JP4650614B2

JP4650614B2 - 船用軸駆動発電装置

Info

Publication number: JP4650614B2
Application number: JP2004349656A
Authority: JP
Inventors: 久夫光嶋
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: JP2006166494A

Description

本発明は船用軸駆動発電装置に係り、特に、同期調相機を備えた船用他励インバータ方式の主機軸駆動発電装置に関する。

一般に、船用他励インバータ方式の主機軸駆動発電装置においては、無効電力供給源として、またインバータの転流源として同期調相機が用いられることが多い。同期調相機の発生する電圧とその周波数は、そのまま発電装置の出力電圧と周波数になるので、発電装置を始動させる際には同期調相機を停止状態から定格周波数・定格電圧まで起動させる必要がある。

このような船用主機軸駆動発電装置の始動方法としては、ポニーモータを用いて機械的に駆動させる方式や、同期調相機をサイリスタモータとして起動させる方式がある。このうち、サイリスタモータ起動方式では、停止状態から同期調相機を駆動するため、起動当初は励磁電源を船内母線から供給される交流励磁電源とし、十分加速してから自励式自動電圧調整器による直流励磁に切替える方式がとられている。また、軸発電機の励磁電源も船内母線から供給されることが多く、そのため船内母線喪失時には軸駆動発電装置から電力を船内に給電することができない。

従来のサイリスタモータ起動方式の軸駆動発電装置の始動方法を図２の構成図を参照して説明する。
軸発電機１４の励磁電源は、船内母線より供給されるようにしておく。また同期調相機２１の励磁電源も、交流励磁可能なように船内母線から供給可能にしておく。この状態で、軸発電機１４の回転速度が発電装置の起動可能な最低回転速度以上にある場合、発電装置を起動させると、まず、自動電圧調整器１６が動作を開始する。自動電圧調整器１６は、軸発電機電圧基準回路１７からの設定信号ＶSG* と軸発電機電圧ＶSGを比較し、励磁用サイリスタコンバータ１５の位相を制御し、軸発電機励磁電流ＩfSG を変化させることで、軸発電機電圧ＶSGを設定信号ＶSG* と同じになるように動作する。軸発電機電圧ＶSGが始動に十分な値に達すると、自動周波数調整器１８が動作を開始する。自動周波数調整器１８は、主サイリスタコンバータ１９と主サイリスタインバータ２０の位相を制御し、同期調相機２１に電流ＩSCP を供給する。このとき、励磁切替え回路２２は交流励磁側を選択しており、同期調相機２１に交流励磁電流ＩfSC(AC) が供給される。電流ＩSCP 及び交流励磁電流ＩfSC(AC) により、同期調相機２１は加速を開始し、徐々に電圧ＶSCも上昇していく。

同期調相機２１が加速し、一定の速度まで達すると、自動周波数調整器１８は電流ＩSCP を零に絞り、励磁切替え回路２２は交流励磁から自動電圧調整器２３による直流励磁に切替える。切替えが完了すると、自動周波数調整器１８は再び電流ＩSCP を流して同期調相機２１を定格回転速度まで加速し、また自動電圧調整器２３は直流励磁電流ＩfSC(DC) を同期調相機２１に流し、電圧ＶSCを定格電圧まで上昇させる。こうして発電装置の起動が完了すると、遮断器２４を投入し、船内に電力を供給する。

上記したように、従来のサイリスタモータ起動方式の軸駆動発電装置では、起動を行う際、軸発電機１４の励磁電源及び同期調相機２１の励磁電源は、船内母線から供給する必要があった。そのため、船内母線が喪失してしまうと始動ができなくなり、非常用として用いることができないという不具合があった。

本発明（請求項１及び請求項２対応）は、上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、船内母線から交流励磁電源を供給することなく、船内母線喪失時でも安定に供給可能な直流バッテリ電源を用いてサイリスタモータの始動を可能にし、軸駆動発電装置を非常用発電装置としても使用できるようにした船用軸駆動発電装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の船用軸駆動発電装置は、船舶の主機軸により駆動される軸発電機と、この軸発電機の励磁を供給する励磁用サイリスタコンバータと、この励磁用サイリスタコンバータの位相を制御し前記軸発電機電圧を一定に保つ自動電圧調整器と、直流バッテリ電源と、この直流バッテリ電源に接続された初期励磁回路と、前記軸発電機の出力側に接続されたサイリスタコンバータと、このサイリスタコンバータの出力を逆変換するサイリスタインバータと、このサイリスタインバータの出力側に接続された同期調相機と、この同期調相機の励磁を前記軸発電機出力と当該同期調相機の自動電圧調整器出力とで切替える励磁切替回路とから構成され、前記軸発電機の励磁を当該軸発電機の出力から供給し、前記同期調相機の交流励磁を前記軸発電機の出力から供給することを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１記載の船用軸駆動発電装置において、直流バッテリ電源に接続される初期励磁回路は、抵抗器とダイオードからなる回路か、抵抗器とダイオードとＤＣ／ＤＣコンバータからなる回路であることを特徴とする。

本発明（請求項１及び請求項２対応）によると、外部からの励磁電源は直流バッテリからの初期励磁のみとし、その他の励磁電源は全て軸発電機の出力から供給するようにしたので、船内母線喪失時の他励サイリスタインバータ方式の主機軸駆動発電装置の同期調相機サイリスタモータ始動を実現し、軸駆動発電装置を非常用発電装置として使用することを可能としたものである。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例（請求項１及び請求項２対応）である船用軸駆動発電装置の構成図である。

図に示すように、本実施例の船用軸駆動発電装置は、軸発電機１と、この軸発電機１に初期励磁を供給する初期励磁回路２と、軸発電機電圧ＶSGを設定信号ＶSG* と同じになるように励磁電流ＩfSG を制御する自動電圧調整器５と、主サイリスタコンバータ６と、主サイリスタインバータ７、同期調相機８と、同期調相機８の電圧ＶSCを電圧設定器１０ａの設定した電圧になるように制御する自動電圧調整器１０と、同期調相機８に電流ＩSCP を供給する自動周波数調整器１１とを主たる構成機器としている。また、初期励磁回路２は、抵抗器とダイオードからなる回路、あるいは抵抗器とダイオードとＤＣ／ＤＣコンバータからなる回路を用いることができる。

次に、本実施例の船用軸駆動発電装置の始動方法について説明する。
発電装置の停止時、軸発電機１の回転速度が本発電装置の制御可能な最低回転速度以上であるとき、本発電装置を始動させると、まず、初期励磁用接触器３を閉じて、初期励磁回路２より軸発電機１に初期励磁を供給する。この初期励磁によりある程度軸発電機電圧ＶSGが発生したら、自動電圧調整器５を動作させる。その後、初期励磁接触器３を開き、軸発電機１の励磁を初期励磁から自動電圧調整器５による励磁に切替える。自動電圧調整器５は、軸発電機１の出力を電源として軸発電機励磁電流ＩfSG を軸発電機１の励磁回路に供給し、軸発電機電圧ＶSGを設定信号ＶSG* と同じになるように励磁電流ＩfSG を制御する。

そして、軸発電機電圧ＶSGが始動に十分な値に達すると、自動周波数調整器１１が動作を開始して同期調相機８に電流ＩSCP を流し、同時に同期調相機８の励磁回路に軸発電機１の出力を供給するよう同期調相機励磁切替え回路９を軸発電機１の出力側に切替える。こうしてサイリスタモータ始動を開始し、同期調相機８が十分加速したところで、自動周波数調整器１１により電流ＩSCP を一旦零に絞り、同期調相機励磁切替え回路９を自動電圧調整器１０の出力側に切替える。この切替えが完了した後、再び自動周波数調整器１１が電流ＩSCP を供給するようにする。自動周波数調整器１１は、同期調相機８の周波数を周波数設定器１１ａからの信号になるように制御する。また、自動電圧調整器１０は、同期調相機８の電圧ＶSCを電圧設定器１０ａの設定した電圧になるように制御する。

同期調相機８の出力周波数ｆSC及び電圧ＶSCが定格値に整定すると、本発電装置の始動は完了し、遮断器１３を閉じることで、本発電装置より電力を船内に供給できるようになる。

上記したように、本実施例によると、直流バッテリ電源により軸発電機初期励磁回路２からの初期励磁により軸発電機１の出力を得た後、自動電圧調整器５により軸発電機電圧を一定に制御し、軸発電機出力を同期調相機８の交流励磁として同期調相機をサイリスタモータ起動し、その後同期調相機８の励磁を直流励磁に切替えるようにしたので、従来不可能であった船内母線喪失時の他励サイリスタインバータ方式の主機軸駆動発電装置の同期調相機サイリスタモータ始動を実現し、軸駆動発電装置を非常用発電装置として使用できるようにしたものである。

なお、上記実施例では、全てハードウェアにて説明したが、電圧基準回路１２，自動電圧調整器５，自動周波数調整器１１，周波数設定器１１ａ，自動電圧調整器１０，電圧設定器１０ａは、それぞれ機能の全部または一部をソフトウェアで実現可能である。

本発明の一実施例の構成図。従来の船用軸駆動発電装置の構成図。

符号の説明

１，１４…軸発電機、２…初期励磁回路、３…初期励磁接触器、４，１５…界磁サイリスタコンバータ、５，１６…自動電圧調整器、６，１９…主サイリスタコンバータ、７，２０…主サイリスタインバータ、８，２１…同期調相機、９，２２…励磁切替え回路、１０，２３…同期調相機自動電圧調整器、１０ａ，２３ａ…電圧設定器、１１，１８…自動周波数調整器、１１ａ…周波数設定器、１２，１７…電圧基準回路、１３，２４…遮断器。

Claims

船舶の主機軸により駆動される軸発電機と、この軸発電機の励磁を供給する励磁用サイリスタコンバータと、この励磁用サイリスタコンバータの位相を制御し前記軸発電機電圧を一定に保つ自動電圧調整器と、直流バッテリ電源と、この直流バッテリ電源に接続された初期励磁回路と、前記軸発電機の出力側に接続されたサイリスタコンバータと、このサイリスタコンバータの出力を逆変換するサイリスタインバータと、このサイリスタインバータの出力側に接続された同期調相機と、この同期調相機の励磁を前記軸発電機出力と当該同期調相機の自動電圧調整器出力とで切替える励磁切替回路とから構成され、前記軸発電機の励磁を当該軸発電機の出力から供給し、前記同期調相機の交流励磁を前記軸発電機の出力から供給することを特徴とする船用軸駆動発電装置。
請求項１記載の船用軸駆動発電装置において、直流バッテリ電源に接続される初期励磁回路は、抵抗器とダイオードからなる回路か、抵抗器とダイオードとＤＣ／ＤＣコンバータからなる回路であることを特徴とする船用軸駆動発電装置。