JP4440879B2

JP4440879B2 - 電動機駆動システム

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Publication number: JP4440879B2
Application number: JP2005503216A
Authority: JP
Inventors: 勝豊田; 正人小山; 功神山
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: EP1638199A1; JPWO2005002037A1; WO2005002037A1; EP1638199A4

Description

この発明は、機械動力発生装置を動力源とする複数台の発電機が、共通の配電母線に並列接続され、かつ負荷機械を駆動する複数台の電動機を可変速運転する電力変換装置が、この共通配電母線に並列接続された電動機駆動システムに関するものである。

第１０図は、特許文献１に示された船舶電気推進用の従来の電動機駆動システムを示す構成図である。
図において、スクリュー３３〜３６はそれぞれ、回転軸２８〜３２を介して誘導電動機２３〜２７により可変速駆動される。誘導電動機２３〜２７はそれぞれ、電力変換装置１８〜２２により可変速駆動されるが、可変速駆動に必要な電力は変圧器３７を介して共通配電母線１２，１３から供給される。この共通配電母線１２，１３には、ディーゼル機関１〜５によって駆動される発電機６〜１１の出力端子が接続されている。なお、３８は変圧器３７の一次巻線、３９，４１は変圧器３７の二次巻線、４２，４３は整流器、４４はコンデンサ、４５はインバータである。
このようなシステム構成により、ディーゼル機関１〜５が出力する機械動力は、発電機６〜１１によって電力に変換され、共通配電母線１２，１３，変圧器３７，電力変換装置１８〜２２，誘導電動機２３〜２７，回転軸２８〜３２を経由して最終的にスクリュー３３〜３６を可変速運転する機械動力として利用される。さらに、ディーゼル機関１〜５が出力する機械動力の一部は、変圧器１４，１５を経由して、低圧配電系統１６，１７に接続された他の負荷機器にも供給される。
なお、図示されていないが、発電機６〜１１と共通配電母線１２，１３との間、および変圧器３７（４台あり）と共通配電母線１２，１３との間には、それぞれ遮断器が設けられる。発電機側あるいは誘導電動機側に異常が生じた場合は、該当する箇所の遮断器が開放され、共通配電母線１２，１３から切り離される。

電動機駆動システムを適用した電気推進システムは、ディーゼル機関により直接、スクリューを駆動する従来の推進システムと比較して、振動が少ない、スクリューの回転方向
や回転数の調整が容易、効率がよいなどの利点がある。このため、乗り心地を重視する豪華客船や前後進を繰り返す砕氷船などの適用が増加しつつある。
また，天然ガスを液化するためのＬＮＧプラントでは、従来、液化設備に使用されるコンプレッサの駆動に、ガスタービンやスチームタービンなどの機械動力発生装置が使用されてきた。しかし、排気ガスが少ない、効率がよいといった利点から、船舶電気推進システムと同様の電動機駆動システムの適用が開始されつつある。このＬＮＧプラント用の電動機駆動システムの構成は、例えば、第１０図において、スクリュー３３〜３６をコンプレッサで置換えたものとなる。

従来の電動機駆動システムは上記のように構成されているが、運転中にディーゼル機関１が故障した場合、発電機６と共通配電母線１２との間に設けられた遮断器が開放される。一方、残りの４台のディーゼル機関２〜５は，ディーゼル機関１からの機械動力の供給がなくなったことにより負荷が増加し，回転数が低下する。これに伴い発電機７〜１１の出力電圧、ひいては共通配電母線１２，１３の電圧の振幅や周波数が低下する。これらの振幅や周波数の低下が予め設定された下限値以下になるとシステムに異常が起こったと判断され、発電機７〜１１と共通配電母線１２，１３との間の遮断器が開放される。その結果、スクリュー３３〜３６への機械動力の供給が停止されるというシステムダウンの問題が生じる。

一方，電力変換回路１８が故障した場合は、変圧器３７と共通配電母線１２との間に設けられた遮断器が開放される。この場合は，スクリュー３３への機械動力の供給がなくなったことにより，ディーゼル機関１〜５の負荷が減少し，回転数が上昇する。これに伴い発電機６〜１１の出力電圧、ひいては共通配電母線１２，１３の電圧の振幅や周波数が上昇する。これらの振幅や周波数の上昇が予め設定された上限値以上になると、システムに異常が起こったと判断され、発電機６〜１１と共通配電母線１２，１３との間の遮断器が開放される。その結果，スクリュー３３〜３６への機械動力の供給が停止されるというシステムダウンの問題が生じる。

通常，ディーゼル機関では燃料供給量の調整（いわゆるガバナ制御）による回転数制御が行われ、発電機では励磁電流制御による出力電圧振幅制御が行われる。すなわち，共通配電母線１１，１２の電圧の周波数変動は、ディーゼル機関のガバナ制御、振幅変動は発電機の励磁電流制御によって抑制される。しかし，これらガバナ制御や励磁電流制御の応答速度は秒オーダで遅いため、ディーゼル機関や発電機の少なくとも１台が故障した場合に発生する共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変動を問題のないレベルまで抑制することが困難で，システムダウンの問題が生じ易い。
特に，船舶電気推進用やＬＮＧプラント用の電動機駆動システムでは，投資コストを抑えるために、ディーゼル機関，発電機，電力変換装置や誘導電動機の台数は少ないことが望まれている。このため，１台のディーゼル機関や発電機の故障が、共通配電母線電圧の振幅・周波数変動に及ぼす影響が大きい。

国際公開第ＷＯ０２／１００７１６Ａ１号パンフレット

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、応答速度を速くして、共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変動を、システムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制することを目的とする。

この発明の第１の観点による電動機駆動システムは、機械動力を出力する機械動力発生装置と、上記機械動力発生装置により駆動され、交流電力を発生する複数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続された共通配電母線と、上記共通配電母線に入力端子が接続され、コンバータの出力直流電力から可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記複数台の電力変換装置にそれぞれ接続され、それぞれ負荷機械を駆動する電動機の複数台を有するものに関する。
特に、上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の周波数を検出し、この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータの出力直流電圧の所定値との偏差を基に出力される上記各電力変換装置のコンバータの電流指令値の上限制限値を、補正低減し、補正低減された電流指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備えている。
且つ、上記各電力変換装置は、上記コンバータの出力直流電圧を検出し、この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、上記各電動機の速度指令設定回路の速度指令と上記各電動機の速度検出器の速度との偏差より得られる上記各電動機の速度制御の指令値を補正低減し、補正低減された指令値で上記各電動機の速度を制御し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えている。

また、この発明の第２の観点による電動機駆動システムは、機械動力を出力する機械動力発生装置と、上記機械動力発生装置により駆動され、交流電力を発生する複数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続された共通配電母線と、上記共通配電母線に入力端子が接続され、コンバータの出力直流電力から可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記複数台の電力変換装置にそれぞれ接続され、それぞれ負荷機械を駆動する電動機の複数台を有するものに関する。
特に、上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の周波数を検出し、この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータの出力直流電圧の所定値との偏差を基に出力される上記各電力変換装置のコンバータの電流指令値の上限制限値を、補正低減し、補正低減された電流指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備えている。
そして、上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の電圧を検出し、この検出電圧と上記共通配電母線の基準電圧との偏差に応じて、上記各電力変換装置のコンバータへの無効電力指令値を演算し、演算された無効電力指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる無効電力を制御することにより、上記共通配電母線の電圧を上記基準電圧に制御する電圧制御手段を備えている。
且つ、上記各電力変換装置は、上記コンバータの出力直流電圧を検出し、この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、上記各電動機の速度指令設定回路の速度指令と上記各電動機の速度検出器の速度との偏差より得られる上記各電動機の速度制御の指令値を補正低減し、補正低減された指令値で上記各電動機の速度を制御し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えている。

この発明の第１の観点による電動機駆動システムによれば、応答速度を速くして、共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変動を、システムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制できる。そして、共通配電母線の周波数の低下に応じて、電動機の回転速度を低下させることにより負荷の消費する電力を抑制できるので、直流電圧の低下を抑制でき、
共通配電母線の周波数を所定値以上に維持することができる。

この発明の第２の観点による電動機駆動システムによれば、応答速度を速くして、共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変動を、システムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制できる。そして、共通配電母線の周波数を所定値よりの低下を抑制して維持するとともに、共通配電母線の電圧を維持して、より安定に電動機の運転継続を実現できる。

第１図は、この発明の実施の形態１である電動機駆動システムを示す構成図である。第２図は、実施の形態１における母線電圧，母線周波数，負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。第３図は、実施の形態２である電動機駆動システムを示す構成図である。第４図は、実施の形態３である電動機駆動システムを示す構成図である。第５図は、実施の形態４である電動機駆動システムを示す構成図である。第６図は、母線電圧変動の抑制が困難な場合の母線電圧，母線周波数，負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。第７図は、実施の形態４を適用した場合の母線電圧，母線周波数，負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。第８図は、実施の形態５である電動機駆動システムを示す構成図である。第９図は、実施の形態６である電動機駆動システムを示す構成図である。第１０図は、従来の電動機駆動システムを示す構成図である。

実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１である電動機駆動システムを示す構成図である。第１図において、複数台の発電機６〜１１は、それぞれ機械動力を出力するディーゼル機関（機械動力発生装置）１〜５により駆動され、遮断器（図示せず）を介して共通配電母線１２に並列接続され、発生した電力を共通配電母線１２に供給する。複数の誘導電動機２３〜２７は、それぞれその回転軸２８〜３２に接続されたスクリュー（負荷機械）３３〜３６を駆動する。誘導電動機２３〜２７には、それぞれその速度検出器４９〜５２が設けられている。誘導電動機２３は共通配電母線１２に、変圧器４６、電動機の制御装置６２を経て接続されている。共通配電母線１２と変圧器４６間には遮断器（図示せず）が接続されている。誘導電動機２４〜２７も、それぞれ同様に共通配電母線１２に、遮断器、変圧器、電動機の制御装置６３〜６５を経て接続されている。

電動機の制御装置６２は電力変換装置６１を有し、その主回路４７で入力電力の無効電力と有効電力が制御できる。その主回路４７は、例えば交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ８１と、変換された直流電力を平滑する平滑コンデンサ８２と、直流電力を交流電力に変換して電動機２３を駆動する自励式インバータ８３とを有するコンバータ-インバータ方式（ＤＣリンク方式）の変換装置で構成される。なお、マトリクスコンバ
ータによる交流-交流変換方式の変換装置で構成することもできる。
４８は、共通配電母線１２の電圧から周波数を検出する周波数検出回路である。５３は、コンバータ８１の直流電圧（平滑コンデンサ８２の直流電圧）を検出する直流電圧検出器である。５４は、直流電圧検出器５３の検出直流電圧を受け所定値との偏差をもとに、コンバータ８１の直流電圧をその所定値に制御する直流電圧制御回路である。５５は、周波数検出回路４８の検出値である帰還周波数を所定値（例えば図２の場合は定格周波数を５０Ｈｚとしたとき、４９Ｈｚ）と比較し、その所定値から減少したときに、直流電圧制御回路５４の出力である電流指令値を補正低減し、コンバータの電流を制御する電流制御回路である。５６は、電流制御回路５５の出力で主回路４７のコンバータ８１の駆動を行
うコンバータの制御回路である。これらの直流電圧検出器５３，直流電圧制御回路５４，周波数検出回路４８，電流制御回路５５とコンバータの制御回路５６で周波数制御手段を構成している。

５７は、外部の指令により速度指令値を設定または受ける速度指令設定回路である。５８は、速度検出器４９の信号より帰還速度を演算すると共に、速度指令設定回路５７の出力である速度指令値を受け、この速度指令値と帰還速度との偏差を演算し、この偏差がなくなるように主回路４７のインバータ８３の電流指令値を演算する速度制御回路である。この速度制御回路５８は、さらに、直流電圧検出器５３の出力である検出直流電圧を受け、この検出直流電圧が所定値から低下したときに、速度指令設定回路５７の出力である速度指令値を低減補正し、低減補正した速度指令値と帰還速度との偏差を演算し、この偏差がなくなるように主回路４７のインバータ８３の電流指令値を演算する速度制御回路である。５９は、速度制御回路５８の出力を受け、電動機２３の速度を制御する制御機能を有する主回路４７のインバータ８３を制御する制御回路である。これらの速度指令設定回路５７，速度検出器４９，速度制御回路５８，直流電圧検出器５３と制御回路５９で直流電圧制御手段を構成する。６０は、電力変換装置６１の主回路４７を制御する制御装置である。６３〜６５は、電動機の制御装置６２と同等の制御機能を有した電動機の制御装置である。なお、共通配電母線１２からの電力の一部は、変圧器１４，１５を経由して低圧配電系統１６，１７に接続された他の負荷機器にも供給される。

次に第１図の動作について説明する。発電システムは所定の周波数，電圧の交流電力出力となるように発電を行っており、例えば負荷が消費する電力が発電システムの定格範囲内で増加した場合は、ディーゼル機関（原動機）１〜５の出力を増加して発電機６〜１１の出力電力を消費電力と等しくすることにより、共通配電母線１２の周波数および電圧を所定値に維持している。
電動機の制御装置６２は、電動機２３の回転速度が速度指令値となるように電動機２３の駆動制御を行う。電動機の制御装置６２、変圧器４６から交流電力を受電し、外部よりの速度指令値を受け、速度指令設定回路５７の出力である速度指令値に基づいて、電動機２３を駆動する可変振幅・可変周波数の交流電力を出力する。
高力率コンバータの有効電流制御回路５５は、周波数検出回路４８で検出した共通配電母線１２の周波数を所定値に維持するのに必要な有効電力に応じた電流値になるまで高力率コンバータの電流制御回路５５の出力指令値を補正減算演算し制御指令として、コンバータ制御回路５６に与える。

高力率コンバータの制御回路５６は、直流電圧が所望の値となるように制御を行う。具体的には、直流電圧検出器５３で検出したコンバータ８１の直流電圧と所定値（電圧値）とを直流電圧制御回路５４で比較し、その偏差が無くなるように、電流指令値を演算し出力する。電流制御回路５５は、その電流指令値になるようにコンバータ制御回路５６を駆動制御する。この時、周波数検出回路４８で検出した共通配電母線１２の周波数が所定値より低下した場合には、その所定値からの減少に応じて、直流電圧制御回路５４の電流指令値の上限制限値を下げるように演算して有効電流制御を行う。このようにして、電力変換装置と共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、共通配電母線の周波数を所定値に制御する。その場合、電動機２３の消費電力が、コンバータの入力有効電力より多い場合は、直流電圧が低下する。

インバータ８３の制御回路５９は、電動機２３の回転数が速度指令値になるように電動機２３の駆動制御を行う。具体的には、速度検出器４９で検出した回転速度を速度制御回路５８で演算して得た帰還速度と速度指令値とを比較し、その偏差が無くなるように電流指令値を演算し、主回路４７を駆動する。この時、直流電圧検出器５３で検出した直流電圧が所定値から減少したときは、その所定値からの減少に応じて、速度指令設定回路５７
の速度指令値を下げるように演算して、電動機２３の電流指令値をインバータの制御回路５９に与える。このようにして、電力変換装置と電動機との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、コンバータ８１の出力直流電圧が所定値になる。

実施の形態１で、風水力応用機械（例えば船舶用のスクリュー、コンプレーサー、ブロワ−等の２乗トルク負荷機器）の負荷消費電力特性は、回転速度の３乗で消費電力が増加変化するので、共通配電母線１２の周波数の低下に応じて、電動機２３の回転速度を低下させることにより負荷の消費する電力を抑制できる。そのため、直流電圧の低下を抑制でき、二次的に共通配電母線１２の周波数を所定値以上に維持することができる。図２はこれを示すものであり、過負荷となってから周波数が低下するが、これを所定値に維持し、運転継続を実現している。縦軸の母線電圧は定格母線電圧を１として表している。母線周波数[Ｈｚ]は母線定格周波数が５０Ｈｚのときを表している。負荷電流は定格負荷電流を１として表している。横軸はいずれも時間[sec]を表している。

実施の形態２．
第３図は実施の形態２である電動機駆動システムを示す構成図である。第３図において、第１図と同一の符号を付したものは、第１図のものと同一または相当するものを示す。第３図に示すように、電動機の制御装置７１は、電力変換装置７０にインバータ８３へ出力するための直流電圧制御手段を有している。この直流電圧制御手段は、速度指令設定回路５７，速度検出器４９，速度制御回路６６，直流電圧検出器５３、電流制御回路６７と制御回路６８で構成されている。６９は制御装置である。電動機２４〜２７も、それぞれ同様に共通配電母線１２に、遮断器（図示せず）、変圧器、電動機の制御装置７２〜７４を経て接続されている。

電流制御回路６７は、直流電圧検出器５３で検出した直流電圧を受け、その直流電圧が所定値から減少したときは、その所定値からの減少に応じて、電流制御回路６７の電流指令値の上限値を下げる指令を与える。速度制御回路６６は、速度検出器４９の信号より帰還速度を演算すると共に、速度指令設定回路５７の出力である速度指令値を受け、この速度指令値と帰還速度との偏差を演算し、この偏差がなくなるように電流制御回路６７に電流指令値を与える。電流制御回路６７は、直流電圧検出回路５３の検出直流電圧が、所定値以内であれば、速度制御回路６６で求めた電流指令値をそのまま主回路４７の制御回路６８に与えるが、直流電圧が低下した場合は、直流電圧の変動が所定値（電圧値）以内になるように電流指令値を制限するように制御する。
実施の形態２では、共通配電母線１２の母線周波数を検出し、直接電力変換装置の電動機２３の消費電力（電流）を低減するので、負荷である機械が風水力機器以外でも消費電力制御を行うことができるため、共通配電母線１２の周波数の低下を抑制することができ、かつ電動機の運転継続が可能であり、より安定に電動機運転が可能である。

実施の形態３．
第４図は実施の形態３である電動機駆動システムを示す構成図である。第４図において、第１図と同一の符号を付したものは、第１図のものと同一または相当するものを示す。実施の形態３では、共通配電母線１２の周波数を周波数検出回路９１で一括して検出し、この検出帰還周波数を各電動機の制御装置９２〜９５に供給している。その他は、実施の形態１と同様である。
実施の形態３では、共通配電母線１２の周波数を一括して検出し各電動機の制御装置９２〜９５に供給するので、個別の周波数検出回路の特性のバラツキによる制御の不安定性を防止し、より安定的に共通配電母線１２の周波数を所定値以上に維持することができる。
なお、実施の形態２においても、個別周波数検出回路４８に替え、共通配電母線１２の周波数を周波数検出回路９１で一括して検出し、この検出帰還周波数を各電動機の制御装
置に供給するようにしても良い。このようにすれば、実施の形態２においても、個別の周波数検出回路の特性のバラツキによる制御の不安定性を防止し、より安定的に共通配電母線１２の周波数を所定値以上に維持することができる。

実施の形態４．
第５図は実施の形態４である電動機駆動システムを示す構成図である。第５図において、第１図と同一の符号を付したものは、第１図のものと同一または相当するものを示す。第５図に示すように、電動機の制御装置８１は、共通配電母線１２の母線電圧を電圧検出器７５で検出し、その検出電圧と共通配電母線１２の基準電圧との偏差に応じて、この偏差がなくなるように、電力変換装置８０が発生する無効電力指令値を演算して、電力変換装置８０のコンバータの制御回路７８へ出力する無効電力指令回路７６を備えている。７９は制御装置である。
無効電力指令回路７６は、共通配電母線１２の電圧を電圧検出器７５で検出し、その検出電圧を電圧設定器７７で設定される共通配電母線１２の基準電圧に維持するのに必要な無効電力に応じた無効電力出力指令値を演算し、電力変換装置８０のコンバータ制御回路７８に与える。

これらの電圧検出器７５，電圧設定器７７，無効電力指令回路７６とコンバータの制御回路７８で電圧制御手段を構成している。また、実施の形態１と同様に、直流電圧検出器５３，直流電圧制御回路５４，周波数検出回路４８，電流制御回路５５とコンバータの制御回路７８で周波数制御手段を構成している。さらに、実施の形態１と同様に、速度指令設定回路５７，速度検出器４９，速度制御回路５８，直流電圧検出器５３と制御回路５９で直流電圧制御手段を構成している。なお、他の電動機の制御装置８２〜８４も電動機の制御装置８１と同様な構成である。

過負荷となった時に発生する電圧変動を発電機システムが通常備える交流電圧制御回路（励磁電流制御回路等）で抑制可能な場合は、第３図に示したように消費電力を抑制して周波数を所定値に維持することによって運転継続が可能であるが、発電システムが備える交流電圧制御回路で電圧変動の抑制が困難である場合は、第６図に示すように次第に母線電圧変動が拡大し、やがて発電システムの停止に至る。第６図は母線電圧変動の抑制が困難な場合の母線電圧，母線周波数，負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。
実施の形態４では、共通配電母線１２の電圧を検出し、電力変換装置８０の無効電力の出力制御を行うので、共通配電母線１２の電圧を所定値に維持することができる。第７図はこれを示すものである。第７図は実施の形態４を適用した場合の母線電圧，母線周波数，負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。共通配電母線１２の周波数を所定値よりの低下を抑制し維持するとともに、共通配電母線１２の電圧を基準電圧に維持しており、より安定に電動機の運転継続を実現している。

実施の形態５．
第８図は実施の形態５である電動機駆動システムを示す構成図である。第８図において、第３図又は第５図と同一の符号を付したものは、第３図又は第５図のものと同一または相当するものを示す。第８図に示すように、電動機の制御装置８７は、実施の形態２（第３図）の構成に加えて、共通配電母線１２の母線電圧を電圧検出器７５で検出し、その検出電圧と共通配電母線１２の基準電圧との偏差に応じて、この偏差がなくなるように、必要な無効電力に応じた無効電力指令値を演算して、電力変換装置８６のコンバータの制御回路７８へ出力する無効電力指令回路７６を備えている。８５は制御装置である。これらの電圧検出器７５，電圧設定器７７，無効電力指令回路７６とコンバータの制御回路７８で電圧制御手段を構成している。

また、実施の形態２と同様に、直流電圧検出器５３，直流電圧制御回路５４，周波数検出回路４８，電流制御回路５５とコンバータの制御回路７８で周波数制御手段を構成している。さらに、実施の形態２と同様に、速度指令設定回路５７，速度検出器４９，速度制御回路６６，直流電圧検出器５３、電流制御回路６７と制御回路６８で直流電圧制御手段を構成している。なお、他の電動機の制御装置８８〜９０も電動機の制御装置８７と同様な構成である。
この実施の形態５では、実施の形態２に加え、共通配電母線１２の母線電圧を検出し、無効電力の出力制御を行うので、共通配電母線１２の電圧を所定値に維持することができるため、定トルク負荷機器駆動に対しても、共通配電母線１２の周波数を所定値よりの低下を抑制し維持するとともに、共通配電母線１２の母線電圧を所定値に維持しており、より安定に電動機の運転継続を実現できる。

実施の形態６．
第９図は実施の形態６である電動機駆動システムを示す構成図である。第９図において、第５図と同一の符号を付したものは、第５図と同一または相当するものを示す。第９図に示すように、実施の形態６では、共通配電母線１２の周波数を周波数検出回路９１で一括して検出し、この検出帰還周波数を各電動機の制御装置１０１〜１０４にそれぞれ供給している。さらに、共通配電母線１２の母線電圧を電圧検出器１００で一括して検出し、この検出帰還母線電圧を各電動機の制御装置１０１〜１０４にそれぞれ供給している。その他は、実施の形態４（第５図）と同様である。

コンバータの有効電流制御回路５５は、周波数検出回路９１で検出した共通配電母線１２の母線周波数が所定値より低下したときに、電流指令値を下げて高力率コンバータの制御回路７８に指令を与える。無効電力指令回路７６は、共通配電母線１２の母線電圧を電圧検出器１００で検出し、その検出電圧を電圧設定器７７で設定される共通配電母線１２の基準電圧に維持するのに必要な無効電力に応じた無効電力出力指令値を演算し、電力変換装置８０のコンバータ制御回路７８に与える。
この実施の形態６では、共通配電母線１２の母線電圧の周波数および母線電圧を一括して検出し各電力変換装置（電動機の制御装置１０１〜１０４）に供給するので、周波数検出回路や電圧検出器のバラツキによる影響を受けず、より安定に電動機運転が可能となる。
なお、同様に、実施の形態５（第８図）の周波数検出回路４８に替えて、共通の周波数検出回路９１で共通配電母線１２の周波数を一括して検出し、この検出帰還周波数を各電動機の制御装置にそれぞれ供給してもよい。さらに、電圧検出器７５に替えて、共通に電圧検出器１００で共通配電母線１２の母線電圧を一括して検出し、この検出帰還母線電圧を各電動機の制御装置にそれぞれ供給してもよい。

この発明は、船舶電気推進用の電動機駆動システムやＬＮＧプラント用の電動機駆動システムに用いて、好適である。

Claims

機械動力を出力する機械動力発生装置と、上記機械動力発生装置により駆動され、交流電力を発生する複数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続された共通
配電母線と、上記共通配電母線に入力端子が接続され、コンバータの出力直流電力から可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記複数台の電力変換装置にそれぞれ接続され、それぞれ負荷機械を駆動する電動機の複数台を有し、
上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の周波数を検出し、この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータの出力直流電圧の所定値との偏差を基に出力される上記各電力変換装置のコンバータの電流指令値の上限制限値を、補正低減し、補正低減された電流指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備えると共に、
上記各電力変換装置は、上記コンバータの出力直流電圧を検出し、この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、上記各電動機の速度指令設定回路の速度指令と上記各電動機の速度検出器の速度との偏差より得られる上記各電動機の速度制御の指令値を補正低減し、補正低減された指令値で上記各電動機の速度を制御し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えたことを特徴とする電動機駆動システム。
上記各電動機の速度制御の指令値は、上記各電動機の速度制御の出力である電流指令値の上限値である請求項１記載の電動機駆動システム。
上記共通配電母線の周波数は、上記共通配電母線より共通の周波数検出回路で検出し、検出した周波数を上記各電力変換装置にそれぞれ供給するようにした請求項１または請求項２記載の電動機駆動システム。
機械動力を出力する機械動力発生装置と、上記機械動力発生装置により駆動され、交流電力を発生する複数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続された共通配電母線と、上記共通配電母線に入力端子が接続され、コンバータの出力直流電力から可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記複数台の電力変換装置にそれぞれ接続され、それぞれ負荷機械を駆動する電動機の複数台を有し、
上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の周波数を検出し、この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータの出力直流電圧の所定値との偏差を基に出力される上記各電力変換装置のコンバータの電流指令値の上限制限値を、補正低減し、補正低減された電流指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備え、
上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の電圧を検出し、この検出電圧と上記共通配電母線の基準電圧との偏差に応じて、上記各電力変換装置のコンバータへの無効電力指令値を演算し、演算された無効電力指令値で上記各電力変換装置のコンバータを制御して、上記各電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる無効電力を制御することにより、上記共通配電母線の電圧を上記基準電圧に制御する電圧制御手段を備えると共に、上記各電力変換装置は、上記コンバータの出力直流電圧を検出し、この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、上記各電動機の速度指令設定回路の速度指令と上記各電動機の速度検出器の速度との偏差より得られる上記各電動機の速度制御の指令値を補正低減し、補正低減された指令値で上記各電動機の速度を制御し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えたことを特徴とする電動機駆動システム。
上記各電動機の速度制御の指令値は、上記各電動機の速度制御の出力である電流指令値の上限値である請求項４記載の電動機駆動システム。
上記共通配電母線の電圧は、上記共通配電母線より共通の電圧検出器で検出し、検出し
た電圧を上記各電力変換装置にそれぞれ供給するようにした請求項４または請求項５記載の電動機駆動システム。