JP2015227110A - Ship propulsion system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize low fuel consumption by achieving both a revolving speed control and the leveling of a fuel supply quantity in a hybrid ship propulsion system.SOLUTION: A ship propulsion system 100 comprises: a revolving speed controller 22 computing a fuel supply quantity command value to a main engine 1 so as to make the revolving speed of the main engine 1 close to a main-engine-revolving-speed set value; a fuel supply unit 23 supplying fuel to the main engine 1 in response to the fuel-supply-quantity command value; an electric power corrector 24 computing an electric-power-correction command value to a motor-generator 3 so that electric power generated by a main generator decreases or electric power generated by the motor-generator 3 increases when the fuel-supply-quantity command value increases, and so that the electric power generated by the main generator increases or the electric power generated by the motor-generator 3 decreases when the fuel-supply-quantity command value decreases; and a motor-generator controller 25 controlling the motor-generator 3 in response to the electric-power-correction command value.

Description

本発明は、船舶の推進システムに関する。   The present invention relates to a ship propulsion system.

近年、原油価格の高騰や地球温暖化の観点から船舶の燃料費の削減要求が一層高まっている。非特許文献1には、船舶の推進システムにおいて、回転数制御よりもフューエルインデックス制御(燃料供給量を一定とする制御)または出力制御(主機出力を一定とする制御)の方が低燃費であることが開示されている。すなわち、主機の回転数の変動を多少許容しても、燃料供給量または出力を一定とした方が低燃費となる。   In recent years, there has been an increasing demand for reducing fuel costs for ships from the viewpoint of soaring crude oil prices and global warming. Non-Patent Document 1 discloses that in a marine vessel propulsion system, fuel index control (control that keeps the fuel supply amount constant) or output control (control that keeps the main engine output constant) has lower fuel consumption than rotation speed control. It is disclosed. That is, even if the fluctuation of the rotational speed of the main engine is allowed to some extent, the fuel consumption becomes lower when the fuel supply amount or output is constant.

最近、燃費削減効果の高いハイブリッド式の船舶推進システムが注目されている。この船舶推進システムは、動力源としてディーゼルエンジン等を含む主機と、電動発電機を備える。特許文献1には、主機とプロペラを接続する軸の歪み量または回転数にしたがって、電動発電機の電力を制御することにより、回転数制御を行いながら主機の負荷変動を抑制する技術が開示されている。   Recently, a hybrid type ship propulsion system having a high fuel consumption reduction effect has attracted attention. This ship propulsion system includes a main engine including a diesel engine as a power source and a motor generator. Patent Document 1 discloses a technique for controlling load fluctuations of the main machine while performing the rotation speed control by controlling the electric power of the motor generator according to the distortion amount or the rotation speed of the shaft connecting the main machine and the propeller. ing.

特開2013−052704号公報JP2013-052704A

“CO2削減を目指した舶用ディーゼルエンジン主機の新制御システムの開発”,三井造船技報,No.203,2011“Development of a new control system for marine diesel engines aimed at reducing CO2 emissions”, Mitsui Engineering & Shipbuilding Technical Report, No. 203, 2011

しかしながら、非特許文献1には、荒天時には過速度防止のために回転数制御を使用することが必要であることも示されている。従って、主機の燃費削減には回転数制御と燃料供給量の平準化との両立が望まれている。   However, Non-Patent Document 1 also shows that it is necessary to use the rotational speed control in order to prevent overspeed during stormy weather. Therefore, to reduce the fuel consumption of the main engine, it is desired to achieve both rotation speed control and fuel supply leveling.

一方、特許文献1の技術においては以下の問題がある。すなわち、歪み量を用いる場合には、歪み量は主機の出力トルク、プロペラ負荷トルク、電動発電機のトルクの影響を受ける。例えば電動発電機がパワマネジメント制御によって変動した場合にも歪み量は変動するため、無用な電動発電機の電力制御が行われることになる。また、回転数を用いる場合には、回転数は主機の回転数制御の影響を受ける。主機の回転数制御の応答性が優れている場合、回転数の変化は検出されにくくなり、結果として電動発電機の電力を調整することも困難となる。   On the other hand, the technique of Patent Document 1 has the following problems. That is, when the distortion amount is used, the distortion amount is affected by the output torque of the main engine, the propeller load torque, and the torque of the motor generator. For example, even when the motor generator varies due to power management control, the amount of distortion also varies, so that unnecessary power control of the motor generator is performed. Further, when the rotation speed is used, the rotation speed is affected by the rotation speed control of the main machine. When the responsiveness of the rotational speed control of the main machine is excellent, it is difficult to detect a change in the rotational speed, and as a result, it becomes difficult to adjust the electric power of the motor generator.

つまり、歪み量を利用する場合は主機の出力変動を正確に反映した制御が困難であり、回転数を利用する場合は回転数制御によって電動発電機の電力制御が阻害される問題があった。   That is, when the distortion amount is used, it is difficult to perform control that accurately reflects the output fluctuation of the main engine, and when the rotational speed is used, there is a problem that the power control of the motor generator is hindered by the rotational speed control.

そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド式の船舶推進システムにおいて回転数制御と燃料供給量の平準化との両立を図り、低燃費を実現することを第1の目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and in a hybrid marine vessel propulsion system, it is possible to achieve both low speed control and leveling of the fuel supply amount, and to realize low fuel consumption. The first purpose.

また、回転数制御と電力制御の両立を図ることを第2の目的とする。   A second object is to achieve both rotational speed control and power control.

上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係る船舶の推進システムは、主機(推進用主機)と、主発電機と、電動発電機と、船内母線と、プロペラとを有し、前記プロペラは前記主機と前記電動発電機に動力伝達可能に接続され、前記船内母線は前記主発電機と前記電動発電機に電気的に接続されている船舶の推進システムであって、前記主機の回転数を主機回転数指令値に近づけるように、前記主機の燃料供給量指令値を演算する回転数制御器と、前記燃料供給量指令値にしたがって燃料を前記主機に供給する燃料供給器と、前記燃料供給量指令値の増加時には発電電力が減少または電動電力が増加し、前記燃料供給量指令値の減少時には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の電力補正指令値を演算する電力補正器と、前記電力補正指令値にしたがって前記電動発電機を制御する電動発電機制御器と、を備える。   In order to solve the above problems, a marine vessel propulsion system according to an aspect of the present invention includes a main engine (propulsion main machine), a main generator, a motor generator, an inboard bus, and a propeller. The propeller is connected to the main engine and the motor generator so that power can be transmitted, and the inboard bus is a ship propulsion system electrically connected to the main generator and the motor generator. A rotation speed controller that calculates a fuel supply amount command value of the main engine so that the rotation speed approaches the main engine rotation speed command value; a fuel supply device that supplies fuel to the main machine according to the fuel supply amount command value; When the fuel supply amount command value increases, the generated power decreases or the electric power increases, and when the fuel supply amount command value decreases, the electric power correction command value of the motor generator increases so that the generated power increases or the electric power decreases. Calculate It comprises a power compensator, and a motor generator controller for controlling the electric generator in accordance with said power correction command value.

上記構成により、燃料供給量指令値の増加時又は減少時に電動発電機によって主機の負荷が減少又は増加するので、回転数が主機回転数指令値により近づき、燃料供給量の変化が小さくなって、燃費が改善する。燃料供給量指令値を用いるため、パワマネジメント制御の影響を受けることもなく、且つ主機の回転数制御の応答性が良くても問題なく適用できる。   With the above configuration, when the fuel supply amount command value is increased or decreased, the load of the main engine is decreased or increased by the motor generator, so that the rotational speed approaches the main engine rotational speed command value, and the change in the fuel supply amount becomes small. Fuel consumption improves. Since the fuel supply amount command value is used, the fuel supply amount command value is not affected by the power management control, and can be applied without any problem even if the responsiveness of the main engine speed control is good.

前記船舶の推力需要及び前記船舶の電力需要と前記主機の推力供給能力及び前記主発電機の電力供給能力とをそれぞれ比較し、電力と推力の過不足を調整するように、前記電動発電機が電動または発電する電力配分指令値を演算する電力管理器を更に備え、
前記電動発電機制御器は、前記電力補正指令値と前記電力配分指令値とを加算して電力指令値を算出し、前記電力指令値にしたがって前記電動発電機を制御してもよい。
The motor generator is configured so as to compare power demand and thrust excess and deficiency by comparing the ship thrust demand and the ship power demand with the main engine thrust supply capacity and the main generator power supply capacity, respectively. A power management unit for calculating a power distribution command value for electric or power generation;
The motor generator controller may calculate a power command value by adding the power correction command value and the power distribution command value, and control the motor generator according to the power command value.

上記構成により、船舶のパワマネジメント制御との両立を図ることができる。   With the above configuration, compatibility with ship power management control can be achieved.

前記燃料供給量指令値を入力値とする第1ハイパスフィルタを有し、前記電力補正器は、前記第1ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の電力補正指令値を演算してもよい。   A first high-pass filter having the fuel supply amount command value as an input value, and the power corrector decreases the generated power or increases the electric power when the output value of the first high-pass filter is positive; In the negative case, the power correction command value of the motor generator may be calculated so that the generated power increases or the electric power decreases.

上記構成により、燃料供給量指令値の変動成分のみを抽出し、電動発電機の制御を好適に実現することができる。また、燃料供給量指令値の変動成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   With the above configuration, only the fluctuation component of the fuel supply amount command value can be extracted, and the motor generator can be suitably controlled. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the fluctuation component of the fuel supply amount command value.

前記燃料供給量指令値を入力値とする第1ハイパスフィルタと、前記主機回転数指令値を入力値とする第2ハイパスフィルタを有し、前記電力補正器は、前記第1ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の第1電力補正指令値を演算し、前記第2ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の第2電力補正指令値を演算し、前記第1電力補正指令値と前記第2電力補正指令値の加算値を電力補正指令値としてもよい。   A first high-pass filter that uses the fuel supply amount command value as an input value; and a second high-pass filter that uses the main engine speed command value as an input value, and the power corrector outputs an output value of the first high-pass filter. The first power correction command value of the motor generator is calculated so that the generated power is decreased or the electric power is increased when is positive, and the generated power is increased or the electric power is decreased when the negative is negative, When the output value of the second high-pass filter is positive, the generated power decreases or increases the electric power, and when the output value is negative, the second power correction of the motor generator increases so that the generated power increases or the electric power decreases. A command value may be calculated, and an addition value of the first power correction command value and the second power correction command value may be used as a power correction command value.

上記構成により、主機回転数指令値の増加時または減少時に電動発電機によって主機の負荷を減少又は増加させるので、回転数が主機回転数指令値により近づき、燃料供給量の変化が小さくなって、燃費がさらに向上する。また、主機回転数指令値の変動成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   With the above configuration, when the main engine speed command value is increased or decreased, the load of the main engine is reduced or increased by the motor generator, so that the rotation speed approaches the main engine speed command value, and the change in the fuel supply amount becomes smaller. Fuel consumption is further improved. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the fluctuation component of the main engine speed command value.

前記燃料供給量指令値を入力値とするローパスフィルタを有し、前記燃料供給器は、前記ローパスフィルタの出力値にしたがって燃料を主機に供給してもよい。   A low-pass filter having the fuel supply amount command value as an input value may be provided, and the fuel supplier may supply fuel to the main engine according to an output value of the low-pass filter.

上記構成により、ローパスフィルタによって、主機の燃料供給量の変化をさらに小さくすることができるので、燃料供給量をより一定に近づけることができる。また、燃料供給量指令値の低周波成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   With the above configuration, the change in the fuel supply amount of the main engine can be further reduced by the low-pass filter, so that the fuel supply amount can be made more constant. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the low frequency component of the fuel supply amount command value.

前記船内母線または前記船内母線と前記電動発電機との間の電路に電力貯蔵装置が接続され、前記電力補正指令値が発電を表す場合は充電し、電動を表す場合は放電するように制御する電力貯蔵装置制御器を更に有してもよい。   A power storage device is connected to the inboard bus or an electrical path between the inboard bus and the motor generator, and is controlled so that charging is performed when the power correction command value represents power generation, and discharging is performed when representing power generation. You may further have a power storage device controller.

上記構成により、電動発電機の電力補正指令値に沿って電力貯蔵装置の充放電を行うので、系統の周波数・電圧変動を抑制することができる。   With the above configuration, the power storage device is charged and discharged according to the power correction command value of the motor generator, so that frequency and voltage fluctuations of the system can be suppressed.

本発明によれば、ハイブリッド式の船舶推進システムにおいて回転数制御と燃料供給量の平準化との両立を図り、低燃費を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, coexistence with rotation speed control and the equalization of a fuel supply amount can be aimed at in a hybrid type ship propulsion system, and a low fuel consumption can be implement | achieved.

本発明の第1実施形態に係る船舶推進システムのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the ship propulsion system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1の船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system of FIG. 本発明の第2実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 5th embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 6th embodiment of the present invention. プロペラ負荷の変動に対する各指令値の時間変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically a time change of each command value to change of propeller load. 本発明の第7実施形態に係る船舶推進システムの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the ship propulsion system concerning a 7th embodiment of the present invention. 本発明の第8実施形態に係る船舶推進システムのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the ship propulsion system which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態に係る船舶推進システムのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the ship propulsion system which concerns on 9th Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or it corresponds through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
[構成]
図1は、本発明の実施形態に係る船舶推進システム100のハードウェア構成を示すブロック図である。図1に示すように、船舶推進システム100は、主機1と、主発電機2と、電動発電機3と、船内母線4と、プロペラ5を備える。太線は機械的接続を示し、細線は電気配線を示している。
(First embodiment)
[Constitution]
FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a ship propulsion system 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ship propulsion system 100 includes a main engine 1, a main generator 2, a motor generator 3, an inboard bus 4, and a propeller 5. Thick lines indicate mechanical connections, and thin lines indicate electrical wiring.

主機1は推進器としてのプロペラ5を駆動する主動力源である。本実施の形態では、主機1は例えば重油やLNGを燃料としてプロペラを駆動するディーゼルエンジンである。主機1はその他の動力源(例えばガスタービン、ガスエンジン、蒸気タービン)でもよい。このディーゼルエンジンの回転軸が減速装置8を介してプロペラ5に動力伝達可能に接続され、プロペラ5を駆動する。   The main machine 1 is a main power source that drives a propeller 5 as a propulsion device. In the present embodiment, the main engine 1 is a diesel engine that drives a propeller using, for example, heavy oil or LNG as fuel. The main engine 1 may be another power source (for example, a gas turbine, a gas engine, or a steam turbine). The rotating shaft of the diesel engine is connected to the propeller 5 via the speed reducer 8 so that power can be transmitted, and the propeller 5 is driven.

主発電機2は、例えばディーゼルエンジンまたはその他の動力源(例えばガスタービン、ガスエンジン、蒸気タービン)と発電機を回転軸で接続した装置であり、動力源の回転軸の回転により発電機を駆動して発電するように構成されている。主発電機2により発電された電力は、船内母線4から船内電力系統に給電される。主発電機2は船内母線4を介して電力変換装置6に接続されている。本実施の形態では、電力変換装置6は、船内母線4に接続された電力変換装置6aと、電動発電機3に接続された電力変換装置6bからなる。電力変換装置6a及び6bは、直流中間部を介して接続され、発電状態と電動状態の双方向で動作する。電力変換装置6は、発電状態では、電動発電機3から電力が供給されて船内電力系統にこの電力を供給し、電動状態では主発電機2により発電された電力が船内電力系統から供給されてこの電力を電動発電機3に供給するように構成されている。   The main generator 2 is a device in which, for example, a diesel engine or other power source (for example, a gas turbine, a gas engine, a steam turbine) and a generator are connected by a rotating shaft, and the generator is driven by the rotation of the rotating shaft of the power source. And is configured to generate electricity. The electric power generated by the main generator 2 is fed from the inboard bus 4 to the inboard power system. The main generator 2 is connected to the power converter 6 via the inboard bus 4. In the present embodiment, the power converter 6 includes a power converter 6 a connected to the inboard bus 4 and a power converter 6 b connected to the motor generator 3. The power converters 6a and 6b are connected via a direct current intermediate part and operate in both directions of a power generation state and an electric state. In the power generation state, the power converter 6 is supplied with power from the motor generator 3 and supplies this power to the inboard power system. In the electric state, the power generated by the main generator 2 is supplied from the inboard power system. This electric power is configured to be supplied to the motor generator 3.

電動発電機3は、制御装置10からの信号に基づいて発電機又は電動機として動作する。電動発電機3は発電機として動作する場合には、主機1から減速装置8を介して伝達される動力により発電した電力を船内母線4に供給する。電動発電機3は電動機として動作する場合には、主発電機2により発電された電力により発生した動力でプロペラ5を駆動する。本実施の形態では、電動発電機3は、回転軸が減速装置8を介してプロペラ5に機械的に接続され、電力変換装置6を介して船内母線4に電気的に接続されている。   The motor generator 3 operates as a generator or an electric motor based on a signal from the control device 10. When the motor generator 3 operates as a generator, the motor generator 3 supplies electric power generated by the power transmitted from the main engine 1 via the speed reducer 8 to the inboard bus 4. When the motor generator 3 operates as an electric motor, the propeller 5 is driven by the power generated by the electric power generated by the main generator 2. In the present embodiment, the motor generator 3 has a rotating shaft mechanically connected to the propeller 5 via the speed reducer 8 and electrically connected to the inboard bus 4 via the power converter 6.

プロペラ5は、主機1及び電動発電機3の一方又は双方により駆動される。本実施の形態では、プロペラ5は、減速装置8を介して主機1と電動発電機3に動力伝達可能に接続されている。   The propeller 5 is driven by one or both of the main engine 1 and the motor generator 3. In the present embodiment, the propeller 5 is connected to the main engine 1 and the motor generator 3 via the speed reducer 8 so that power can be transmitted.

船内母線4は、主発電機2又は電動発電機3からの電力を船内電力系統に伝送する。本実施の形態では、船内母線4は、主発電機2と電力変換装置6と電力貯蔵装置9とに電気的に接続されている。ここでは船内母線4に伝送された電力は電力貯蔵装置9に供給されて充電電力として蓄えられる。この電力貯蔵装置9は、通常、充放電可能な二次電池またはキャパシタから構成され、充放電は直流であるため、船内母線4の交流電力と二次電池またはキャパシタの直流電力とを相互に変換する電力変換器7を具備している。   The inboard bus 4 transmits power from the main generator 2 or the motor generator 3 to the inboard power system. In the present embodiment, the inboard bus 4 is electrically connected to the main generator 2, the power conversion device 6, and the power storage device 9. Here, the power transmitted to the inboard bus 4 is supplied to the power storage device 9 and stored as charging power. This power storage device 9 is normally composed of a chargeable / dischargeable secondary battery or capacitor, and charging / discharging is a direct current. Therefore, the alternating current power of the inboard bus 4 and the direct current power of the secondary battery or capacitor are mutually converted. The power converter 7 is provided.

制御装置10は、船舶推進システム100全体の制御を行う。また、制御装置10は、本発明を特徴付ける回転数制御と燃料供給量の平準化との両立制御を行う。なお、船舶推進システム100全体の制御を他の制御装置で行ってもよい。   The control device 10 controls the ship propulsion system 100 as a whole. In addition, the control device 10 performs both the rotational speed control characterizing the present invention and the leveling of the fuel supply amount. In addition, you may perform control of the ship propulsion system 100 whole with another control apparatus.

図2は、船舶推進システム100の制御系のブロック図である。図2に示すように、船舶推進システム100は、回転数制御器22と、燃料供給器23と、電力補正器24と、電動発電機制御器25と、を備える。   FIG. 2 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 100. As shown in FIG. 2, the marine vessel propulsion system 100 includes a rotation speed controller 22, a fuel supplier 23, a power corrector 24, and a motor generator controller 25.

本実施の形態では、制御装置10が、加減算器21と、回転数制御器22と、電力補正器24と、電動発電機制御器25を備えるように構成される。この制御装置10は、例えば、FPGA(field programmable gate array)、PLC(programmable logic controller)、マイクロコントローラ等の演算装置で構成され、回転数制御器22、電力補正器24、及び電動発電機制御器25は、上記演算装置においてそれに内蔵されているプログラムが実行されることにより実現される機能ブロックである。なお、以下では、加算器、減算器及び加減算器を区別せずに、加減算器と記載する。   In the present embodiment, the control device 10 is configured to include an adder / subtractor 21, a rotation speed controller 22, a power corrector 24, and a motor generator controller 25. The control device 10 is composed of an arithmetic device such as a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic controller (PLC), or a microcontroller, and includes a rotation speed controller 22, a power corrector 24, and a motor generator controller. Reference numeral 25 denotes a functional block realized by executing a program built in the arithmetic device. Hereinafter, an adder, a subtracter, and an adder / subtractor are referred to as an adder / subtracter without distinction.

加減算器21は、主機回転数指令値から主機回転数を減算し、減算した値(偏差)を回転数制御器22に出力する。ここで主機回転数指令値は、例えば運転者のレバー操作を通じて入力されてもよいし、制御装置10内部のメモリに予め記憶されてもよい。主機回転数は、主機1の主軸に設けられたセンサ(図示しない)により主軸の回転数を検出した値である。   The adder / subtracter 21 subtracts the main engine speed from the main engine speed command value and outputs the subtracted value (deviation) to the speed controller 22. Here, the main engine rotation speed command value may be input through, for example, a driver's lever operation, or may be stored in advance in a memory inside the control device 10. The main machine rotation speed is a value obtained by detecting the rotation speed of the main spindle by a sensor (not shown) provided on the main spindle of the main machine 1.

回転数制御器22は、加減算器21の出力に基づいて、主機1の燃料供給量指令値を演算し、演算した燃料供給量指令値を燃料供給器23及び電力補正器24に出力する。本実施の形態では、回転数制御器22は、主機1の回転数を主機回転数指令値に近づけるように、主機1の燃料供給量指令値を演算するように構成されている。   The rotation speed controller 22 calculates the fuel supply amount command value of the main engine 1 based on the output of the adder / subtractor 21, and outputs the calculated fuel supply amount command value to the fuel supplier 23 and the power corrector 24. In the present embodiment, the rotation speed controller 22 is configured to calculate the fuel supply amount command value of the main machine 1 so that the rotation speed of the main machine 1 approaches the main machine rotation speed command value.

燃料供給器23は、回転数制御器22から入力された燃料供給量指令値にしたがって燃料を主機1に供給する。本実施の形態では、燃料供給器23は、例えば重油やLNG燃料をディーゼルエンジン(主機1)に供給するように構成されている。   The fuel supplier 23 supplies fuel to the main engine 1 in accordance with the fuel supply amount command value input from the rotation speed controller 22. In the present embodiment, the fuel supplier 23 is configured to supply, for example, heavy oil or LNG fuel to the diesel engine (main engine 1).

電力補正器24は、回転数制御器22から入力された燃料供給量指令値に基づいて電動発電機3の電力補正指令値を演算し、電動発電機制御器25に出力する。本実施の形態では、電力補正器24は、燃料供給量指令値の増加時には発電電力が減少または電動電力が増加し、燃料供給量指令値の減少時には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算するように構成されている。   The power corrector 24 calculates a power correction command value for the motor generator 3 based on the fuel supply amount command value input from the rotation speed controller 22, and outputs it to the motor generator controller 25. In the present embodiment, the power corrector 24 reduces the generated power or increases the electric power when the fuel supply amount command value increases, and increases the generated power or decreases the electric power when the fuel supply amount command value decreases. The power correction command value of the motor generator 3 is calculated.

電動発電機制御器25は、電力補正器24から入力された電力補正指令値にしたがって電動発電機3を制御する。本実施の形態では、電動発電機制御器25は、電力補正器24から入力された電力補正指令値にしたがって電力指令値を演算するように構成されている。   The motor generator controller 25 controls the motor generator 3 according to the power correction command value input from the power corrector 24. In the present embodiment, the motor generator controller 25 is configured to calculate the power command value according to the power correction command value input from the power corrector 24.

[動作]
次に、以上のように構成された船舶推進システム100の動作を説明する。
[Operation]
Next, the operation of the marine vessel propulsion system 100 configured as described above will be described.

まず、一般的な動作を説明する。図1において、船舶推進システム100は、制御装置10が主機1、主発電機2、電動発電機3、電力変換装置6等を制御する。主機1は、主機1の回転数を主機回転数指令値に近づけるように回転数制御される。   First, a general operation will be described. In FIG. 1, in the marine vessel propulsion system 100, a control device 10 controls a main machine 1, a main generator 2, a motor generator 3, a power conversion device 6, and the like. The speed of the main machine 1 is controlled so that the speed of the main machine 1 approaches the main machine speed command value.

次に、回転数制御と燃料供給量の平準化との両立制御を説明する。図2において、制御装置10には、主機回転数指令値が入力される。加減算器21は、主機回転数指令値に対する主機回転数の偏差を回転数制御器22に出力する。回転数制御器22は、この主機回転数の偏差に応じて燃料供給量指令値を生成し、これを燃料供給器23と電力補正器24とに出力する。燃料供給器23は、燃料供給量指令値にしたがって燃料を主機1に供給する。これにより、主機1の回転数が主機回転数指令値に近づくようにフィードバック制御される。一方、電力補正器24は、燃料供給量指令値に応じた電力補正指令値を生成してこれを電動発電機制御器25に出力する。この際、電力補正器24は、燃料供給量指令値の増加時には電動発電機3の発電電力が減少または電動電力が増加し、燃料供給量指令値の減少時には電動発電機3の発電電力が増加または電動電力が減少するように電力補正指令値を生成する。電動発電機制御器25は、電力補正指令値にしたがって電動発電機3の発電又は電動を制御する。   Next, a description will be given of the compatibility control between the rotational speed control and the leveling of the fuel supply amount. In FIG. 2, a main engine speed command value is input to the control device 10. The adder / subtractor 21 outputs the deviation of the main engine speed relative to the main engine speed command value to the speed controller 22. The rotation speed controller 22 generates a fuel supply amount command value according to the deviation of the main engine rotation speed, and outputs this to the fuel supply device 23 and the power corrector 24. The fuel supplier 23 supplies fuel to the main engine 1 according to the fuel supply amount command value. Thereby, feedback control is performed so that the rotation speed of the main machine 1 approaches the main machine rotation speed command value. On the other hand, the power corrector 24 generates a power correction command value corresponding to the fuel supply amount command value and outputs it to the motor generator controller 25. At this time, the power corrector 24 reduces or increases the power generated by the motor generator 3 when the fuel supply amount command value increases, and increases the power generated by the motor generator 3 when the fuel supply amount command value decreases. Alternatively, the power correction command value is generated so that the electric power decreases. The motor generator controller 25 controls power generation or motor drive of the motor generator 3 according to the power correction command value.

これにより、主機1の回転数制御と並行して、燃料供給量指令値の増加時には、発電時は、電動発電機3は発電電力を減少するように制御される。一方、電動時は、電動発電機3は電動電力を増加するように制御される。結果として、主機1の負荷が減少する。   Thus, in parallel with the rotational speed control of the main engine 1, when the fuel supply amount command value is increased, the motor generator 3 is controlled to decrease the generated power during power generation. On the other hand, at the time of electric drive, the motor generator 3 is controlled to increase electric power. As a result, the load on the main machine 1 is reduced.

また、主機1の回転数制御と並行して、燃料供給量指令値の減少時には、発電時は、電動発電機3は発電電力を増加するように制御される。一方、電動時は、電動発電機3は電動電力を減少するように制御される。結果として、主機1の負荷が増加する。   In parallel with the rotational speed control of the main engine 1, when the fuel supply amount command value decreases, the motor generator 3 is controlled to increase the generated power during power generation. On the other hand, during electric drive, the motor generator 3 is controlled so as to reduce the electric power. As a result, the load on the main machine 1 increases.

従って、本実施の形態によれば、燃料供給量指令値の増加時又は減少時に電動発電機3によって主機1の負荷が減少又は増加するので、回転数が主機回転数指令値により近づき、燃料供給量の変化が小さくなって、燃費が改善する。また、電動発電機3の制御に燃料供給量指令値を用いるため、パワマネジメント制御の影響を受けることもなく、且つ主機1の回転数制御の応答性が良くても問題なく適用できる。これにより、回転数制御と燃料供給量の平準化との両立が図られ、船舶推進システム100において低燃費を実現することができる。   Therefore, according to the present embodiment, when the fuel supply amount command value is increased or decreased, the load of the main engine 1 is decreased or increased by the motor generator 3, so that the rotational speed approaches the main engine rotational speed command value and the fuel supply is performed. The change in quantity is reduced, improving fuel efficiency. Further, since the fuel supply amount command value is used for the control of the motor generator 3, it is not affected by the power management control and can be applied without any problem even if the responsiveness of the rotational speed control of the main engine 1 is good. As a result, both the rotational speed control and the leveling of the fuel supply amount can be achieved, and low fuel consumption can be realized in the ship propulsion system 100.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図3を用いて説明する。本実施の形態の船舶推進システム101のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 101 of the present embodiment is the same as the configuration of FIG. Below, the description of the structure common to 1st Embodiment is abbreviate | omitted, and only a different structure is demonstrated.

図3は、本発明の第2実施の形態に係る船舶推進システム101の制御系のブロック図である。図3に示すように、制御装置10Aは、第1実施形態と比較すると、電力管理器26を更に備えるとともに、制御装置10Aが主機1、主発電機2、電動発電機3、電力変換装置6等を制御するに際して、次の4つの動作モードで動作する点が相違する。   FIG. 3 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 101 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the control device 10 </ b> A further includes a power manager 26 as compared with the first embodiment, and the control device 10 </ b> A includes the main machine 1, the main generator 2, the motor generator 3, and the power conversion device 6. Are different in that they operate in the following four operation modes.

電気推進モードでは、主機1が停止し、主発電機2及び電動発電機3が運転する。制御装置10Aは、例えば、クラッチ(図示しない)により主機1と減速装置8の機械的な接続を切り離す。そして、電動発電機3を電動機として用いてプロペラ5を駆動し、主発電機2から船内母線4に電力を供給するように制御する。   In the electric propulsion mode, the main engine 1 is stopped and the main generator 2 and the motor generator 3 are operated. The control device 10A disconnects the mechanical connection between the main machine 1 and the reduction gear 8 by, for example, a clutch (not shown). Then, the propeller 5 is driven using the motor generator 3 as an electric motor, and control is performed so that electric power is supplied from the main generator 2 to the inboard bus 4.

推進加勢モードでは、主機1、主発電機2及び電動発電機3が運転する。制御装置10Aは、電動発電機3を電動機として用いて主機1と電動発電機3によりプロペラ5を駆動し、主発電機2から船内母線4に電力を供給するように制御する。   In the propulsion boost mode, the main engine 1, the main generator 2, and the motor generator 3 are operated. The control device 10 </ b> A controls the main generator 1 and the motor generator 3 to drive the propeller 5 using the motor generator 3 as an electric motor, and supplies power from the main generator 2 to the inboard bus 4.

並列モードでは、主機1、主発電機2及び電動発電機3が運転する。制御装置10Aは、電動発電機3を発電機として用い、主機1によりプロペラ5を駆動し、主発電機2と電動発電機3により船内母線4に電力を供給するように制御する。   In the parallel mode, the main engine 1, the main generator 2, and the motor generator 3 are operated. The control device 10 </ b> A uses the motor generator 3 as a generator, drives the propeller 5 by the main engine 1, and controls the main generator 2 and the motor generator 3 to supply power to the inboard bus 4.

軸発モードでは、主発電機2が停止し、主機1及び電動発電機3が運転する。制御装置10Aは、電動発電機3を発電機として用い、主機1によりプロペラ5を駆動し、電動発電機3により船内母線4に電力を供給するように制御する。   In the axial mode, the main generator 2 is stopped, and the main engine 1 and the motor generator 3 are operated. The control device 10 </ b> A uses the motor generator 3 as a generator, drives the propeller 5 by the main engine 1, and controls the motor generator 3 to supply power to the inboard bus 4.

電力管理器26は、船舶の推力需要及び船舶の電力需要と主機1の推力供給能力及び主発電機2の電力供給能力とをそれぞれ比較し、電力と推力の過不足を調整するように、電動発電機3が電動または発電する電力配分指令値を演算するように構成されている。   The power management unit 26 compares the power demand of the ship and the power demand of the ship with the power supply capacity of the main engine 1 and the power supply capacity of the main generator 2, and adjusts the excess and deficiency of power and thrust. The power generator 3 is configured to calculate a power distribution command value that is electric or power generated.

電動発電機制御器25は、電力補正指令値と電力配分指令値とを加算して電力指令値を算出し、電力指令値にしたがって電動発電機3を制御する。電動発電機制御器25は、加減算器27を備える。加減算器27は、電力補正器24から入力された電力指令値と電力管理器26から入力された電力配分値とを加算して電力指令値を演算するように構成されている。   The motor generator controller 25 calculates the power command value by adding the power correction command value and the power distribution command value, and controls the motor generator 3 according to the power command value. The motor generator controller 25 includes an adder / subtractor 27. The adder / subtractor 27 is configured to add the power command value input from the power corrector 24 and the power distribution value input from the power manager 26 to calculate the power command value.

次に、回転数制御と燃料供給量の平準化と船舶のパワマネジメント制御との両立制御を説明する。   Next, a description will be given of the compatibility control among the rotational speed control, the leveling of the fuel supply amount, and the power management control of the ship.

図3において電力管理器26には、船舶の配電盤、主機1の制御装置、主発電機2の制御装置(いずれも図示せず)から現在の船舶の推力需要、電力需要、主機1の推力供給能力、及び主発電機2の電力供給能力を含む情報が入力される。電力管理器26は、船舶の推力需要及び船舶の電力需要と主機1の推力供給能力及び主発電機2の電力供給能力とをそれぞれ比較し、電力と推力の過不足を調整するように、電動発電機3が電動または発電する電力配分指令値を演算する。   In FIG. 3, the power management unit 26 includes a ship switchboard, a control device for the main engine 1, and a control device for the main generator 2 (none of which are shown), the current thrust demand for the ship, power demand, and thrust supply for the main engine 1. Information including the capacity and the power supply capacity of the main generator 2 is input. The power management unit 26 compares the power demand of the ship and the power demand of the ship with the power supply capacity of the main engine 1 and the power supply capacity of the main generator 2, and adjusts the excess and deficiency of power and thrust. The electric power distribution command value which the generator 3 electrically or generates electric power is calculated.

電動発電機制御器25には、電力補正器24から燃料供給量指令値に応じた電力補正指令値と、電力管理器26から電動発電機3が電動または発電する電力配分指令値が入力される。加減算器27は、電力指令値と電力配分値とを加算して電力指令値を演算する。これにより、電動発電機制御器25は、推力が不足する場合には電気推進モード又は推進加勢モードにより、電動発電機3を駆動するように制御することができる。一方、電動発電機制御器25は、電力が不足する場合には並列モード又は軸発モードにより、電動発電機3を発電するように制御することができる。   The motor generator controller 25 receives a power correction command value corresponding to the fuel supply amount command value from the power corrector 24, and a power distribution command value for the motor generator 3 to drive or generate power from the power manager 26. . The adder / subtracter 27 calculates the power command value by adding the power command value and the power distribution value. Thereby, the motor generator controller 25 can control the motor generator 3 to be driven in the electric propulsion mode or the propulsion boost mode when the thrust is insufficient. On the other hand, when the power is insufficient, the motor generator controller 25 can control the motor generator 3 to generate power in the parallel mode or the axial mode.

従って、本実施の形態によれば、回転数制御と燃料供給量の平準化と船舶のパワマネジメント制御との両立を図ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to achieve both rotation speed control, fuel supply amount leveling, and ship power management control.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図4を用いて説明する。本実施の形態の船舶推進システム102のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。ここでは上述した実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 102 of the present embodiment is the same as the configuration of FIG. Here, the description of the configuration common to the above-described embodiment is omitted, and only the configuration that is different will be described.

図4は、本発明の第3実施の形態に係る船舶推進システム102の制御系のブロック図である。図4に示すように、制御装置10Bは、第1実施形態と比較すると、電力補正器24が、第1ハイパスフィルタ28と、増幅器29を有する点が相違する。   FIG. 4 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 102 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the control device 10 </ b> B is different from the first embodiment in that the power corrector 24 includes a first high-pass filter 28 and an amplifier 29.

電力補正器24は、第1ハイパスフィルタ28の出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算する。ここでは増幅器29が第1ハイパスフィルタ28の出力値のゲインを調整する。また、第1ハイパスフィルタ28の出力値の単位は燃料供給量[g/sec]であるので、増幅器29は出力値の単位を電力に変換する。   When the output value of the first high-pass filter 28 is positive, the power corrector 24 reduces the generated power or increases the electric power. When the output value is negative, the power corrector 24 increases the generated power or decreases the electric power. The power correction command value of the machine 3 is calculated. Here, the amplifier 29 adjusts the gain of the output value of the first high-pass filter 28. Since the unit of the output value of the first high-pass filter 28 is the fuel supply amount [g / sec], the amplifier 29 converts the unit of the output value into electric power.

図4において第1ハイパスフィルタ28には、燃料供給量指令値が入力される。第1ハイパスフィルタ28は、燃料供給量指令値の変動成分のみを抽出し、増幅器29に出力する。増幅器29は第1ハイパスフィルタ28の出力値のゲインを調整する。このとき電力補正器24は、第1ハイパスフィルタ28の出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、第1ハイパスフィルタ28の出力値が負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算する。   In FIG. 4, the fuel supply amount command value is input to the first high-pass filter 28. The first high-pass filter 28 extracts only the fluctuation component of the fuel supply amount command value and outputs it to the amplifier 29. The amplifier 29 adjusts the gain of the output value of the first high pass filter 28. At this time, the power corrector 24 decreases the generated power or increases the electric power when the output value of the first high-pass filter 28 is positive, and generates the generated power when the output value of the first high-pass filter 28 is negative. The power correction command value of the motor generator 3 is calculated so that the increase or the electric power decreases.

従って、本実施の形態によれば、電力補正器24において燃料供給量指令値の変動成分のみを抽出するので、第1実施の形態と比べて電動発電機3の制御をより好適に実現することができる。また、燃料供給量指令値の変動成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   Therefore, according to the present embodiment, since only the fluctuation component of the fuel supply amount command value is extracted by the power corrector 24, the control of the motor generator 3 can be more suitably realized as compared with the first embodiment. Can do. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the fluctuation component of the fuel supply amount command value.

本実施の形態は、第1ハイパスフィルタ28を電力補正器24の内部に備える構成としたが、制御装置10Bの一部として電力補正器24の外部に備える構成でもよい。   In the present embodiment, the first high-pass filter 28 is provided inside the power corrector 24, but may be provided outside the power corrector 24 as a part of the control device 10B.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について、図5を用いて説明する。本実施形態の船舶推進システム103のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。ここでは上述した実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 103 of this embodiment is the same as the configuration of FIG. Here, the description of the configuration common to the above-described embodiment is omitted, and only the configuration that is different will be described.

図5は、本発明の第4実施の形態に係る船舶推進システム103の制御系のブロック図である。図5に示すように、制御装置10Cは、第3実施形態と比較すると、電力補正器24が、主機回転数指令値を入力値とする第2ハイパスフィルタ30と増幅器31を更に有し、増幅器29の出力値と増幅器31の出力値との加算値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算する点が相違する。   FIG. 5 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 103 according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the control device 10C, as compared with the third embodiment, the power corrector 24 further includes a second high-pass filter 30 and an amplifier 31 having the main engine speed command value as input values. When the sum of the output value of 29 and the output value of the amplifier 31 is positive, the generated power decreases or the electric power increases, and when negative, the electric power generation increases the generated power or decreases the electric power. The difference is that the power correction command value of the machine 3 is calculated.

具体的には、電力補正器24は、第2ハイパスフィルタ30と、増幅器31と、加減算器32を更に有する。増幅器31は、第2ハイパスフィルタ30の出力値のゲインを調整して、これを加減算器32に出力する。第2ハイパスフィルタ30の出力値の単位は主機回転数[rpm]であるので、増幅器31は出力値の単位を電力に変換する。また、増幅器29により、第1ハイパスフィルタ28の出力値の単位は燃料供給量[g/sec]から電力に変換されている。加減算器32は、増幅器29と、増幅器31の出力値を加算して電力補正指令値を生成し、これを電動発電機制御器25に出力するように構成されている。   Specifically, the power corrector 24 further includes a second high-pass filter 30, an amplifier 31, and an adder / subtractor 32. The amplifier 31 adjusts the gain of the output value of the second high pass filter 30 and outputs it to the adder / subtractor 32. Since the unit of the output value of the second high-pass filter 30 is the main engine speed [rpm], the amplifier 31 converts the unit of the output value into electric power. Also, the unit of the output value of the first high-pass filter 28 is converted from the fuel supply amount [g / sec] into electric power by the amplifier 29. The adder / subtractor 32 is configured to add the output values of the amplifier 29 and the amplifier 31 to generate a power correction command value, and output this to the motor generator controller 25.

このような構成により、電動発電機制御器25は、回転数制御において主機回転数指令値の増加時には、電動発電機3の発電電力を減少するか、電動電力を増加するように制御する。結果として、主機1の負荷が減少する。   With such a configuration, the motor generator controller 25 controls to decrease the generated power of the motor generator 3 or increase the electric power when the main engine speed command value increases in the rotational speed control. As a result, the load on the main machine 1 is reduced.

また、電動発電機制御器25は、回転数制御において主機回転数指令値の減少時には、電動発電機3の発電電力を増加するか、電動電力を減少するように制御する。結果として、主機1の負荷が増加する。   Further, the motor generator controller 25 controls to increase the generated power of the motor generator 3 or to decrease the electric power when the main engine speed command value is decreased in the rotational speed control. As a result, the load on the main machine 1 increases.

従って、本実施の形態によれば、主機回転数指令値の増加時または減少時に電動発電機3によって主機1の負荷を減少又は増加させるので、回転数が主機回転数指令値により近づき、燃料供給量の変化が小さくなって、第1実施の形態と比べて燃費をさらに向上することができる。   Therefore, according to the present embodiment, the load of the main engine 1 is decreased or increased by the motor generator 3 when the main engine speed command value is increased or decreased, so that the speed approaches the main engine speed command value and fuel is supplied. The change in the amount is reduced, and the fuel consumption can be further improved as compared with the first embodiment.

本実施の形態は、第2ハイパスフィルタ30を電力補正器24の内部に備える構成としたが、制御装置10Cの一部として電力補正器24の外部に備える構成でもよい。また、主機回転数指令値の変動成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   In the present embodiment, the second high-pass filter 30 is provided inside the power corrector 24, but may be provided outside the power corrector 24 as a part of the control device 10C. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the fluctuation component of the main engine speed command value.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について、図6を用いて説明する。本実施形態の船舶推進システム104のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。ここでは上述した実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 104 of this embodiment is the same as the configuration of FIG. Here, the description of the configuration common to the above-described embodiment is omitted, and only the configuration that is different will be described.

図6は、本発明の第5実施の形態に係る船舶推進システム104の制御系のブロック図である。図6に示すように、制御装置10Dは、第1実施形態と比較すると、燃料供給器23が、燃料供給量指令値を入力値とするローパスフィルタ33を有し、ローパスフィルタ33の出力値にしたがって燃料を主機1に供給する点が相違する。   FIG. 6 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 104 according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the control device 10D, as compared with the first embodiment, the fuel supply unit 23 has a low-pass filter 33 having the fuel supply amount command value as an input value, and the output value of the low-pass filter 33 is Therefore, the point that the fuel is supplied to the main engine 1 is different.

従って、本実施の形態によれば、ローパスフィルタ33によって、主機1の燃料供給量の変化を、第1実施の形態と比べて、さらに小さくすることができるので、燃料供給量をより一定に近づけることができる。   Therefore, according to this embodiment, the change in the fuel supply amount of the main engine 1 can be further reduced by the low-pass filter 33 as compared with the first embodiment, so that the fuel supply amount is made more constant. be able to.

本実施の形態は、ローパスフィルタ33を燃料供給器23の内部に備える構成としたが、制御装置10Dの一部として燃料供給器23の外部に備える構成でもよい。また、燃料供給量指令値の低周波成分のみを抽出できるような演算手法であれば、その他のフィルタでもよい。   In the present embodiment, the low-pass filter 33 is provided inside the fuel supply unit 23, but a configuration provided outside the fuel supply unit 23 as a part of the control device 10D may be used. Other filters may be used as long as the calculation method can extract only the low frequency component of the fuel supply amount command value.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について、図7を用いて説明する。本実施形態の船舶推進システム105のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。ここでは上述した実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 105 of the present embodiment is the same as the configuration of FIG. Here, the description of the configuration common to the above-described embodiment is omitted, and only the configuration that is different will be described.

図7は、本発明の第6実施の形態に係る船舶推進システム105の制御装置10Eのブロック図である。図7に示すように、まず、制御装置10Eは、第1実施形態と比較すると、電力補正指令値が発電を表す場合は充電し、電動を表す場合は放電するように電力貯蔵装置9を制御する電力貯蔵装置制御器35を更に有する点が相違する。   FIG. 7 is a block diagram of a control device 10E of the ship propulsion system 105 according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, first, the control device 10E controls the power storage device 9 so that it is charged when the power correction command value represents power generation and discharged when it represents electricity, as compared with the first embodiment. The point which further has the electric power storage apparatus controller 35 to perform is different.

このような構成により、電力補正指令値が発電を表す場合は、電力貯蔵装置9は充電するように制御される。一方、電力補正指令値が電動を表す場合は、電力貯蔵装置9は放電するように制御される。   With such a configuration, when the power correction command value indicates power generation, the power storage device 9 is controlled to be charged. On the other hand, when the power correction command value represents electric drive, the power storage device 9 is controlled to discharge.

従って、本実施の形態によれば、電動発電機3の電力補正指令値に沿って電力貯蔵装置9の充放電を行うので、第1実施の形態と比べて、系統の周波数・電圧変動を抑制することができる。   Therefore, according to the present embodiment, the power storage device 9 is charged and discharged according to the power correction command value of the motor generator 3, so that the frequency and voltage fluctuations of the system are suppressed as compared with the first embodiment. can do.

(実施形態の効果)
次に、上記各実施の形態の効果について図8のグラフを用いて説明する。ここでは比較例として従来の回転数制御技術を備えた船舶推進システムを想定する。
(Effect of embodiment)
Next, the effects of the above embodiments will be described using the graph of FIG. Here, the ship propulsion system provided with the conventional rotational speed control technique is assumed as a comparative example.

図8Aは、船舶推進システムのプロペラ負荷の時間変化を模式的に示している。図8Bは、燃料供給量指令値の時間変化を模式的に示している。ここでPは比較例を示している(破線)。(1)(3)は第1及び第3実施形態を示している(実線)。(5)は第5実施形態を示している(一点鎖線)。図8Cは、電力補正指令値の時間変化を模式的に示している。(1)(3)は第1及び第3実施形態を示している。(2a)(2b)は第2実施形態を示している。図8Dは、電力貯蔵装置の状態の時間変化を模式的に示している。(6)は第6実施形態を示している。   FIG. 8A schematically shows a change over time in the propeller load of the marine vessel propulsion system. FIG. 8B schematically shows a time change of the fuel supply amount command value. Here, P indicates a comparative example (broken line). (1) and (3) show the first and third embodiments (solid line). (5) shows the fifth embodiment (dashed line). FIG. 8C schematically shows a time change of the power correction command value. (1) and (3) show the first and third embodiments. (2a) and (2b) show a second embodiment. FIG. 8D schematically shows a time change of the state of the power storage device. (6) shows a sixth embodiment.

図8Aに示すように、波浪の周期によってプロペラ負荷が変動する。この場合、少し遅れて主機1の回転数制御が作用する。図8Bに示すように、比較例(P)では、燃料供給量が大きく変動してしまうため、燃費が上昇する。   As shown in FIG. 8A, the propeller load varies depending on the wave period. In this case, the rotational speed control of the main machine 1 acts with a slight delay. As shown in FIG. 8B, in the comparative example (P), the fuel supply amount greatly fluctuates, so that the fuel consumption increases.

一方、第1実施形態では、図8Cに示すように、電力補正器24(図2)が、燃料供給量指令値の増加時には発電電力が減少または電動電力が増加し、燃料供給量指令値の減少時には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算する。更に第3実施の形態では燃料供給量指令値の変動分だけを検出できるよう、ハイパスフィルタ28(図4)を用いている。これにより、回転数が回転数設定値により近づき、図8Bに示すように、燃料供給量の変化が比較例Pと比べて小さくなくなり、燃費が改善する。   On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIG. 8C, when the power corrector 24 (FIG. 2) increases the fuel supply amount command value, the generated power decreases or the electric power increases, and the fuel supply amount command value increases. The power correction command value of the motor generator 3 is calculated so that the generated power increases or the electric power decreases when the power decreases. Furthermore, in the third embodiment, the high-pass filter 28 (FIG. 4) is used so that only the variation of the fuel supply amount command value can be detected. As a result, the rotational speed approaches the rotational speed setting value, and as shown in FIG. 8B, the change in the fuel supply amount becomes smaller than that in the comparative example P, and the fuel consumption improves.

第2実施形態では、電力管理器26(図3)は、船舶の推力需要及び船舶の電力需要と主機1の推力供給能力及び主発電機2の電力供給能力とをそれぞれ比較し、電力と推力の過不足を調整するように、電動発電機3が電動または発電する電力配分指令値を演算する。図8Cに示すように、電力配分指令値は、例えば推力が不足する場合はaとなり、電力が不足する場合はbのように演算される。電力指令値は電力補正指令値と電力配分指令値を足し合わせたものとなるので、それぞれ(2a)及び(2b)となる。これにより、パワマネジメント制御との両立が図られる。   In the second embodiment, the power management unit 26 (FIG. 3) compares the power demand and the thrust with the ship thrust demand and the ship power demand with the thrust supply capacity of the main engine 1 and the power supply capacity of the main generator 2, respectively. In order to adjust the excess or deficiency, the power distribution command value that the motor generator 3 generates or generates electric power is calculated. As shown in FIG. 8C, the power distribution command value is calculated as a when the thrust is insufficient, for example, and b when the power is insufficient. Since the power command value is the sum of the power correction command value and the power distribution command value, they are (2a) and (2b), respectively. Thereby, coexistence with power management control is achieved.

第4実施形態では、電力補正器24(図5)が、主機回転数指令値の増加時に発電電力が減少または電動電力が増加し、主機回転数指令値の減少時に発電電力が増加または電動電力が減少するよう、電動発電機3の電力補正指令値を演算する。これにより、回転数が回転数設定値により近づき、燃料供給量の変化が小さくなって、燃費が改善する。   In the fourth embodiment, the power corrector 24 (FIG. 5) reduces the generated power or increases the electric power when the main engine speed command value increases, and increases the generated power or the electric power when the main engine speed command value decreases. The power correction command value of the motor generator 3 is calculated so as to decrease. As a result, the rotational speed approaches the rotational speed setting value, the change in the fuel supply amount becomes small, and the fuel consumption improves.

第5実施形態では、燃料供給器23(図6)は、燃料供給量指令値にローパスフィルタ33を通した修正燃料供給量指令値にしたがって燃料を主機1に供給する。これにより、図8Bに示すように、さらに燃料供給量の変化が小さくなって、燃費が改善する。   In the fifth embodiment, the fuel supplier 23 (FIG. 6) supplies fuel to the main engine 1 in accordance with the corrected fuel supply amount command value obtained by passing the fuel supply amount command value through the low-pass filter 33. Thereby, as shown to FIG. 8B, the change of the fuel supply amount becomes still smaller, and fuel consumption improves.

第6実施形態では、電力貯蔵装置9(図7)は、図8Dに示すように、電力補正指令値が発電の場合は充電し、駆動の場合は放電するように制御される。これにより、電動発電機3の電力変動が電力貯蔵装置9で吸収されるため、系統の周波数・電圧変動を抑制することができる。   In the sixth embodiment, as shown in FIG. 8D, the power storage device 9 (FIG. 7) is controlled to be charged when the power correction command value is power generation and to be discharged when driven. Thereby, since the electric power fluctuation | variation of the motor generator 3 is absorbed by the electric power storage apparatus 9, the frequency and voltage fluctuation | variation of a system | strain can be suppressed.

(第7実施の形態)
次に、本発明の第7の実施形態について、図9を用いて説明する。本実施形態の船舶推進システム106のハードウェア構成は、図1の構成と同様である。ここでは上述した実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hardware configuration of the ship propulsion system 106 of this embodiment is the same as the configuration of FIG. Here, the description of the configuration common to the above-described embodiment is omitted, and only the configuration that is different will be described.

図9は、本発明の第7実施形態に係る船舶推進システム106の制御系のブロック図である。図9に示すように、制御装置10Fは、第1実施形態と比較すると、電力管理器26と、第1ハイパスフィルタ28と、第2ハイパスフィルタ30と、ローパスフィルタ33と、電力貯蔵装置制御器35を備える点が相違する。つまり、本実施の形態の制御装置10Fは、第1乃至第6実施形態の特徴を全て備えている。これにより、第1乃至第6実施の形態の効果を奏することができる。   FIG. 9 is a block diagram of a control system of the ship propulsion system 106 according to the seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the control device 10F includes a power manager 26, a first high-pass filter 28, a second high-pass filter 30, a low-pass filter 33, and a power storage device controller as compared with the first embodiment. The difference is that 35 is provided. That is, the control device 10F of the present embodiment has all the features of the first to sixth embodiments. Thereby, the effects of the first to sixth embodiments can be obtained.

(第8実施の形態)
次に、本発明の第8の実施形態について、図10を用いて説明する。図10は、本発明の第8実施形態に係る船舶推進システム107のハードウェア構成を示すブロック図である。図10に示すように、本実施の形態では、電力貯蔵装置9が、電力変換装置6における系統側電力変換装置6aと電動発電機側電力変換装置6bとの間の直流中間部に接続されている。電力貯蔵装置9が船内母線4に接続されている構成では、船内母線4から供給される交流を直流に変換する回路が必須である。これに対し、図10の船舶推進システム107では、電力貯蔵装置9が直流中間部に接続されているので、そのような回路を省略し又は簡素化することができる。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a hardware configuration of the ship propulsion system 107 according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in this Embodiment, the electric power storage apparatus 9 is connected to the direct current | flow intermediate part between the system side power converter device 6a in the power converter device 6 and the motor generator side power converter device 6b. Yes. In the configuration in which the power storage device 9 is connected to the inboard bus 4, a circuit that converts alternating current supplied from the inboard bus 4 into direct current is essential. On the other hand, in the marine vessel propulsion system 107 of FIG. 10, since the power storage device 9 is connected to the direct current intermediate part, such a circuit can be omitted or simplified.

(第9実施の形態)
次に、本発明の第9の実施形態について、図11を用いて説明する。図11は、本発明の第9実施形態に係る船舶推進システム108のハードウェア構成を示すブロック図である。図11に示すように、船舶推進システム102は、減速装置8を備えていない。主機1が電動発電機3とプロペラ5の間に設けられている。あるいは、電動発電機3を主機1とプロペラ5の間に設けてもよい。また、これらの機器を接続する軸に適宜クラッチ(図示しない)を設けてもよい。これにより、減速装置8が不要になるので振動が少なくなると共にプロペラ5の回転方向や回転数の制御が容易になるので操作性が向上する。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram showing a hardware configuration of a ship propulsion system 108 according to the ninth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the ship propulsion system 102 does not include the speed reduction device 8. A main machine 1 is provided between the motor generator 3 and the propeller 5. Alternatively, the motor generator 3 may be provided between the main machine 1 and the propeller 5. Further, a clutch (not shown) may be provided as appropriate on the shaft connecting these devices. As a result, the reduction gear 8 is not required, so that vibration is reduced and the control of the rotation direction and the rotation speed of the propeller 5 is facilitated, thereby improving the operability.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び機能の一方又は双方の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of one or both of the structure and function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の船舶推進システムは、ハイブリッド式の船舶推進システムに有用である。   The ship propulsion system of the present invention is useful for a hybrid ship propulsion system.

1 主機
2 主発電機
3 電動発電機
4 船内母線
5 プロペラ
6 電力変換装置
8 減速装置
9 電力貯蔵装置
10,10A〜10F 制御装置
21 加減算器
22 回転数制御器
23 燃料供給器
24 電力補正器
25 電動発電機制御器
26 電力管理器
27 加算器
28 第1ハイパスフィルタ
29 増幅器
30 第2ハイパスフィルタ
31 増幅器
32 加算器
33 ローパスフィルタ
35 電力貯蔵装置制御器
100〜108 船舶推進システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main machine 2 Main generator 3 Motor generator 4 Inboard bus 5 Propeller 6 Power converter 8 Decelerator 9 Electric power storage device 10,10A-10F Controller 21 Adder / Subtractor 22 Speed controller 23 Fuel supply 24 Electric power corrector 25 Motor generator controller 26 Power manager 27 Adder 28 First high-pass filter 29 Amplifier 30 Second high-pass filter 31 Amplifier 32 Adder 33 Low-pass filter 35 Power storage controller 100 to 108 Ship propulsion system

Claims (6)

主機と、主発電機と、電動発電機と、船内母線と、プロペラとを有し、前記プロペラは前記主機と前記電動発電機に動力伝達可能に接続され、前記船内母線は前記主発電機と前記電動発電機に電気的に接続されている船舶の推進システムであって、
前記主機の回転数を主機回転数指令値に近づけるように、前記主機の燃料供給量指令値を演算する回転数制御器と、
前記燃料供給量指令値にしたがって燃料を前記主機に供給する燃料供給器と、
前記燃料供給量指令値の増加時には発電電力が減少または電動電力が増加し、前記燃料供給量指令値の減少時には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の電力補正指令値を演算する電力補正器と、
前記電力補正指令値にしたがって前記電動発電機を制御する電動発電機制御器と、
を備える、船舶の推進システム。
A main machine, a main generator, a motor generator, an inboard bus, and a propeller, the propeller is connected to the main machine and the motor generator so as to be able to transmit power, and the inboard bus is connected to the main generator A marine vessel propulsion system electrically connected to the motor generator,
A rotation speed controller for calculating a fuel supply amount command value of the main machine so that the rotation speed of the main machine approaches the main machine rotation speed command value;
A fuel supplier for supplying fuel to the main engine according to the fuel supply amount command value;
When the fuel supply amount command value increases, the generated power decreases or the electric power increases, and when the fuel supply amount command value decreases, the electric power correction command value of the motor generator increases so that the generated power increases or the electric power decreases. A power corrector for calculating
A motor generator controller for controlling the motor generator according to the power correction command value;
A ship propulsion system.
前記船舶の推力需要及び前記船舶の電力需要と前記主機の推力供給能力及び前記主発電機の電力供給能力とをそれぞれ比較し、電力と推力の過不足を調整するように、前記電動発電機が電動または発電する電力配分指令値を演算する電力管理器を更に備え、
前記電動発電機制御器は、前記電力補正指令値と前記電力配分指令値とを加算して電力指令値を算出し、前記電力指令値にしたがって前記電動発電機を制御する、請求項1に記載の船舶の推進システム。
The motor generator is configured so as to compare power demand and thrust excess and deficiency by comparing the ship thrust demand and the ship power demand with the main engine thrust supply capacity and the main generator power supply capacity, respectively. A power management unit for calculating a power distribution command value for electric or power generation;
The motor generator controller calculates the power command value by adding the power correction command value and the power distribution command value, and controls the motor generator according to the power command value. Ship propulsion system.
前記燃料供給量指令値を入力値とする第1ハイパスフィルタを有し、
前記電力補正器は、前記第1ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の電力補正指令値を演算する、請求項1又は2に記載の船舶の推進システム。
A first high-pass filter having the fuel supply amount command value as an input value;
When the output value of the first high-pass filter is positive, the power corrector decreases the generated power or increases the electric power, and when negative, the electric power corrector increases the generated power or decreases the electric power. The marine vessel propulsion system according to claim 1 or 2, wherein a power correction command value of the generator is calculated.
前記燃料供給量指令値を入力値とする第1ハイパスフィルタと、前記主機回転数指令値を入力値とする第2ハイパスフィルタを有し、
前記電力補正器は、前記第1ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の第1電力補正指令値を演算し、
前記第2ハイパスフィルタの出力値が正の場合には発電電力が減少または電動電力が増加し、負の場合には発電電力が増加または電動電力が減少するよう、前記電動発電機の第2電力補正指令値を演算し、
前記第1電力補正指令値と前記第2電力補正指令値の加算値を電力補正指令値とする、請求項1又は2に記載の船舶の推進システム。
A first high-pass filter that uses the fuel supply amount command value as an input value; and a second high-pass filter that uses the main engine speed command value as an input value;
When the output value of the first high-pass filter is positive, the power corrector decreases the generated power or increases the electric power, and when negative, the electric power corrector increases the generated power or decreases the electric power. Calculate the first power correction command value of the generator,
When the output value of the second high-pass filter is positive, the generated power decreases or increases the electric power, and when the output value is negative, the second power of the motor generator increases so that the generated power increases or the electric power decreases. Calculate the correction command value,
The ship propulsion system according to claim 1 or 2, wherein an addition value of the first power correction command value and the second power correction command value is used as a power correction command value.
前記燃料供給量指令値を入力値とするローパスフィルタを有し、
前記燃料供給器は、前記ローパスフィルタの出力値にしたがって燃料を主機に供給することを特徴とする、請求項1に記載の船舶の推進システム。
A low-pass filter having the fuel supply amount command value as an input value;
2. The marine vessel propulsion system according to claim 1, wherein the fuel supplier supplies fuel to the main engine according to an output value of the low-pass filter.
前記船内母線または前記船内母線と前記電動発電機との間の電路に電力貯蔵装置が接続され、前記電力補正指令値が発電を表す場合は充電し、電動を表す場合は放電するように制御する電力貯蔵装置制御器を更に有することを特徴とする、請求項1に記載の船舶の推進システム。
A power storage device is connected to the inboard bus or an electrical path between the inboard bus and the motor generator, and is controlled so that charging is performed when the power correction command value represents power generation, and discharging is performed when representing power generation. The ship propulsion system according to claim 1, further comprising a power storage device controller.
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