JP2544555Y2 - 主機軸駆動発電装置の電圧制御装置 - Google Patents
主機軸駆動発電装置の電圧制御装置Info
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- JP2544555Y2 JP2544555Y2 JP1993012856U JP1285693U JP2544555Y2 JP 2544555 Y2 JP2544555 Y2 JP 2544555Y2 JP 1993012856 U JP1993012856 U JP 1993012856U JP 1285693 U JP1285693 U JP 1285693U JP 2544555 Y2 JP2544555 Y2 JP 2544555Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は船舶用の主機軸駆動発電
装置に係わり、軸発電機が低速機でコンバータの転流リ
アクタンスが大きな場合でも安定した制御ができる主機
軸駆動発電装置の電圧制御方法に関する。
装置に係わり、軸発電機が低速機でコンバータの転流リ
アクタンスが大きな場合でも安定した制御ができる主機
軸駆動発電装置の電圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】主機軸駆動発電装置は船舶の主エンジン
により発電機を駆動し発電するシステムであり、省エ
ネ，省保守に効果が大きく、多くの船舶で用いられてい
る。
により発電機を駆動し発電するシステムであり、省エ
ネ，省保守に効果が大きく、多くの船舶で用いられてい
る。
【０００３】このような従来の主機軸駆動発電装置を図
２に示す構成図を参照して説明する。同図において、１
は軸発電機、２はコンバータ、３はインバータ、４は同
期調相機、５は主エンジン、６はプロペラ、７は負荷、
８は遮断器、９は母線、１０は出力周波数指令設定器、
１１は出力周波数検出器、１２は出力周波数指令と出力
周波数検出値の偏差により電流指令値を演算する周波数
制御器、１３はインバータの出力電流を検出する第１の
電流検出器、１４は電流指令値と電流検出値が一致する
ようにインバータ３とコンバータ２の位相を演算する電
流制御器、１５はコンバータ２の位相制御器、１６はイ
ンバータ３の位相制御器、１７は軸発電機１の端子電圧
を制御する第１の電圧調整器、１８は同期調相機４の端
子電圧を制御する第２の電圧調整器、１９は軸発電機の
電流を検出する第２の電流検出器、２０はフィルタ回
路、２１は軸発電機１の端子電圧指令値を設定する電圧
設定器、２２は加算器である。
２に示す構成図を参照して説明する。同図において、１
は軸発電機、２はコンバータ、３はインバータ、４は同
期調相機、５は主エンジン、６はプロペラ、７は負荷、
８は遮断器、９は母線、１０は出力周波数指令設定器、
１１は出力周波数検出器、１２は出力周波数指令と出力
周波数検出値の偏差により電流指令値を演算する周波数
制御器、１３はインバータの出力電流を検出する第１の
電流検出器、１４は電流指令値と電流検出値が一致する
ようにインバータ３とコンバータ２の位相を演算する電
流制御器、１５はコンバータ２の位相制御器、１６はイ
ンバータ３の位相制御器、１７は軸発電機１の端子電圧
を制御する第１の電圧調整器、１８は同期調相機４の端
子電圧を制御する第２の電圧調整器、１９は軸発電機の
電流を検出する第２の電流検出器、２０はフィルタ回
路、２１は軸発電機１の端子電圧指令値を設定する電圧
設定器、２２は加算器である。
【０００４】次に、上記した従来の主機軸駆動発電装置
の動作を説明する。主エンジン５はプロペラ６を駆動す
るが、同時に軸発電機１をも駆動する。主エンジン５の
回転数は航行状態により変化する。軸発電機１の端子電
圧の大きさは第１の電圧調整器１７によって希望の値に
制御できるが、周波数はエンジン回転数によって変化し
てしまう。そこで、コンバータ２により交流を一旦直流
に変換しインバータ３により定周波数の交流電力に変換
する。同期調相機４はインバータ３及び負荷７に無効電
力を供給して母線９の電圧を一定に保つ。得られた定周
波定電圧の電力は、遮断器８を通して母線９により負荷
７に供給される。軸発電機１から負荷７に供給する電力
は電流に比例するので、負荷７に応じた電力が供給さ
れ、インバータ３の出力周波数が安定するように周波数
制御器１２と電流制御器１４にて電流を制御している。
の動作を説明する。主エンジン５はプロペラ６を駆動す
るが、同時に軸発電機１をも駆動する。主エンジン５の
回転数は航行状態により変化する。軸発電機１の端子電
圧の大きさは第１の電圧調整器１７によって希望の値に
制御できるが、周波数はエンジン回転数によって変化し
てしまう。そこで、コンバータ２により交流を一旦直流
に変換しインバータ３により定周波数の交流電力に変換
する。同期調相機４はインバータ３及び負荷７に無効電
力を供給して母線９の電圧を一定に保つ。得られた定周
波定電圧の電力は、遮断器８を通して母線９により負荷
７に供給される。軸発電機１から負荷７に供給する電力
は電流に比例するので、負荷７に応じた電力が供給さ
れ、インバータ３の出力周波数が安定するように周波数
制御器１２と電流制御器１４にて電流を制御している。
【０００５】船舶の主エンジン５は、大容量機であり回
転数は低い。したがって、軸発電機１も出力周波数５〜
２０Ｈｚの低速機である。低速機はもともと大きいのに
加え、少しの出力容量の違いで、外形寸法が随分変化す
る。そこで、軸発電機１の力率をできるだけ１に近付け
て運転するようにすれば、外形寸法も小さくできる。そ
のため発電運転中は、コンバータ２を制御角α＝０°で
運転し、インバータ３の位相制御で電流を調節するよう
にしている。こうすると、同期調相機４の外形寸法は大
きくなるが、高速機であり，少しの増加で対応できる。
転数は低い。したがって、軸発電機１も出力周波数５〜
２０Ｈｚの低速機である。低速機はもともと大きいのに
加え、少しの出力容量の違いで、外形寸法が随分変化す
る。そこで、軸発電機１の力率をできるだけ１に近付け
て運転するようにすれば、外形寸法も小さくできる。そ
のため発電運転中は、コンバータ２を制御角α＝０°で
運転し、インバータ３の位相制御で電流を調節するよう
にしている。こうすると、同期調相機４の外形寸法は大
きくなるが、高速機であり，少しの増加で対応できる。
【０００６】軸発電機１が低速機の場合リアクタンスが
大きくなるため、負荷時のコンバータ２の転流重なり角
が大きくなるという問題もある。軸発電機１の端子電圧
が一定でコンバータ２がα＝０°一定で運転されていて
も、負荷７が大きくなって転流重なり角が大きくなれ
ば、コンバータ２の直流出力電圧は無負荷時に比べ大き
く垂下する。直流出力電圧が低下すると、インバータ３
の力率が低下するので同期調相機４の容量を大きくしな
ければならない。
大きくなるため、負荷時のコンバータ２の転流重なり角
が大きくなるという問題もある。軸発電機１の端子電圧
が一定でコンバータ２がα＝０°一定で運転されていて
も、負荷７が大きくなって転流重なり角が大きくなれ
ば、コンバータ２の直流出力電圧は無負荷時に比べ大き
く垂下する。直流出力電圧が低下すると、インバータ３
の力率が低下するので同期調相機４の容量を大きくしな
ければならない。
【０００７】そこで、従来は第２の電流検出器１９，フ
ィルタ回路２０，電圧設定器２１，加算器２２からなる
構成要素により軸発電機の出力電流の検出値をフィルタ
リングした信号で軸発電機１の端子電圧設定に補正を加
え、負荷時は軸発電機１の端子電圧を増加させてコンバ
ータ２の直流出力電圧が低下しないようにしている。こ
うすれば、全負荷時でもインバータ側の力率が低くなら
ず、安定に電流制御することが可能である。
ィルタ回路２０，電圧設定器２１，加算器２２からなる
構成要素により軸発電機の出力電流の検出値をフィルタ
リングした信号で軸発電機１の端子電圧設定に補正を加
え、負荷時は軸発電機１の端子電圧を増加させてコンバ
ータ２の直流出力電圧が低下しないようにしている。こ
うすれば、全負荷時でもインバータ側の力率が低くなら
ず、安定に電流制御することが可能である。
【０００８】
【考案が解決しようとする課題】以上のように運転され
る主機軸駆動発電装置によれば、主エンジンのパワーに
より、定周波数・定電圧の電源が得られ、省エネ・省保
守に効果がある。しかしながら、従来のシステムにおい
て、無負荷から全負荷まで安定に軸発電機端子電圧を制
御しようとした場合に、フィルタ回路２０の調節が非常
に難しいという問題があった。
る主機軸駆動発電装置によれば、主エンジンのパワーに
より、定周波数・定電圧の電源が得られ、省エネ・省保
守に効果がある。しかしながら、従来のシステムにおい
て、無負荷から全負荷まで安定に軸発電機端子電圧を制
御しようとした場合に、フィルタ回路２０の調節が非常
に難しいという問題があった。
【０００９】それは軸発電機の出力電流に応じて、軸発
電機の端子電圧を増加させるように補正を加えるという
従来の方式では、補正のゲインが大きいと出力電流の増
加→端子電圧の増加→さらなる出力電流の増加という正
帰還を発生させるためである。補正のゲインは直流出力
電圧の垂下量に反比例するためできるだけ高い方がよ
い。そのため従来はフィルタ回路の直流ゲインと周波数
特性を調整するために、無負荷から全負荷まで全ての条
件で調整・確認を行っていた。大容量のシステムでは全
負荷試験は非常に困難であり、簡単な試験・調整で全範
囲で安定な制御ができる制御系の開発が望まれていた。
電機の端子電圧を増加させるように補正を加えるという
従来の方式では、補正のゲインが大きいと出力電流の増
加→端子電圧の増加→さらなる出力電流の増加という正
帰還を発生させるためである。補正のゲインは直流出力
電圧の垂下量に反比例するためできるだけ高い方がよ
い。そのため従来はフィルタ回路の直流ゲインと周波数
特性を調整するために、無負荷から全負荷まで全ての条
件で調整・確認を行っていた。大容量のシステムでは全
負荷試験は非常に困難であり、簡単な試験・調整で全範
囲で安定な制御ができる制御系の開発が望まれていた。
【００１０】本考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は無負荷から全負荷までインバータの力率
を高力率に保つことができ、かつ簡単に試験・調整がで
きる主機軸駆動発電装置の電圧制御装置を提供すること
にある。
で、その目的は無負荷から全負荷までインバータの力率
を高力率に保つことができ、かつ簡単に試験・調整がで
きる主機軸駆動発電装置の電圧制御装置を提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案は、船舶の主エンジンによって駆動される軸
発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換するコンバ
ータと、前記コンバータの直流出力を定周波数の交流に
変換するインバータと、前記インバータ及び負荷に無効
電力を供給する同期調相機とよりなる主機軸駆動発電装
置において、前記軸発電機の端子電圧が端子電圧指令値
と一致するように高速に制御する電圧調整器と直流電圧
検出器及び制御増幅器を設け、前記直流電圧検出器にて
前記コンバータの直流出力の直流電圧を検出し、前記電
圧調整器よりも遅い応答で前記制御増幅器にて直流電圧
が所定の設定値と一致するように直流電圧と設定値の偏
差を増幅し、前記電圧調整器の端子電圧指令値とするこ
とを特徴としたものである。
に、本考案は、船舶の主エンジンによって駆動される軸
発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換するコンバ
ータと、前記コンバータの直流出力を定周波数の交流に
変換するインバータと、前記インバータ及び負荷に無効
電力を供給する同期調相機とよりなる主機軸駆動発電装
置において、前記軸発電機の端子電圧が端子電圧指令値
と一致するように高速に制御する電圧調整器と直流電圧
検出器及び制御増幅器を設け、前記直流電圧検出器にて
前記コンバータの直流出力の直流電圧を検出し、前記電
圧調整器よりも遅い応答で前記制御増幅器にて直流電圧
が所定の設定値と一致するように直流電圧と設定値の偏
差を増幅し、前記電圧調整器の端子電圧指令値とするこ
とを特徴としたものである。
【００１２】
【作用】本考案によれば、コンバータの直流出力電圧を
検出し、その値が一定になるように軸発電機の端子電圧
設定値を制御して電圧制御器を運転するように構成して
いるので、無負荷から全負荷まで安定した制御が可能で
あり、かつ簡単に試験・調整ができる。
検出し、その値が一定になるように軸発電機の端子電圧
設定値を制御して電圧制御器を運転するように構成して
いるので、無負荷から全負荷まで安定した制御が可能で
あり、かつ簡単に試験・調整ができる。
【００１３】
【実施例】以下、本考案の実施例を図によって説明す
る。図１は本考案の一実施例のブロック図である。本実
施例が既に説明した従来例と異なる点は、電圧検出器２
３、直流電圧設定器２４、制御増幅器２５を設けた構成
のみで、その他の構成は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。
る。図１は本考案の一実施例のブロック図である。本実
施例が既に説明した従来例と異なる点は、電圧検出器２
３、直流電圧設定器２４、制御増幅器２５を設けた構成
のみで、その他の構成は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。
【００１４】次に、本実施例の主機軸駆動発電装置の電
圧制御装置の動作を説明する。無負荷から全負荷までコ
ンバータ出力電圧が一定であれば、インバータ側力率を
常に高力率で運転するよう設計できるので、同期調相機
の容量を低減できる。また、コンバータ・インバータの
素子の耐圧も定格負荷時に合わせた設計でよく、効率の
良い設計が可能である。そのために本実施例では、電圧
検出器２３によりコンバータ２の直流出力電圧を検出
し、電圧設定器２４により設定される直流出力電圧設定
値との偏差を制御増幅器２５により増幅して端子電圧指
令値として第１の電圧調整器１７に与える構成としてい
る。この構成とした場合、制御増幅器に積分要素を持た
せれば、ゲインが低くても定常的には必ず直流出力電圧
を設定値に一致させることができる。そのため、制御ゲ
インを安定限界の値の数分の一まで小さく設定しても問
題ない。それは主機軸駆動発電装置では定常特性が重要
であり、過渡現象は秒単位の長い時間まで許容されるか
らである。このため無負荷時に充分余裕をとって制御増
幅器２５の調節を行えば、全負荷時まで安定な制御が可
能となる。
圧制御装置の動作を説明する。無負荷から全負荷までコ
ンバータ出力電圧が一定であれば、インバータ側力率を
常に高力率で運転するよう設計できるので、同期調相機
の容量を低減できる。また、コンバータ・インバータの
素子の耐圧も定格負荷時に合わせた設計でよく、効率の
良い設計が可能である。そのために本実施例では、電圧
検出器２３によりコンバータ２の直流出力電圧を検出
し、電圧設定器２４により設定される直流出力電圧設定
値との偏差を制御増幅器２５により増幅して端子電圧指
令値として第１の電圧調整器１７に与える構成としてい
る。この構成とした場合、制御増幅器に積分要素を持た
せれば、ゲインが低くても定常的には必ず直流出力電圧
を設定値に一致させることができる。そのため、制御ゲ
インを安定限界の値の数分の一まで小さく設定しても問
題ない。それは主機軸駆動発電装置では定常特性が重要
であり、過渡現象は秒単位の長い時間まで許容されるか
らである。このため無負荷時に充分余裕をとって制御増
幅器２５の調節を行えば、全負荷時まで安定な制御が可
能となる。
【００１５】さらに、本実施例では負荷運転中に負荷遮
断を行うと、コンバータは位相しぼりを行い出力電圧を
負に反転させて電流を急速に零にしようとする。コンバ
ータの位相しぼりは、短時間に完了するので、ゆっくり
な応答の直流電圧制御は応答せず、安定な応答を継続す
る。なお、上記実施例では独立した制御増幅器を設ける
構成を示したが、本考案はこれに限るものではなく、周
波数制御器１２や電流制御器１４と同一のコントローラ
にてソフトウエアにより実現することもできる。
断を行うと、コンバータは位相しぼりを行い出力電圧を
負に反転させて電流を急速に零にしようとする。コンバ
ータの位相しぼりは、短時間に完了するので、ゆっくり
な応答の直流電圧制御は応答せず、安定な応答を継続す
る。なお、上記実施例では独立した制御増幅器を設ける
構成を示したが、本考案はこれに限るものではなく、周
波数制御器１２や電流制御器１４と同一のコントローラ
にてソフトウエアにより実現することもできる。
【００１６】また、上記実施例ではコンバータとインバ
ータを直に結合する構成を示したが、間に直流リアクト
ルを介する構成としてもよく、その場合インバータの直
流入力電圧を検出してそれを所定の値に制御する構成と
してもよい。
ータを直に結合する構成を示したが、間に直流リアクト
ルを介する構成としてもよく、その場合インバータの直
流入力電圧を検出してそれを所定の値に制御する構成と
してもよい。
【００１７】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の主機軸駆
動発電装置の電圧制御装置によれば、無負荷から全負荷
までインバータの力率を高力率に保つことができ、同期
調相機の容量を低減することが可能である。また制御ゲ
インの調整も簡単で、無負荷試験のみの対応で可能にな
る。さらに負荷遮断時の電圧安定性も良好になる、とい
う優れた効果を奏する。
動発電装置の電圧制御装置によれば、無負荷から全負荷
までインバータの力率を高力率に保つことができ、同期
調相機の容量を低減することが可能である。また制御ゲ
インの調整も簡単で、無負荷試験のみの対応で可能にな
る。さらに負荷遮断時の電圧安定性も良好になる、とい
う優れた効果を奏する。
【図１】本考案の主機軸駆動発電装置の電圧制御装置の
一実施例のブロック図。
一実施例のブロック図。
【図２】従来の主機軸駆動発電装置の電圧制御装置のブ
ロック図。
ロック図。
１…軸発電機、２…コンバータ、３…インバータ、４…
同期調相機、５…主エンジン、６…プロペラ、７…負
荷、８…遮断器、９…母線、１０…出力周波数指令設定
器、１１…出力周波数検出器、１２…周波数制御器、１
３，１９…電流検出器、１４…電流制御器、１５，１６
…位相制御器、１７，１８…電圧調整器、２０…フィル
タ回路、２１…電圧設定器、２２…加算器、２３…電圧
検出器、２４…直流電圧設定器、２５…制御増幅器。
同期調相機、５…主エンジン、６…プロペラ、７…負
荷、８…遮断器、９…母線、１０…出力周波数指令設定
器、１１…出力周波数検出器、１２…周波数制御器、１
３，１９…電流検出器、１４…電流制御器、１５，１６
…位相制御器、１７，１８…電圧調整器、２０…フィル
タ回路、２１…電圧設定器、２２…加算器、２３…電圧
検出器、２４…直流電圧設定器、２５…制御増幅器。
Claims (1)
- 【請求項１】 船舶の主エンジンによって駆動される軸
発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換するコンバ
ータと、前記コンバータの直流出力を定周波数の交流に
変換するインバータと、前記インバータ及び負荷に無効
電力を供給する同期調相機とよりなる主機軸駆動発電装
置において、前記軸発電機の端子電圧が端子電圧指令値
と一致するように高速に制御する電圧調整器と直流電圧
検出器及び制御増幅器を設け、前記直流電圧検出器にて
前記コンバータの直流出力の直流電圧を検出し、前記電
圧調整器よりも遅い応答で前記制御増幅器にて直流電圧
が所定の設定値と一致するように直流電圧と設定値の偏
差を増幅し、前記電圧調整器の端子電圧指令値とするこ
とを特徴とした主機軸駆動発電装置の電圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993012856U JP2544555Y2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 主機軸駆動発電装置の電圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993012856U JP2544555Y2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 主機軸駆動発電装置の電圧制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674098U JPH0674098U (ja) | 1994-10-18 |
| JP2544555Y2 true JP2544555Y2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=11817050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993012856U Expired - Fee Related JP2544555Y2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 主機軸駆動発電装置の電圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544555Y2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5314346A (en) * | 1976-07-26 | 1978-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | Controlling system of energy storing device |
| JPH0683599B2 (ja) * | 1986-01-10 | 1994-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | ガスタ−ビン発電装置 |
| JP2897208B2 (ja) * | 1986-06-02 | 1999-05-31 | ヤマハ発動機株式会社 | 系統連系用電源装置 |
| JP2678445B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1997-11-17 | 東洋電産 株式会社 | 車両用多電圧発電装置の発電制御方法 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP1993012856U patent/JP2544555Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674098U (ja) | 1994-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |