の遮断器２ａ,２ｂは、定常的には導通（閉路）状態にあり、その補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２はオン（ｏｎ）となっている。また前記電路スイッチ９も、前述したように定常的には導通（閉路）状態にある。

従って定常時には前記第１の蓄電池１ａから前記第１の給電電路４ａを介して流れる電路電流ＩＳ１は、前記第１の推進電動機５ａ側に給電されると共に、前記電路スイッチ９を介して前記第２の推進電動機５ｂ側にも給電される。また前記第２の蓄電池１ｂから前記第２の給電電路４ｂを介して流れる電路電流ＩＳ２は、前記第２の推進電動機５ｂ側に給電されると共に、前記電路スイッチ９を介して前記第１の推進電動機５ａ側にも給電される。

そして前記第１の電力変換装置６ａは、上述した如く給電される入力電流ＩＭ１を入力し、これを電力変換した出力電流Ｉｍ１を前記第１の推進電動機５ａに与えて該推進電動機５ａを回転駆動する。同様に前記第２の電力変換装置６ａは、上述した如く給電される入力電流ＩＭ２を入力し、これを電力変換した出力電流Ｉｍ２を前記第２の推進電動機５ｂに与えて該推進電動機５ｂを回転駆動する。この運転状態が２系統給電・２台電動機運転パターン（２Ｂ−２Ｍ）である。

ところで第１および第２の推進電動機５ａ,５ｂの一方に何等かの障害が発生した場合には、障害が生じた一方の推進電動機５ａ（５ｂ）の運転を停止し、他方の健全な１台の推進電動機５ｂ（５ａ）だけを運転する。障害が生じた推進電動機５ａ（５ｂ）の運転停止は、前記電動機制御装置１３による制御によってなされる。この運転状態が２系統給電・１台電動機運転パターン（２Ｂ−１Ｍ）である。

これに対して何等かの不具合が発生して前記第１および第２の給電電路４ａ,４ｂの一方に過電流が流れ、その給電電路４ａ（４ｂ）に介装された遮断器２ａ（２ｂ）がトリップ（遮断）した場合、他方の健全な給電電路４ｂ（４ａ）からだけの給電となる。そしてこの給電電路４ｂ（４ａ）から給電される電路電流ＩＳ２（ＩＳ１）は、前述したように第１および第２の推進電動機５ａ,５ｂ側にそれぞれ給電され、２台の推進電動機５ａ,５ｂが運転される。尚、前記遮断器２ａ,２ｂのトリップは、前記補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２がオフ（ｏｆｆ）となったことから検出される。この運転状態が１系統給電・２台電動機運転パターン（１Ｂ−２Ｍ）である。

また前述した如く第１および第２の給電電路４ａ,４ｂにそれぞれ介装された遮断器２ａ,２ｂの一方がトリップ（遮断）し、同時に第１および第２の推進電動機５ａ,５ｂの一方に何等かの障害が発生した場合、他方の健全な１台の推進電動機５ｂ（５ａ）だけを運転することになる。この場合、健全な給電電路４ａ（４ｂ）から、健全な推進電動機５ｂ（５ａ）側に対してだけ給電し、障害が生じた推進電動機５ａ（５ｂ）側への給電を停止するために、その組み合わせに応じて前記電路スイッチ９が遮断（開放）される。

具体的には第１の給電電路４ａから第１の推進電動機５ａ側にだけ給電する場合、或いは第２の給電電路４ｂから第２の推進電動機５ｂ側にだけ給電する場合には前記電路スイッチ９が遮断（開路）される。逆に第１の給電電路４ａから第２の推進電動機５ａ側にだけ給電する場合、或いは第２の給電電路４ｂから第１の推進電動機５ａ側にだけ給電する場合には前記電路スイッチ９は導通（閉路）状態に保たれる。このような運転状態が１系統給電・１台電動機運転パターン（１Ｂ−１Ｍ）である。
［推進電動機の推進特性］

ここで前記推進機Ｐを駆動する推進電動機装置の推進特性について説明する。図３は推進電動機装置の回転速度ｎと、該推進電動機装置の出力トルクＴおよび入力電流ＩＭの関係を示している。ちなみに電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２は一定であること、第１および第２の電力変換装置ＩＮＶ１，ＩＮＶ２並びに第１および第２の推進電動機Ｍ１，Ｍ２の効率を無視するならば、推進電動機装置の出力トルクＴは入力電流ＩＭに比例し、更に回転速度ｎの２乗に比例する［Ｔ ∝ ＩＭ ∝ ｎ^２］。

図３において０からａ点に至る実線で示す特性（フリーラン特性）Ａは、船舶が所定の速度で航行しているときにおける推進電動機装置（２台の推進電動機５ａ,５ｂ）の回転速度ｎと、その合計出力トルクＴ（入力電流ＩＭに比例）との関係を示している。そして２台の推進電動機５ａ,５ｂが同一特性を有するとすれば、各推進電動機５ａ,５ｂの分担特性、換言すれば電動機１台当たりの個々の推進電動機５ａ,５ｂの回転速度ｎと出力トルクＴとの関係は前記特性Ａの［１／２］、つまり図３において０からｂ点に至る実線で示す特性（フリーラン特性）Ｂとなる。

これらのフリーラン特性Ａ,Ｂにそれぞれ示されるように、２台または１台の推進電動機の出力トルクＴまたはその入力電流ＩＭを１００％から５０％に低減した場合、その回転速度ｎは１００％から７０％に低下する。逆に２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ７０％の回転速度で運転すれば、全体として１００％の出力トルクが得られ、またその合計入力電流ＩＭも１００％となる。

一方、図３において０からｅ点に至る破線で示す特性（デッドプル特性）Ｅは、船舶が停止状態にあるときに２台の推進電動機５ａ,５ｂを所定の回転速度で運転する際の回転速度ｎと合計出力トルクＴ（入力電流ＩＭに比例）との関係を示している。この場合における各推進電動機５ａ,５ｂの分担特性は、前記２台の推進電動機５ａ,５ｂが同一特性を有するとして前記特性Ｅの［１／２］、つまり図３において０からｆ点に至る破線で示す特性（デッドプル特性）Ｆとなる。

そしてデッドプル特性Ｅに示されるように、２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ７０％の回転速度で運転すれば、全体として１００％を超える出力トルクが得られるが、その合計入力電流ＩＭも１００％を大きく超え、過電流が発生する。従ってこの場合、過電流が発生しないようにするには、２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ略５０％の回転速度で運転する必要があることが示される。
［２系統給電および１系統給電時の基本動作］

さて前記電動機制御装置１３は、図３に示す推進電動機装置の推進特性に基づいて前記推進電動機５ａ,５bの運転をそれぞれ制御する。ちなみに２系統給電であるか、或いは１系統給電であるかは、前述した遮断器２ａ,２ｂの補助接点１２ａ,１２Ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２を検出することにより判定される。この判定は、前述した制御演算選択・判別部３２において実行される。

前記補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２が共にオン（ｏｎ）である場合、前記制御演算選択・判別部３２は２系統給電であると判定する。そして制御演算選択・判別部３２は、前記第１の電流制限設定器３６ａにより設定された電流制限設定信号ＩsＬmＡを選択して２系統給電の電流制限指令ＩsＬsを出力すると共に、２系統給電時における推進電動機５ａ,５ｂに対する回転速度上限信号ＮsＬを出力する。

このときの前述した制限動作については、電動機１台分当たりの図３に示すフリーラン特性Ｂにおいて回転速度が１００％となるｂ点での電流（電流上限）から所定の余裕αを見込んで設定した電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２（図３のレベルｇを参照）を用いて入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限を実行する。具体的には前記第１の電流制限設定器３６ａにより設定され、２台の推進電動機５ａ,５ｂに配分された前記電流制限設定値［ＩsＬmＡ×Ｋ］から所定の余裕αを見込んで設定した電流値［ＩsＬｍＡ×Ｋ＋α］を前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２として前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限を実行する。また回転速度ｎに対しては１００％を上限として運転制御する。

一方、前記補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２の一方がオフ（ｏｆｆ）である場合には、前記制御演算選択・判別部３２は１系統給電であると判定する。そして前記制御演算選択・判別部３２は、前記第２の電流制限設定器３６ｂにより設定された電流制限設定信号ＩsＬmＢを選択して１系統給電の電流制限指令ＩsＬs、および回転速度上限信号ＮsＬを出力する。この回転速度制限は、２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ駆動する電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が［１／２］、或いはその出力トルクＴが［１／２］となるように、その回転速度ｎを７０％に制限することにより実行される。

回転速度ｎを７０％に制限する理由は、前述したように推進電動機装置の入力電流ＩＭが該推進電動機装置の回転速度ｎの２乗に比例することから、２台の推進電動機５ａ,５ｂの各回転速度ｎをそれぞれ７０％に制限すれば、
０.７ｎ×０.７ｎ ∝ ０.５ＩＭ
となり、その入力電流ＩＭが略５０％（１／２）に制限されることによる。

またこの場合、１系統給電で２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ駆動する電力変換装置６ａ,６ｂに給電するので、健全な一方の給電電路４ａ（４ｂ）での電流上限を図３に示す前記フリーラン特性Ａのａ点に示す合計電流上限の１／２、つまり図３においてｃ点で示す電流に抑えることが必要となる。従って電動機１台当たりの電流上限は、図３に示す前記フリーラン特性Ｂのｄ点の電流となる。

そこで電動機１台分当たりの図３に示すフリーラン特性Ｂにおいて回転速度が７０％となるｄ点での電流（電流上限）から所定の余裕αを見込んで設定した電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２（図３のレベルｈを参照）を用いて前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限を実行する。具体的には前記第２の電流制限設定器３６ｂにより設定され、２台の推進電動機５ａ,５ｂに配分された前記電流制限設定値［ＩsＬmＢ×Ｋ］から所定の余裕αを見込んで設定した電流値［ＩsＬｍＢ×Ｋ＋α］を前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２として前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限を実行する。

また同時に電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を用いて前記電路電流ＩＳ１,ＩＳ２に対する電流制限を実行する。この電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２は、回転速度を７０％に制限した２台の推進電動機５ａ,５ｂへの給電を１系統給電で賄う必要があり、その給電負荷が増えることから、例えば電動機１台当たりの図３に示す前記ｂ点での電流値（電流上限）から所定の余裕β（＞α）を見込んだ電流値（図３のレベルｉを参照）として設定される。この結果、１系統給電時における電路電流は、前述した２系統給電時における電路電流と同じに保たれ、前記電路電圧ＶＤ１,ＶＤ２の低下が防止される。

ところで前述した２系統給電で２台の推進電動機５ａ,５ｂを運転中に一方の推進電動機５ａ（５ｂ）が故障した場合、前記制御演算選択・判別部３２は前記電力変換装置６ａ,６ｂからの故障信号ＦＬ１,ＦＬ２（停止信号Ｓt１,Ｓt２）を受けて前述した回転速度上限信号ＮsＬを出力する。この回転速度制限によって前記推進電動機５ａ（５ｂ）の回転速度ｎが７０％に制限され、前記電力変換装置６ａ（６ｂ）への入力電流ＩＭ１（ＩＭ２）が［１／２］に、或いはその出力トルクＴが［１／２］に制限される。この際、前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭが、前述したように前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２によって制限されている。従って上述した回転速度制限に先行して前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限が実行される。
［２系統給電、２電動機運転時の起動とその運転制御］

次に２系統給電で２台の推進電動機５ａ,５ｂを運転する際の起動時における運転制御について説明する。

前記回転速度設定器１４による回転速度設定値Ｎsを１００％とし、また前記加減速時間設定器２４に対する設定を急加減速（Ｆ；１００％）として２台の推進電動機５ａ,５ｂを起動すると、前記加減速指令Ｎs２は、前記差分器２１ａ,２１ｂにおいて実回転速度Ｎi１,Ｎi２と突き合わせられて前記速度調節器２２ａ,２２ｂによる回転速度フィードバック制御が行われる。そして２台の推進電動機５ａ,５ｂの特性が同一であるならば、前記制御演算選択・判別部３２は配分信号Ｋ１（＝０.５）,Ｋ２（＝０.５）を出力し、この配分比で配分した電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２によって前述したように前記電路電流ＩＳ１,ＩＳ２に対する電流制限が実行される。

具体的には前記電路電流制限器２６ａ,２６ｂによりトルク演算器２５ａ,２５ｂから出力される電流指令Ｉs１,Ｉs２に対する電路電流制限が実行される。また同時に前述した電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２に従って前記入力電流制限器２７ａ,２７ｂによる入力電流制限が実行される。そしてこの電路電流制限および入力電流制限の下で前述した入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対するフィードバック制御、および出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２に対するフィードバック制御が実行される。

この推進電動機装置の起動時（タイミングｔ０）には、前記２台の推進電動機５ａ,５ｂの合計として図３のデッドプル特性Ｅに示すトルクが発生し（電流が流れ）、推進電動機１台当たりに図３のデッドプル特性Ｆに示すトルクが発生する（電流が流れる）。このデッドプルトルク（電流）は、図３のフリーラン特性Ｂに示すトルク（電流）の略１６０％〜１７０％にも及ぶ。

このようなデッドプルトルク（電流）に対して前述した電流制限が掛けられるので、図４に示すように前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２に達したタイミングｔ１から、前記入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が上記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２のレベルで制限される。この結果、推進電動機５ａ,５ｂへの出力電流（駆動電流）Ｉｍ１,Ｉｍ２が抑えられるので該推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２は上記タイミングｔ１から漸増することになる。この際、前記加減速時間設定器２４により急加速指令（Ｆ）として求められていた加減速指令Ｎs２は、前記回転速度設定器１４により設定された回転速度設定値Ｎsを前記回転速度制限器２３にて回転速度制限した回転速度指令Ｎs１に到達した時点（タイミングｔ２）で制定される。

そして前記推進電動機５ａ,５ｂの起動に追従して船舶の速度（船速）が次第に早くなり、その船速が前記推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２に相当する速度に達すると（タイミングｔ３）、前記推進特性は前述したデッドプル特性からフリーラン特性に移行する。これに伴って前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が低下するので、前記電流制限が解除される。そして推進電動機５ａ,５ｂの回転速度ｎが回転速度指令Ｎs１に到達して安定し、これに伴って電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が安定すると（タイミングｔ４）、その推進特性はフリーラン特性に落ち着く。
［１系統給電、２電動機運転時の起動とその運転制御］

次に１系統給電で２台の推進電動機５ａ,５ｂを運転する際の起動時における運転制御について説明する。この１系統給電での運転は、前述したように前記遮断器２ａ,２ｂの補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２の一方がオフ（ｏｆｆ）であることから検出される。

この場合にも前記回転速度設定器１４による回転速度設定値Ｎsを１００％とし、また前記加減速時間設定器２４に対する設定を急加減速（Ｆ；１００％）として２台の推進電動機５ａ,５ｂを起動するが、前述したように前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２が［１／２］、或いはその出力トルクＴが［１／２］となるように、その回転速度ｎを７０％に制限する。つまり前記回転速度上限信号ＮsＬを７０％に設定して回転速度制限を実行する。

そしてこの場合には、前述したように前記電流制限設定器３６ｂにて設定された電流制限設定信号ＩsＬmＢを用いて前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２を決定し、前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２を制限する。具体的には電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２を用いて前記入力電流制限器２７ａ,２７ｂにより前記電流指令Ｉs１,Ｉs２に対する電流制限を実行し、入力電流ＩＭ１,ＩＭ２のフィードバック制御に用いる前記電流指令ＩsＬ１,ＩsＬ２を求める。

同時に前記電流制限設定器３６ｂにて設定された電流制限設定信号ＩsＬmＢを用いて電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）に対する電流制限信号ＩsＬｓを出力する。この電流制限信号ＩsＬｓによって、健全な１系統の給電電路４ａ（４ｂ）を介して給電される電流が、前述した２系統給電時の５０％に制限される。具体的には前記電流制限信号ＩsＬｓに従って前記電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）の上限を規定するための前記電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を前述したようにそれぞれ決定する。そして前記電路電流制限器２６ａ,２６ｂを用いて、前記トルク演算器２５ａ,２５ｂから出力される電流指令Ｉs１,Ｉs２に対して前記電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を上限とする電流制限を実行し、これによって健全に前記電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）の上限を規定する電路電流制限を実行する。

従って前記推進電動機５ａ,５ｂの駆動電流は、２系統給電時の５０％に制限されているので上述した電路電流制限および入力電流制限により１台当たり２５％（０.２５）に制限される。そしてこの電路電流制限および入力電流制限の下で前述した入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対するフィードバック制御、および出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２に対するフィードバック制御が実行される。

図５は上述した１系統給電で２台の推進電動機５ａ,５ｂを運転する際の起動時における運転制御の動作タイミングを示している。この図５に示すように１系統給電・２台電動機運転時においても、先に説明した２系統給電・２台電動機運転時と同様に電流制限と回転速度制限が実行されるが、前述したように電流制限のレベルが異なっている。そして電路電流に対する電流制限の［１／２］のレベルで２つの推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ駆動する電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限を実行することになる。
［２系統給電・２台電動機運転時に１系統の給電が停止したときの運転制御］

ところで前述した２系統給電・２台電動機運転中に何等かの理由により１系統の給電が停止したとき、例えば前記遮断器２ａ,２ｂの一方がトリップしたときには、健全な給電電路４ａ（４ｂ）に２倍の負荷が加わり、また電路電流も２倍に増加する。すると健全な給電電路４ａ（４ｂ）が過負荷・過電流となり、当該給電電路４ａ（４ｂ）に介装されている遮断器２ａ（２ｂ）もトリップする恐れがある。

このような不具合を回避するために本装置では、前述した回転速度指令Ｎs１の制限による減速制御と平行して、電路電流ＩＳ１,ＩＳ２の制限および入力電流ＩＭ１,ＩＭ２の制限を実行する。これらの電流制限は前記回転速度指令Ｎs１の制限制御に比較してその応答速度が速く、従って健全な給電電路４ａ（４ｂ）が過負荷・過電流となる前にその電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）を制限することが可能である。

しかしながら給電電路４ａ,４ｂの給電点Ｓ１,Ｓ２よりも下流側で２系統給電から１系統給電に移行したことを検出することは不可能である。何故ならば前記推進電動機５ａ,５ｂは、前述したように回転速度指令Ｎs１（Ｎs２）に追従して回転速度制御がなされており、前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２および出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２は、前記電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）の変化には追従しないからである。

そこで本装置においては前記補助接点１２ａ,１２ｂの出力信号ＡＸ１,ＡＸ２の一方がオフ（ｏｆｆ）となったことから前記遮断器２ａ（２ｂ）のトリップを検出すると共に、前記各給電電路４ａ,４ｂにそれぞれ介装された電流検出器３ａ,３ｂによりそれぞれ検出される電路電流ＩＳ１,ＩＳ２の一方がゼロ［０Ａ］になったことから前記遮断器２ａ（２ｂ）のトリップを検出している。そして図６にその動作タイミングを示すように、遮断器２ｂ（２ａ）のトリップを検出したタイミングｔ２において前述した回転速度制限制御および電流制限制御を開始する。

具体的には前記回転速度上限信号ＮsＬを用いて回転速度指令Ｎs１を７０％に制限する回転速度制限制御を実行し、同時に前記電流制限信号ＩsＬｓを用いて電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）を［１／２］に制限する電流制限制御を実行する。この電流制限制御は、健全な１系統の給電電路４ａ（４ｂ）に流れる電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）が、前述したように２系統給電時の電路電流ＩＳ１（ＩＳ２）の［１／２］となるように、前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２を２５％（０.２５）に制限する。

即ち、図６に示すように、例えば第２の給電電路４ｂに介装された遮断器２ｂがトリップすると（タイミングｔ１）、該第２の給電電路４ｂに流れる電流が減少し、これに伴って第１の給電電路４ａに流れる電流が増加する。そして遮断器２ｂのトリップから制御動作の遅れ時間を経たタイミングｔ２において前述した制限制御が開始されると、前述した電流制限によって第１の給電電路４ａに流れる電流が減少し、その制限値まで低下したタイミングｔ４において電流制限動作が制定する。

また同時に回転速度上限信号ＮsＬに基づく前記回転速度指令Ｎs１の制限により前記加減速指令Ｎs２は前記加減速時間設定器２４により設定された時間特性に従って減少する。そして前記加減速指令Ｎs２は、回転速度制限された回転速度指令Ｎs１と等しくなるイミングｔ４において制定する。このとき船舶の慣性作用により前記各推進電動機５ａ,５ｂの実回転速度Ｎi１,Ｎi２は徐々に低下し、実回転速度Ｎi１,Ｎi２が前記加減速指令Ｎs２まで減少した（接近した）タイミングｔ５において電流制限制御が解除される。

その後、推進電動機５ａ,５ｂの推進特性がフリーラン状態に達すると（タイミングｔ６）、前述した加減速指令Ｎs２に基づく回転速度制御が実行される。尚、７０％以下の回転速度で給電電路４ａ,４ｂの一方の遮断器２ｂ（２ａ）がトリップした場合には、上述した回転速度および電流に対する制限指令自体は発せられるが、回転速度Ｎi１,Ｎi２、電路電流ＩＨ１,ＩＨ２、および入力電流ＩＭ１,ＩＭ２の何れもが、その制限値以内であるので、制限動作が実行されることなく運転が継続される。
［２系統給電・２台電動機運転時に１台の電動機の運転が停止したときの運転制御］

さて２系統給電・２台電動機運転時に１台の推進電動機の運転が停止した場合には、前記電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２、または出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２、若しくは前記停止信号Ｓt１,Ｓt２から運転停止した推進電動機５ａ,５ｂを判定する。そして健全な推進電動機５ａ（５ｂ）に対して、その回転速度指令Ｎs１を７０％に制限して回転速度制限を実行する。

この際、健全な推進電動機５ａ（５ｂ）側の電力変換装置６ａ（６ｂ）の入力電流ＩＭ１（ＩＭ２）に対しては、既に前述した電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２によって電流制限が掛けられているので、該推進電動機５ａ（５ｂ）は支障なく運転継続される。また回転速度制御は、前述した加減速時間設定器２４により設定された時間特性を経て実行される。この制御動作は２系統給電で１台の電動機だけを運転する際にも、同様にして実行される。
［給電電路の電圧低下防止］

次に給電電路４ａ,４ｂの電圧低下防止について説明する。
前述した特許文献１には、電力変換装置６ａ,６ｂの入力電圧（受電端電圧）が規定値まで低下したとき、推進電動機５ａ,５ｂを駆動する前記電力変換装置６ａ,６ｂを回転速度制御から受電端電圧制御に切り替えて運転することで給電電路４ａ,４ｂの電圧低下を防止する技術が紹介される。また前述した特許文献２には、前記推進電動機５ａ,５ｂの入力電流を低減制御することで給電電路４ａ,４ｂの電圧低下を防止する技術が紹介される。

本装置は、基本的には前記各特許文献１,２にそれぞれ紹介される技術に立脚するが、特に前述したように回転速度指令Ｎs１、電路電流ＩＳ１,ＩＳ２、および電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流ＩＭ１,ＩＭ２の上限をそれぞれ制限することで、前記給電電路４ａ,４ｂの電圧低下を防止することを特徴としている。具体的には前記電圧検出器１０ａ,１０ｂにて検出される電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２と、予め設定した電圧制限値ＶsＬとを前記制御演算選択・判別部３２において比較する。そして、前記制御演算選択・判別部３２は、前記電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２が前記電圧制限値ＶsＬよりも低下しないように、前記回転速度上限信号ＮsＬを出力すると共に前記電流制限信号ＩsＬｓを出力する。

この結果、前記回転速度上限信号ＮsＬによって前述した回転速度制限が実行され、また前記電流制限信号ＩsＬｓをトルク配分した電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２により前述した電路電流制限および入力電流制限が同時に実行される。この場合、制御応答速度が速い電流制限動作が先行して実行され、その後、前記加減速時間設定器２４により設定された時間特性を経て回転速度制御が実行される。尚、前記電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２の低下の速度が遅い場合には、該電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２の低下に追従して回転速度制御が実行される。
［２系統給電・２台電動機運転時における出力トルクの分担］

ところで同軸に配置された前記第１および第２の推進電動機５ａ,５ｂの出力トルクＴは、その最大出力トルクの５０％［１／２］を上限として分担し、それぞれ任意に設定することが可能である。図７は第１の推進電動機５ａの出力トルクＴを５０％に設定し（Ｋ１＝０.５）とし、第２の推進電動機５ｂの出力トルクＴを０〜５０％に変化させたとき（Ｋ２＝０〜０.５）の推進特性を示している。

尚、図７において特性Ｘは、２台の推進電動機５ａ,５ｂの合計出力トルクＴの推進特性を示しており、また特性Ｙは１台の推進電動機５ａ（５ｂ）の出力トルクＴの推進特性を示している。また特性Ｙ１〜Ｙ５は推進電動機５ｂの出力トルクＴを４０％,３０％,２０％,１０％,０％（運転停止）に設定したときの推進特性をそれぞれ示している。ここで特性Ｘにおける点ｘ１は２系統給電・２電動機運転時の上限であり、点ｘ２は１系統給電・２電動機運転時の上限である。また特性Ｙにおける点ｙ１は２系統給電・１電動機運転時の上限であり、点ｙ２は１系統給電・１電動機運転時の上限である。

この推進特性Ｘ,Ｙに示されるように２系統給電・２電動機運転の場合には、推進電動機５ａ,５ｂの１台当たりの上限電流は５０％となり、その回転速度ｎの上限は７０％となる。また１系統給電・２電動機運転の場合には、推進電動機５ａ,５ｂの１台当たりの上限電流は２５％となり、その回転速度ｎの上限は約５０％となる。

従ってトルク配分信号Ｋ１,Ｋ２を［０.５：０〜０.５］として設定したとき、２系統給電・２電動機運転の場合には２台の推進電動機５ａ,５ｂの出力トルクを［０.５：０〜０.５］として配分し、また１系統給電・２電動機運転の場合には２台の推進電動機５ａ,５ｂの出力トルクを［０.２５：０〜０.２５］として配分すれば、過負荷・過電流を招来することなく前記２台の推進電動機５ａ,５ｂを運転することが可能となる。この際、前述したように前記トルク配分信号Ｋ１,Ｋ２に応じて前記電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２を設定して電路電流ＩＳ１,ＩＳ２を制限し、また前記電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２を設定して入力電流ＩＭ１,ＩＭ２を制限すれば良い。
［監視・表示］

ここで前記監視表示装置３８について説明する。
この監視表示装置３８は、回転速度の制限動作状態、給電電路４ａ,４ｂの電流制限動作状態、電力変換装置６ａ,６ｂの入力電流制限動作状態、および電力変換装置６ａ,６ｂの出力電流状態（推進電動機５ａ,５ｂの駆動電流状態）をそれぞれ表示し、オペレータによる動作状態の監視に供する役割を担う。

具体的には監視表示装置３８は、２系統給電状態／１系統給電状態を表示すると共に、前述した回転速度設定値Ｎs、回転速度上限信号ＮsＬ、回転速度指令Ｎsi１,Ｎsi２、および実回転速度Ｎi１,Ｎs２を回転速度の制限動作状態を示す情報として表示し、同時に前記電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２、電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２、実入力電流ＩＭ１,ＩＭ２、出力電流Ｉｍ１,Ｉｍ２、実電路電流ＩＳ１,ＩＳ２、および電路電圧ＶＭ１,ＶＭ２をそれぞれ表示する。

これらの情報の表示により、２系統給電／１系統給電の状態と２台の推進電動機５ａ,５ｂの運転状態から前述した運転パターンを監視することが可能となる。また前記回転速度の制限動作状態、電路電流ＩＳ１,ＩＳ２の制限動作状態、および入力電流ＩＭ１,ＩＭ２の制限動作状態から、例えば回転速度１００％出の起動時における図４の動作タイミング図に示す運転制御の動作状態や、１系統給電時における図５の動作タイミング図に示す起動時の運転制御の動作状態を監視することが可能となる。更には遮断器２ａ,２ｂの一方の作動に伴って２系統給電から１系統給電に切り替わったときの、図６の動作タイミング図に示す運転制御の動作状態を監視することが可能となる。また２台の推進電動機５ａ,５ｂの出力トルクＴの配分を変更したときの状態についても表示し、その状態を監視することが可能となる。

以上説明したように本装置によれば、２系統の給電電路４ａ,４ｂと２台の推進電動機５ａ,５ｂをそれぞれ駆動する電力変換装置６ａ,６ｂの運転状態に応じて、図８に示すように運転パターンを判定し、判定した運転パターンに応じて電路電流ＩＳ１,ＩＳ２、入力電流ＩＭ１,ＩＭ２をそれぞれ決定し、電路電流ＩＳ１,ＩＳ２に対する電流制限信号ＩsＬs１,ＩsＬs２および入力電流ＩＭ１,ＩＭ２に対する電流制限信号ＩsＬＭ１,ＩsＬＭ２をそれぞれ設定して回転速度ｎの上限を規定することができるので、過負荷・過電流の発生を確実に防止することができる。特に給電電路４ａ,４ｂを流れる電路電流ＩＳ１,ＩＳ２を制限することで、電力変換装置６ａ,６ｂの動作状態に拘わることなく逸早く過電流の発生を防止することができるので、蓄電池１ａ,１ｂの不本意な性能低下（電池電圧の低下）を確実に防ぎ、電気推進船舶の安全航行を確保することができる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ａ,１ｂ 第１および第２の蓄電池（バッテリ；Ｂ１,Ｂ２）
２ａ,２ｂ 第１および第２の遮断器（ＣＢ１,ＣＢ２）
３ａ,３ｂ 第１および第２の電流検出器（シャント抵抗；ＳＨ１, ＳＨ２）
４ａ,４ｂ 第１および第２の給電電路
５ａ,５ｂ 第１および第２の推進電動機（モータ；Ｍ１,Ｍ２）
６ａ,６ｂ 第１および第２の電力変換装置（インバータ；ＩＮＶ１,ＩＮＶ２）
７ａ,７ｂ 第３および第４の電流検出器（シャント抵抗；ＳＨ３, ＳＨ４）
８ａ,８ｂ 第５および第６の電流検出器（カレントトランス；ＣＴ１,ＣＴ２）
９ 電路スイッチ（ＳＷＬＣ）
１０ａ,１０ｂ 第１および第２の電圧検出器（ＶＤ１,ＶＤ２）
１１ａ,１１ｂ 第１および第２の回転速度検出器（ＴＤ１,ＴＤ２）
１２ａ,１２ｂ 第１および第２の補助接点（ＡＸ１,ＡＸ２）
１３ 電動機制御装置
１４ 回転速度設定器（ＶＲＮ）
２１ａ,２１ｂ 差分器
２２ａ,２２ｂ 速度調節器（ＡＳＲ１,ＡＳＲ２）
２３ 回転速度制限器（ＬＭＮ）
２４ 加減速時間設定器
２５ａ,２５ｂ トルク演算器（Ｔ１,Ｔ２）
２６ａ,２６ｂ 電路電流制限器（ＬＩＳ１,ＬＩＳ２）
２７ａ,２７ｂ 入力電流制限器（ＬＩＭ１,ＬＩＭ２）
２８ａ,２８ｂ 差分器
２９ａ,２９ｂ 電流調節器（ＡＣＲ１,ＡＣＲ２）
３０ａ,３０ｂ 差分器
３１ａ,３１ｂ 電流調節器（ＡＣＲ３,ＡＣＲ４）
３２ 制御演算選択・判別部
３３ 配分設定器
３４ 配分器
３５ 電流制限設定・選択器
３６ａ,３６ｂ 第１および第２の電流制限設定器（ＶＲＬ１ＭＡ,ＶＲＬ１ＭＢ）
３７ 電圧制限設定器（ＶＲＬs）

Claims (7)

1. 第１の遮断器を介して第１の蓄電池に接続された第１の給電電路と、
   第２の遮断器を介して第２の蓄電池に接続された第２の給電電路と、
   同軸に配置されて推進機の主軸に連結された第１および第２の推進電動機と、
   前記第１および第２の給電電路の少なくとも一方を介して給電され、速度指令に基づいて前記第１および第２の推進電動機の回転速度をそれぞれ制御する第１および第２の電力変換装置と、
   前記第１および第２の給電電路間に設けられて前記第１および第２の電力変換装置への給電経路を切り替える電路スイッチと、
   前記第１および第２の給電電路における前記電路スイッチの上流側に設けられて前記第１および第２の給電電路にそれぞれ流れる給電電路電流を検出する第１および第２の電流検出器、並びに前記第１および第２の電力変換装置にそれぞれ給電される電力変換装置入力電流を検出する第３および第４の電流検出器と、
   前記第１および第２の遮断器の動作状態、前記第１および第２の電力変換装置の動作状態、並びに前記第１および第２の電流検出器により検出される給電電路電流から運転パターンを判定し、判定した運転パターンに応じて前記第１および第２の推進電動機の回転速度を制限すると共に、前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限する電動機制御装置と
   を具備したことを特徴とする推進電動機装置。
2. 前記第１および第２の電力変換装置は、前記第１および第２の推進電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置出力電流を検出する第５および第６の電流検出器を備え、
   前記電動機制御装置は、前記第５および第６の電流検出器によりそれぞれ検出される電力変換装置出力電流に従って前記第１および第２の推進電動機をフィードバック制御して前記第１および第２の推進電動機の回転速度を制御するものである請求項１に記載の推進電動機装置。
3. 前記電動機制御装置は、回転速度設定器により設定された回転速度指令の上限を制限して前記推進電動機の回転速度を制限すると共に、上記回転速度指令に応じて生成されて前記第１および第２の電力変換装置の動作を制御する電流指令の上限を制限して前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限するものである請求項１に記載の推進電動機装置。
4. 前記電動機制御装置による制限動作は、前記推進電動機の回転速度と該推進電動機の出力トルクとの関係に基づいて、前記第１および第２の推進電動機の停止から運転状態への移行過程、前記第１または第２の遮断器のトリップ時、並びに運転パターンの切り替え時における前記回転速度の上限と前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流の上限をそれぞれ制限して、過負荷および過電流の発生を防止するものである請求項１に記載の推進電動機装置。
5. 請求項１または２に記載の推進電動機装置において、
   更に前記第１および第２の給電電路の電圧をそれぞれ検出する第１および第２の電圧検出器を備え、
   前記電動機制御装置は、前記第１および第２の電圧検出器により検出される給電電路電圧が規定値に低下したとき、前記第１および第２の推進電動機の回転速度の上限を制限すると共に、前記給電電路電流および前記電力変換装置入力電流をそれぞれ制限して前記給電電路電圧の更なる低下を防止することを特徴とする推進電動機装置。
6. 請求項１または２に記載の推進電動機装置において、
   更に前記第１および第２の推進電動機に対する運転パターン、回転速度制限動作状態、および前記各電流に対する電流制限動作状態を表示する表示装置を備えることを特徴とする推進電動機装置。
7. 前記回転速度制限動作状態は、回転速度指令、回転速度制限値、および前記推進電動機の実回転速度からなり、前記電流制限動作状態は、電流制限信号と前記電力変換装置の入力電流および出力電流、並びに給電電路電圧からなる請求項６に記載の推進電動機装置。

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