JP5009666B2 - クレーン装置およびクレーン制御方法 - Google Patents
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したがって、例えばエンジン発電装置の燃費を改善することを目的として、低負荷時にエンジン発電装置の回転速度を低減して、規定の電圧や周波数の交流電力を得ることができなくなった場合、この交流電力を利用している補機設備の動作が不可能となる。
したがって、クレーン装置全体の動作を正常に維持しつつ、エンジン発電装置の燃費を改善するため、負荷変動に従ってエンジン回転速度を変化させることができる。
[本実施の形態の構成]
まず、図1を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図1は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。
このクレーン装置は、エンジン駆動で発電した電力を共通母線に供給することにより、共通母線に接続された電動機を駆動して荷物の積み降ろしを行う装置であり、主な構成として、エンジン発電装置1、主巻電動機30、走行電動機31,32、横行電動機33、インバータ(INV)41〜44、補機設備5、蓄電装置6、コントローラ7、および共通母線9が設けられている。
エンジン発電装置1は、ディーゼルエンジン(DE)11、発電機(G)12、および電圧昇圧装置13を有し、ディーゼルエンジン11で発電機12を駆動することにより直流電力を発電し、その直流電力を電圧昇圧装置13により昇圧して出力する装置であり、エンジン回転速度を示すコントローラ7からの運転指示10Aに基づいて、ディーゼルエンジン11のエンジン回転速度を制御する機能を有している。
インバータ41は、共通母線9上の直流電力を交流電力に変換して主巻電動機30および走行電動機31へ供給するとともに、回生時に発生した主巻電動機30からの交流電力を直流電力に変換して共通母線9へ出力するDC/AC変換器である。
インバータ42は、共通母線9上の直流電力を交流電力に変換して主巻電動機30および走行電動機32へ供給するとともに、回生時に発生した主巻電動機30からの交流電力を直流電力に変換して共通母線9へ出力するDC/AC変換器である。
インバータ(補機インバータ)44は、共通母線9上の直流電力を交流電力に変換して照明装置、空調装置、あるいはコントローラ7などの制御装置を含む各種の補機設備5の電源として供給するDC/AC変換器である。
したがって、電力供給状況確認機能により、例えばエンジン発電装置1から共通母線9への配線上に設けた検出器からの検出値15Aに基づいて共通母線9の供給電圧を検出し、予めメモリに保存しておいた当該クレーン動作に対応する下限しきい値や上限しきい値を読み出して比較することにより、電力供給状況の過不足を確認できる。
次に、図2および図3を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作としてコントローラ7におけるエンジン回転速度制御について詳細に説明する。図2は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転速度制御処理を示すフローチャートである。図3は、エンジン発電装置の発電電力とエンジン回転速度の関係を示す動作特性である。
コントローラ7は、まず、エンジン回転速度制御機能により、操作者から指令入力70の有無を確認し(ステップ100)、指令入力70があった場合(ステップ100:YES)、その指令入力70で入力された荷重および指令速度に応じたエンジン回転速度Nを示す運転指示10Aをエンジン発電装置1へ出力し(ステップ101)、ステップ100へ戻る。
これにより、エンジン発電装置1のディーゼルエンジン11がエンジン回転速度Nで運転され、操作者から指令入力された荷重および指令速度に対応する指令供給電力が発電機12で発電される。
これにより、共通母線9の直流電力が使用されて供給電圧が下限しきい値より低下している場合には、エンジン発電装置1のエンジン回転速度が増やされて、より多くの発電電力が共通母線9へ供給される。
これにより、共通母線9の直流電力が使用されず供給電圧が上限しきい値より上昇している場合には、エンジン発電装置1のエンジン回転速度が低減されて、共通母線9へ供給される直流電力が抑制される。
したがって、エンジン発電装置1のエンジン回転速度が低く設定された場合、共通母線9へ出力される直流電力の供給電圧Vが低下するため、蓄電装置6の蓄電電力が共通母線9へ出力され、インバータ44を介して補機設備5へ供給される。
次に、図4を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作例について説明する。図4は、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、クレーン動作の開始に応じてエンジン発電装置1のエンジン回転速度が増加した後、クレーン動作の停止に応じてエンジン発電装置1のエンジン回転速度が低減する場合を例として説明する。
その後、時刻T1に、エンジン回転速度NがNbに到達して一定となり、直流電力15として最大直流電力PMbが出力される。これ以降、直流電力15の供給電圧が正常範囲に維持され、蓄電装置6から共通母線9に対する蓄電電力の出力は停止する。
その後、時刻T3に、エンジン回転速度NがNaに到達して一定となり、直流電力15として規定直流電力PMaが出力される。
このように、本実施の形態は、エンジン発電装置1により、エンジンで直流発電機を駆動して得られた直流電力を、電圧昇圧装置で昇圧した後に共通母線へ出力し、インバータ41,42により、共通母線9上の直流電力を変換して荷物の積み降ろしを行う電動機30へ電力を供給するとともに、回生時に電動機30で発生した電力を直流電力に変換して共通母線9へ出力し、インバータ44により、共通母線9上の直流電力を交流電力に変換して当該クレーン装置の補機設備5へ供給するようにしたので、例えば高負荷時にエンジン発電装置の回転速度を上昇させても、共通母線9の直流電力を利用している補機設備の安定動作を維持することが可能となる。
したがって、クレーン装置全体の動作を正常に維持しつつ、低負荷時にエンジン回転速度を低減できる。
したがって、クレーン装置全体の動作を正常に維持しつつ、低負荷時にエンジン回転速度を低減できることから、エンジン発電装置1の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。
以上の実施の形態では、エンジン発電装置1から出力される直流電力15の供給電圧の低下が、クレーン動作の停止などに起因する負荷低減に応じたエンジン発電装置1のエンジン回転速度の低減により発生するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、負荷低減に応じて、エンジン発電装置1の運転停止や発電機12の励磁停止を行った場合でも、直流電力15の供給電圧が低下する。このような場合でも、上記実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。
Claims (2)
- エンジンにより直流発電機を駆動して得られた直流電力を、電圧昇圧装置で昇圧した後に共通母線へ出力するエンジン発電装置と、
前記共通母線上の直流電力を変換して荷物の積み降ろしを行う電動機へ電力を供給するとともに、回生時に当該電動機で発生した電力を直流電力に変換して前記共通母線へ出力するインバータと、
前記共通母線上の直流電力を交流電力に変換して当該クレーン装置の補機設備へ供給する補機インバータと、
前記エンジン発電装置または前記インバータから前記共通母線に出力された余剰電力を蓄電電力として蓄電し、前記直流電力の不足時に当該蓄電電力を前記共通母線へ出力する蓄電装置と、
当該クレーン装置の動作状況に応じて前記発電装置のエンジン回転速度を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、クレーン運転が開始される前の準備状態において規定直流電力を前記エンジン発電装置から出力するために必要な第1のエンジン回転数を前記エンジン発電装置へ指示し、入力された操作指令に応じて任意のクレーン運転を行う場合には、当該クレーン運転に必要な第2のエンジン回転数を算出して前記エンジン発電装置へ指示し、前記操作指令の入力がない場合には、前記共通母線の供給電圧が下限しきい値より低い場合に所定分だけ増加した新たなエンジン回転速度を前記エンジン発電装置へ指示するとともに、前記共通母線の供給電圧が上限しきい値より高い場合に所定分だけ低減した新たなエンジン回転速度を前記エンジン発電装置へ指示し、所定待機期間経過しても前記操作指令の入力がない場合には、前記第1のエンジン回転数より低い第3のエンジン回転数を前記エンジン発電装置へ指示する
ことを特徴とするクレーン装置。 - エンジン発電装置により、エンジンで直流発電機を駆動して得られた直流電力を、電圧昇圧装置で昇圧した後に共通母線へ出力するステップと、
インバータにより、前記共通母線上の直流電力を変換して荷物の積み降ろしを行う電動機へ電力を供給するとともに、回生時に当該電動機で発生した電力を直流電力に変換して前記共通母線へ出力するステップと、
補機インバータにより、前記共通母線上の直流電力を交流電力に変換して当該クレーン装置の補機設備へ供給するステップと、
蓄電装置により、前記エンジン発電装置または前記インバータから前記共通母線に出力された余剰電力を蓄電電力として蓄電し、前記直流電力の不足時に当該蓄電電力を前記共通母線へ出力するステップと、
コントローラにより、当該クレーン装置の動作状況に応じて前記発電装置のエンジン回転速度を制御する制御ステップとを備え、
前記制御ステップは、
クレーン運転が開始される前の準備状態において規定直流電力を前記エンジン発電装置から出力するために必要な第1のエンジン回転数を前記エンジン発電装置へ指示するステップと、
入力された操作指令に応じて任意のクレーン運転を行う場合には、当該クレーン運転に必要な第2のエンジン回転数を算出して前記エンジン発電装置へ指示するステップと、
前記操作指令の入力がない場合には、前記共通母線の供給電圧が下限しきい値より低い場合に所定分だけ増加した新たなエンジン回転速度を前記エンジン発電装置へ指示するとともに、前記共通母線の供給電圧が上限しきい値より高い場合に所定分だけ低減した新たなエンジン回転速度を前記エンジン発電装置へ指示するステップと、
所定待機期間経過しても前記操作指令の入力がない場合には、前記第1のエンジン回転数より低い第3のエンジン回転数を前記エンジン発電装置へ指示するステップとを含む
ことを特徴とするクレーン制御方法。
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