JP4736082B2 - 軸駆動発電装置 - Google Patents

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本発明は、船舶の主機関及びプロペラ軸系に設置されて使用される軸駆動発電装置に関する。
従来の軸駆動発電装置で軸発電機を電動機として運転するシステムを図３を参照して説明する。
図において、１は軸駆動発電装置で、軸発電機４と他励式変換装置５と同期調相機６とリアクトル７及び変流器１１を備えている。２は主機関、３はプロペラ軸系である。８は電力系統、９は船内電源である。
一般航海時においては省燃費、省エネルギー対策の一環として、軸駆動発電装置１は回転数が変化する主機関２の回転エネルギーをプロペラ軸系３に設けられた軸発電機４で周波数が変動する電気エネルギーに変換し、他励式変換装置５、同期調相機６及びリアクトル７を介して一定電圧、一定周波数の電力に変換して電力系統８へ電力を供給している。
しかし、主機関２の故障時や電力系統８に余剰電力がある場合は軸発電機４を電動機として運転を行い電気推進や推進加勢として使用する場合がある。
軸発電機４を電動機として運転する場合には、船内電源９からリアクトル７、同期調相機６及び他励式変換装置５を介して軸発電機４へ電力を供給し、故障した主機関２の替わりにプロペラ軸系３を駆動して電気推進を行っている。あるいは荒天時や経年劣化による主機２の馬力不足を補い推進加勢を行っている。
また、図４のように電力系統８の電圧歪率の低減効果をさらに高めるために、リアクトル７を二重巻線リアクトル１０に替えた軸駆動発電装置もあるが、その他の構成は同一でありその動作も上記で述べたものと同じ動作である。
電気推進時もしくは推進加勢時は船内電源９から電力を軸発電機４へ供給し、電動機として運転することで船舶の推力を得ているが、船速の増加や波の影響で推進に必要な馬力が増加すると船内電源９が接続されている電力系統８は負荷の増加に伴い電圧降下が発生する。同期調相機６は電力系統８の電圧歪率の低減や力率遅れを抑制する効果があるため電力系統８に接続されている。同期調相機６は船内電源９からわずかな有効電力をもらい無効電力を発生しているが、電力系統８で電圧降下が発生しても同期調相機６は自己の慣性力で電圧を維持し続けるため、電圧降下が発生した電力系統８から見れば同期調相機６の電圧の方が高くなり、その結果同期調相機６から電力系統８へ横流と呼ばれる電流が流れる。他励式変換装置５は変流器１１の出力電流から出力電流の演算を行っており、同期調相機６の横流の影響で変流器１１の出力電流と実際に他励式変換装置５へ流れ込む電流との間に差が生じると、他励式変換装置５の出力電流に狂いが起こり軸発電機４に変磁が発生して他励式変換装置５で過電流トリップの発生やサイリスタ素子が焼損するなどの問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題は軸発電機の負荷が増加した時でも同期調相機から流れる横流の影響を考慮した場所に変流器を設置することで他励式変換装置の出力電流を正しく制御することが可能となり、他励式変換装置の過電流トリップの発生やサイリスタ素子の焼損を防止し、軸発電機を電気推進または推進加勢として船舶が航行を継続することのできる軸駆動発電装置を提供することである。
上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、回転数が変化する船舶の主機関によって駆動される軸発電機と、船内電源を備えた電力系統及び前記軸発電機間の電路に接続され前記軸発電機から出力される変動周波数を一定に変換する他励式変換装置と、前記他励式変換装置及び前記電力系統間の電路に設けられ前記他励式変換装置に流入する電流を検出する変流器と、前記他励式変換装置及び前記電力系統間の電路に接続され前記他励式変換装置の出力電力の電圧波形歪を平滑にするリアクトルと、前記他励式変換装置及び前記リアクトル間の電路に接続され前記他励式変換装置及び電力系統へ無効電力供給し、前記軸発電機の出力電圧波形の形成及び電圧歪率を低減する同期調相機とからなる軸駆動発電装置において、前記船内電源により前記他励式変換装置を介して前記軸発電機を電動機として運転する際に前記電力系統に電圧降下が発生したとき、前記同期調相機から流れる横流の影響を前記変流器の電流検出が受けないように、前記変流器を前記リアクトル及び前記同期調相機の接続点と前記他励式変換装置との間の電路に設置し、前記変流器の出力により前記他励式変換装置の出力電流を制御することを特徴とする。
このように構成することにより、軸発電機の負荷が増加した時でも他励式変換装置の過電流トリップの発生やサイリスタ素子の焼損を防止し、軸発電機を電気推進または推進加勢として船舶が航行を継続することのできる軸駆動発電装置を提供することができる。
本発明によると、軸駆動発電装置で軸発電機を電動機として運転するシステムにおいて、軸発電機の負荷が増加した時でも同期調相機から流れる横流の影響を考慮した場所に変流器を設置することで他励式変換装置の出力電流を正しく制御することが可能となり、他励式変換装置の過電流トリップの発生やサイリスタ素子の焼損を防止し、軸発電機を電気推進または推進加勢として船舶が航行を継続することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るシステム構成図である。
図１において、既に説明した図３の従来の軸駆動発電装置と異なる構成は、従来の軸駆動発電装置の変流器１１の替わりに変流器１２をリアクトル７からみて他励式変換装置５側に設けた点にあり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。
本実施形態では、他励式変換装置５は変流器１２の出力電流から出力電流の演算を行っており、変流器１２を流れる電流は同期調相機６から流れ出す横流の影響を考慮した最終的に他励式変換装置５へ流れる電流であり、実際に他励式変換装置５へ流れ込む電流と等しく軸発電機４の負荷変動による同期調相機６から発生する横流の影響を防ぐことができる。
したがって、同期調相機の横流の影響で変流器１２の出力電流と実際に他励式変換装置５へ流れ込む電流との間に差が生じないので、他励式変換装置５の出力電流に狂いが起こり軸発電機４に変磁が発生して他励式変換装置５で過電流トリップの発生やサイリスタ素子が焼損するなどの問題は発生しない。
図２は本発明の第２実施形態を示すシステム構成図である。
図２に示すように、本実施形態が、図１の第１実施形態と異なる構成は、リアクトル７の替りに二重巻線リアクトル１０を設けた点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。
本実施形態では、電力系統８の電圧歪率の低減効果をさらに高めるために、リアクトル７を二重巻線リアクトル１０に替えているが、その動作は上記第１実施形態と同じ動作を行う。すなわち、本実施形態では、他励式変換装置５は変流器１２の出力電流から出力電流の演算を行っており、変流器１２を流れる電流は同期調相機６から流れ出す横流の影響を考慮した最終的に他励式変換装置５へ流れる電流であり、実際に他励式変換装置５へ流れ込む電流と等しく軸発電機４の負荷変動による同期調相機６から発生する横流の影響を防ぐことができる。
したがって、同期調相機の横流の影響で変流器１２の出力電流と実際に他励式変換装置５へ流れ込む電流との間に差が生じないので、他励式変換装置５の出力電流に狂いが起こり軸発電機４に変磁が発生して他励式変換装置５で過電流トリップの発生やサイリスタ素子が焼損するなどの問題は発生しない。
本発明の第１の実施形態の軸駆動発電装置のシステム構成図。 本発明の第２の実施形態の軸駆動発電装置のシステム構成図。 従来の軸駆動発電装置のシステム構成図。 従来の他の軸駆動発電装置のシステム構成図。
符号の説明
１…軸駆動発電装置、２…主機関、３…プロペラ軸系、４…軸発電機、５…他励式変換装置、６…同期調相機、７…リアクトル、８…電力系統、９…船内電源、１０…二重巻線リアクトル、１１…変流器、１２…変流器。

Claims (1)

  1. 回転数が変化する船舶の主機関によって駆動される軸発電機と、
    船内電源を備えた電力系統及び前記軸発電機間の電路に接続され前記軸発電機から出力される変動周波数を一定に変換する他励式変換装置と、
    前記他励式変換装置及び前記電力系統間の電路に設けられ前記他励式変換装置に流入する電流を検出する変流器と、
    前記他励式変換装置及び前記電力系統間の電路に接続され前記他励式変換装置の出力電力の電圧波形歪を平滑にするリアクトルと、
    前記他励式変換装置及び前記リアクトル間の電路に接続され前記他励式変換装置及び電力系統へ無効電力供給し、前記軸発電機の出力電圧波形の形成及び電圧歪率を低減する同期調相機とからなる軸駆動発電装置において、
    前記船内電源により前記他励式変換装置を介して前記軸発電機を電動機として運転する際に前記電力系統に電圧降下が発生したとき、前記同期調相機から流れる横流の影響を前記変流器の電流検出が受けないように、前記変流器を前記リアクトル及び前記同期調相機の接続点と前記他励式変換装置との間の電路に設置し、前記変流器の出力により前記他励式変換装置の出力電流を制御することを特徴とする軸駆動発電装置。
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