JP5853335B2 - Marine propulsion device control device - Google Patents
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Description
本発明は、主機関の他にモータを備え、モータ単体でのモータ推進と、主機関単体での推進と、主機関の出力にモータによるアシストを加えたハイブリッド推進が可能な舶用推進装置に係り、特にモータに与えられる電力を制御することによって発電機のブラックアウトを防止することができる舶用推進装置の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a marine propulsion apparatus that includes a motor in addition to a main engine, and can perform motor propulsion by the motor alone, propulsion by the main engine alone, and hybrid propulsion by adding assistance from the motor to the output of the main engine. In particular, the present invention relates to a control device for a marine propulsion device that can prevent blackout of a generator by controlling electric power supplied to a motor.
曳船等の作業船では、作業時に要求される出力に合わせて主機関を選定するため、作業時以外の移動時や待機時等には主機関の負荷率が低くなり、燃費や保守管理上好ましい状態ではない。また沖合にて待機する場合は、海象条件に応じて位置を保つために低速での移動が必要となるが、作業船は固定ピッチプロペラを使用することが多いため、主機関の回転数がアイドル回転数以下の場合にはクラッチによるスリップ制御で速度の制御を行っている。このため、出力ロスやスリップによる発熱ロスが発生して効率が悪くなり、さらに温室効果ガスの排出量が得られる出力に比較して多くなってしまう。 For work boats such as dredgers, the main engine is selected according to the output required at the time of work, so the load factor of the main engine is low when moving or waiting other than during work, which is preferable in terms of fuel consumption and maintenance management. It is not a state. When waiting offshore, it is necessary to move at a low speed in order to maintain the position according to the sea conditions, but work boats often use a fixed-pitch propeller, so the speed of the main engine is idle. When the rotational speed is less than the rotational speed, the speed is controlled by slip control using a clutch. For this reason, an output loss or a heat loss due to slip occurs, and the efficiency is deteriorated. Further, the output is increased as compared with an output capable of obtaining a greenhouse gas emission amount.
一方、近年増加している電気推進による可変速制御では、低速移動時のスリップ制御は不要となるが、曳船等の作業船では作業時に必要とされる出力が大きいために、電気推進による伝達ロスを考慮すると、必要とされる発電機関の容量やモータの出力が大きくなり、現在の船型に収めることが困難であるという問題点がある。 On the other hand, in variable speed control by electric propulsion that has been increasing in recent years, slip control during low-speed movement is not necessary, but work ships such as dredgers require a large amount of output during work. In view of the above, there is a problem that the required capacity of the power generation engine and the output of the motor become large, and it is difficult to fit into the current hull form.
このような問題を解決するために、環境配慮技術として主機関とモータの2つの動力源を持ち、主機関の効率の悪い低負荷ではモータのみで駆動し、高負荷になると主機関がベースロードとなってこれをモータでアシストし、主機関とモータのそれぞれ効率の良好な範囲で使用するハイブリッドシステムが普及しつつある。 In order to solve these problems, we have two power sources, the main engine and motor, as environmentally friendly technologies. The main engine is driven by the motor only at low loads where the efficiency of the main engine is low, and the main engine is As a result, a hybrid system that assists this with a motor and uses the main engine and the motor in a range where the efficiency of each of the main engine and the motor is good is becoming popular.
係るハイブリッドシステムの舶用推進装置においては、一般に、船内負荷とモータに電力を供給する交流発電機である船内発電機と、船内発電機からの交流を直流に変換する直流電源装置と、直流電源装置がモータへ電力を供給するのを制御するコントローラ等から構成された電力供給系統を備えている。 In a marine propulsion device of such a hybrid system, in general, an inboard generator that is an AC generator that supplies electric power to an inboard load and a motor, a DC power supply that converts AC from the inboard generator into DC, and a DC power supply Is provided with a power supply system including a controller for controlling power supply to the motor.
ところが、このようなハイブリッドシステムの舶用推進装置には、前記電力供給系統に関して次のような問題があった。
(1) ブラックアウト(船内発電機の停止)の問題
船内負荷とモータの消費電力を合計した船内での総消費電力が船内発電機の発生電力を超えた場合にはブラックアウト(船内発電機の停止)が発生してしまう。これを防止するため、従来は前記電力供給系統にブレーカを設けて船内発電機が過負荷にならないようにしていたが、ブレーカが大きいために制御盤のサイズが大きくなってしまうという問題があった。また、ブレーカが落ちた場合に備えて、落ちたブレーカを自動復帰させるための回路を別途設けておく必要もあり、制御盤の製造コストが高くなっていた。
However, the marine propulsion device of such a hybrid system has the following problems with respect to the power supply system.
(1) The problem of blackout (stop of inboard generator) When the total power consumption in the ship, which is the sum of the inboard load and motor power consumption, exceeds the generated power of the inboard generator, Stop) will occur. In order to prevent this, a breaker is conventionally provided in the power supply system so as not to overload the onboard generator, but there is a problem that the size of the control panel becomes large due to the large breaker. . Further, in preparation for the case where the breaker is dropped, it is necessary to separately provide a circuit for automatically returning the broken breaker, which increases the manufacturing cost of the control panel.
(2) 突入電流の問題
前記電力供給系統には、直流電源装置の平滑コンデンサのようにコンデンサが使用されているが、電源投入時には蓄電されていないコンデンサに船内発電機から大電流が一気に流れ込む突入電流と呼ばれる現象が起き、電力供給系統に何らかの悪影響を及ぼす場合がある。従って、大容量のコンデンサを使用すると突入電流も大きくなるため、このような大容量のコンデンサを使用することができなかった。従来は、例えば上記特許文献1に示すように、整流ブリッジダイオードの出力側に設けた平滑用コンデンサを通る突入電流を制限するため、突入電流防止抵抗を使用していたが、抵抗値が一定であるため、突入防止の立ち上がり時間の調整が難しかった。
(2) Problem of inrush current In the power supply system, a capacitor is used like a smoothing capacitor of a DC power supply, but when the power is turned on, a large current flows from the inboard generator into the capacitor that is not stored. A phenomenon called current may occur, which may have some adverse effects on the power supply system. Therefore, when a large-capacitance capacitor is used, the inrush current increases, so that such a large-capacity capacitor cannot be used. Conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, an inrush current prevention resistor is used to limit an inrush current passing through a smoothing capacitor provided on the output side of the rectifier bridge diode. However, the resistance value is constant. For this reason, it was difficult to adjust the rise time for preventing entry.
(3) 供給電力の混合比調整の問題
前述したハイブリッドシステムの舶用推進装置では、電力供給系統の電源として、前記船内発電機の他にバッテリを備えている場合が多く、これら船内発電機とバッテリから安定した出力を得るために、供給される電力の混合比の調整を行なう必要があった。従来は、PWMコンバータで電力調整を行なっていたが、このPWMコンバータはエネルギ変換効率が良好とはいえず、寸法も大きく、価格も高いという問題があった。
(3) Problem of Mixing Ratio of Supply Electric Power In the above-described marine propulsion device of the hybrid system, a battery is often provided in addition to the inboard generator as the power supply system power source. In order to obtain a stable output from the power supply, it is necessary to adjust the mixing ratio of the supplied power. Conventionally, power adjustment is performed by a PWM converter. However, the PWM converter has a problem that energy conversion efficiency is not good, the size is large, and the price is high.
本発明は、上述した従来の問題点を解決することを目的としており、主機関とモータを備え、モータ推進や主機関推進の他にハイブリッド推進も可能な舶用推進装置の制御装置において、モータに与えられる電力を制御することによって発電機のブラックアウト等の従来の諸問題を効果的に解決することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems. In a marine propulsion device control apparatus that includes a main engine and a motor and can perform hybrid propulsion in addition to motor propulsion and main engine propulsion, The purpose is to effectively solve conventional problems such as generator blackout by controlling the applied power.
請求項1に記載された舶用推進装置の制御装置は、
プロペラを駆動するモータと、クラッチを介して前記プロペラを駆動する主機関と、船内負荷と前記モータに交流電流を供給する交流発電機とを備え、前記クラッチを離脱させた状態で行う前記モータによるモータ推進と前記クラッチを嵌合させた状態で行う前記主機関及び前記モータによるハイブリッド推進を切り替えて船舶を推進させる舶用推進装置に設けられ、前記モータに供給される電力を制御する舶用推進装置の制御装置において、
前記交流発電機の交流を直流に整流して前記モータに供給するサイリスタと、
船内負荷と前記モータに起因する消費電力の合計を検出する電力負荷率計と、
前記電力負荷率計が検出した消費電力が所定の制限値を越えた場合に、前記サイリスタの点弧角を180度にして前記モータに供給される電力を減少させる電力制御を行なうコントローラと、
を有することを特徴としている。
The marine propulsion device control apparatus according to claim 1 is:
A motor that drives a propeller, a main engine that drives the propeller via a clutch, an onboard load, and an AC generator that supplies an AC current to the motor, and the motor that is operated with the clutch disengaged A marine propulsion device that is provided in a marine propulsion device that propels a marine vessel by switching motor propulsion and hybrid propulsion by the motor in a state where the clutch is engaged, and that controls electric power supplied to the motor. In the control device,
A thyristor that rectifies alternating current of the alternating current generator into direct current and supplies the direct current to the motor;
A power load factor meter for detecting the total of power consumed by the ship load and the motor;
A controller that performs power control for reducing the power supplied to the motor by setting the firing angle of the thyristor to 180 degrees when the power consumption detected by the power load factor meter exceeds a predetermined limit value;
It is characterized by having.
請求項2に記載された舶用推進装置の制御装置は、請求項1記載の舶用推進装置の制御装置において、
前記サイリスタのカソード側に設けられた平滑コンデンサをさらに有し、前記コントローラは、電源投入時に前記サイリスタの点弧角を180度から0度まで減少させることにより前記平滑コンデンサへの突入電流を防止する突入電流防止制御を行なうとともに、前記平滑コンデンサの電圧が所定の設定値を越えた場合に前記電力制御を行なうことを特徴としている。
The marine propulsion device control device according to
The controller further includes a smoothing capacitor provided on the cathode side of the thyristor, and the controller prevents an inrush current to the smoothing capacitor by reducing an ignition angle of the thyristor from 180 degrees to 0 degrees when power is turned on. Inrush current prevention control is performed, and the power control is performed when the voltage of the smoothing capacitor exceeds a predetermined set value.
請求項3に記載された舶用推進装置の制御装置は、請求項2に記載の舶用推進装置の制御装置において、
前記コントローラは、電源投入時の前記突入電流防止制御において、前記平滑コンデンサの電圧が所定の設定値を越えない場合に前記平滑コンデンサの充電異状と判断することを特徴としている。
The marine propulsion device control device according to claim 3 is the marine propulsion device control device according to
In the inrush current prevention control at power-on, the controller determines that the smoothing capacitor is abnormally charged when the voltage of the smoothing capacitor does not exceed a predetermined set value.
請求項4に記載された舶用推進装置の制御装置は、請求項3に記載の舶用推進装置の制御装置において、
前記サイリスタのアノード側に設けられて前記サイリスタの入力電流を検出する電流センサをさらに有し、前記コントローラは、前記電力負荷率計が検出した消費電力が所定の制限値を越えない場合、前記電流センサが検出した入力電流が増加した時には前記サイリスタの点弧角を大きくし、前記電流センサが検出した入力電流が減少した時には前記サイリスタの点弧角を小さくするスロープ制御を行なうことを特徴としている。
The control device for a marine propulsion device according to claim 4 is the control device for a marine propulsion device according to claim 3,
A current sensor provided on the anode side of the thyristor for detecting an input current of the thyristor; and the controller is configured to detect the current when the power consumption detected by the power load factor meter does not exceed a predetermined limit value. Slope control is performed to increase the firing angle of the thyristor when the input current detected by the sensor increases, and to decrease the firing angle of the thyristor when the input current detected by the current sensor decreases. .
請求項1に記載された舶用推進装置の制御装置によれば、電力負荷率計が検出した消費電力が所定の制限値を越えた場合に、コントローラがサイリスタの点弧角を180度にして交流発電機からモータに供給される電力を減少させるので、船内負荷を含めた船内の消費電力が交流発電機の発生電力以上にならないように制御することができる。このため、交流発電機のブラックアウトが防止されて航海機器等が不意に停止することがないようにできる。なお、船内負荷が所定値以下になった場合には点弧角を戻して電力の供給を自動復帰させることもできる。 According to the control device for a marine propulsion device described in claim 1, when the power consumption detected by the power load factor meter exceeds a predetermined limit value, the controller sets the firing angle of the thyristor to 180 degrees and AC Since the power supplied from the generator to the motor is reduced, it is possible to control so that the power consumption in the ship including the ship load does not exceed the power generated by the AC generator. For this reason, it is possible to prevent blackout of the AC generator and prevent the navigation equipment and the like from stopping unexpectedly. Note that when the inboard load becomes a predetermined value or less, the ignition angle can be returned to automatically return the power supply.
請求項2に記載された舶用推進装置の制御装置によれば、電源投入時にコントローラはがサイリスタの点弧角を180度から0度まで減少させることにより、サイリスタの出力電圧を徐々に上げていくことができるので、平滑コンデンサへの突入電流を防止しながら平滑コンデンサの充電を行なうことができる。
According to the marine propulsion device control apparatus described in
請求項3に記載された舶用推進装置の制御装置によれば、電源投入時の突入電流防止制御において、コントローラは平滑コンデンサの電圧が所定の設定値を越えない場合に平滑コンデンサの充電異常と判断することができ、制御装置の故障を検出することができる。 According to the marine propulsion device control device described in claim 3, in the inrush current prevention control at the time of turning on the power, the controller determines that the smoothing capacitor is abnormally charged when the voltage of the smoothing capacitor does not exceed a predetermined set value. And failure of the control device can be detected.
請求項4に記載された舶用推進装置の制御装置によれば、電力負荷率計が検出した消費電力が所定の制限値を越えない場合には、電流センサが検出した入力電流が増加するとサイリスタの点弧角を大きくし、電流センサが検出した入力電流が減少するとサイリスタの点弧角を小さくするスロープ制御をコントローラが行なう。従って、本制御装置が交流発電機以外にバッテリ等を電源として有している場合に、両電源の電力の混合比の調整を適切に行なうことができ、安定した合成出力を得ることができる。 According to the control device for a marine propulsion device described in claim 4, when the power consumption detected by the power load factor meter does not exceed a predetermined limit value, if the input current detected by the current sensor increases, When the firing angle is increased and the input current detected by the current sensor is reduced, the controller performs slope control to reduce the firing angle of the thyristor. Therefore, when the present control device has a battery or the like as a power supply in addition to the AC generator, the mixing ratio of the power of both power supplies can be adjusted appropriately, and a stable combined output can be obtained.
実施形態に係るハイブリッドタイプの舶用推進装置1とその制御装置2について図1乃至図7を参照して説明する。
まず、舶用推進装置1とその制御装置2の構成を図1乃至図3を参照して説明する。
図1に示すように、舶用推進装置1は、詳細は図示しない連動機構を介してアジマススラスター3のプロペラ4を駆動するモータ5と、クラッチ6及び連動機構を介してプロペラ4を駆動する主機関7と、船内負荷とモータ5に交流電流を供給する交流発電機8とを備えている。以上の構成によれば、クラッチ6を離脱させてモータ5単独で行なうモータ推進と、クラッチ6を嵌合させた状態で主機関7単独で行なう主機関7推進と、クラッチ6を嵌合させた状態で行う主機関7及びモータ5によるハイブリッド推進とを任意に切り替えて船舶を推進させることができる。なお、主機関推進の場合はモータ5は発電機として駆動されることとしてもよい。なお、この主機関7、モータ5、アジマススラスター3及びクラッチ6等の機構は一例であり、モータ5と主機関7の各単独推進及びハイブリッド推進が任意に選択可能な構造であればこれに限定されるものではない。
A hybrid marine propulsion device 1 and its
First, the structure of the marine propulsion device 1 and its
As shown in FIG. 1, a marine propulsion device 1 includes a
図1に示すように、前記舶用推進装置には、舶用推進装置の各部を制御する制御装置2が設けられている。
交流発電機8の出力側には、交流を直流に整流するための半導体素子であるサイリスタ9のアノード側が接続されている。ここでサイリスタ9 (Thyristor)とは、主にゲートからカソードへゲート電流を流すことにより、アノードとカソード間を導通させることが出来る3端子の半導体素子であって、SCR (Silicon Controlled Rectifier、シリコン制御整流子)とも呼ばれている。サイリスタ9はコントローラ10によって点弧角が任意に調整できるようになっており、図2に示すように、点弧角を変えることによってサイリスタ9に入力された交流電流を整流し、サイリスタ9から出力する直流電流の値を任意に調整することができる。例えば、点弧角を180度にした場合にはサイリスタ9から出力される電圧値をほぼ0にすることができ、点弧角を0度にした場合にはサイリスタ9はダイオードと等価となり、ほぼ損失なく直流電圧を出力することができる。従って、サイリスタ9の点弧角と出力電圧の間には図3に示すような関係が成立する。
As shown in FIG. 1, the marine propulsion device is provided with a
The anode side of a
図1に示すように、サイリスタ9のカソード側には、サイリスタ9が出力する電力波形を平滑にする手段として平滑コンデンサ11がグラウンドとの間に接続されている。さらにサイリスタ9のカソード側とモータ5との間には制御用のインバータ12が接続されてコントローラ10に制御されるようになっている。このインバータ12は双方向タイプであり、コントローラ10に制御される電圧変換器13を介してバッテリ14とも接続されている。従って、モータ推進時には、コントローラ10の制御を受けたインバータ12によって、サイリスタ9とバッテリ14から供給される直流でモータ5が駆動される。また、主機関推進時には、発電機として駆動されているモータ5からの交流が電圧変換器13で直流に変換されてバッテリ14に蓄電される。
As shown in FIG. 1, on the cathode side of the
図1に示すように、交流発電機8の出力側には電力負荷率センサ15が接続されており、船内負荷(航海機器や電動ポンプ等)によって消費される電力と、モータ5で消費される電力の合計(総消費電力)を検出することができる。この電力負荷率センサ15の検出信号はコントローラ10に送られ、コントローラ10はこの総消費電力が所定の制限値を越えた場合に、サイリスタ9の点弧角を180度にしてモータ5に供給される電力を減少させる電力制御を行なうように構成されている。
As shown in FIG. 1, a power
図1に示すように、電力負荷率センサ15とサイリスタ9のアノード側の間には、電流センサ16が設けられている。サイリスタ9からの電力とバッテリ14からの電力の合流点とインバータ12との間には、サイリスタ9からの電流とバッテリ14からの電流の合成の電圧を検出する電圧センサ17が設けられている。電流センサ16及び電圧センサ17からの各検出信号は、いずれもコントローラ10に送られるようになっている。コントローラ10は、電力負荷率センサ15が検出した消費電力が所定の制限値を越えない場合には、電圧センサ17が検出した合成電圧を参照しながら、電流センサ16が検出した入力電流が増加した場合にはサイリスタ9の点弧角を大きくし、電流センサ16が検出した入力電流が減少した場合にはサイリスタ9の点弧角を小さくし、両電源の電力の混合比の調整を適切に設定して安定した合成出力を得るスロープ制御を行なうように構成されている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示す制御装置2では、平滑コンデンサ11の電圧は電圧センサ17によって検出される。コントローラ10は、電源投入時に平滑コンデンサ11に流入する突入電流を制限するため、電源投入時にはサイリスタ9の点弧角をランプ関数によって180度から0度になるまで徐々に減少させ、サイリスタ9の出力電圧を徐々に上昇させていく突入電流防止制御を行なう。そして、電圧センサ17が検出する平滑コンデンサ11の電圧が所定の設定値を越えた場合には、平滑コンデンサ11への充電が完了したものと判断して前述した電力制御を行ない、平滑コンデンサ11の電圧が所定の設定値を越えない場合には、平滑コンデンサ11の充電異常と判断するようになっている。
In the
コントローラ10は、以上説明したようにモータ5の制御を行なうだけでなく、クラッチ6及び主機関7にも接続されていて、これらを制御するように構成されており、図示しない操縦手段からの操縦信号を受けて前述したようにモータ推進と、主機関推進と、ハイブリッド推進を任意に切り替えて船舶を推進させることができる。
The controller 10 not only controls the
次に、制御装置2のコントローラ10による舶用推進装置1の制御手順を図4乃至図7を参照して説明する。
図4は実施形態の制御装置2における電源投入時の突入電流防止制御の手順を示している。最初に電源が投入されると、まずリセット操作を行なう(S41)。次にサイリスタ9の点弧角を180度にして平滑コンデンサ11への突入電流を防止し(S42)、その後、サイリスタ9の点弧角をランプ関数によって180度から0度まで徐々に減少させてサイリスタ9の出力電圧を徐々に上げていく(S43)。これによって、平滑コンデンサ11に突入電流が流入することなく、コンデンサに充電が行なわれる。そして、コンデンサの充電状態を確認するため、コンデンサの電圧が所定の設定値以下か否かが判断され(S44)、設定値以下である場合(S44、YES)には、コンデンサ充電異常処理が行なわれて(S45)処理が終了される(S46)。また、設定値以下でない場合(S44、NO)には、コンデンサへの充電が完了したと判定され(S47)、コンデンサの充電完了(S48)を受けて通常処理(S49)に移行する。
Next, the control procedure of the marine propulsion device 1 by the controller 10 of the
FIG. 4 shows the procedure of the inrush current prevention control when the power is turned on in the
図5は実施形態の制御装置2におけるサイリスタ9を用いた通常処理(S49)である電力制御の手順を示している。通常処理(S49)においては、まず電力負荷率判断処理(図6の判断手順)が行なわれる。
FIG. 5 shows a power control procedure that is a normal process (S49) using the
図6は実施形態の制御装置2の電力制御における交流発電機8の過負荷判定の手順を示している。電力負荷率センサ15からの検出信号により、船内消費電力とモータ5消費電力の合計が所定の制限値以上であるか否かが判断される(S61)。船内消費電力とモータ5消費電力の合計が所定の制限値以上である場合(S61、YES)には、交流発電機8が過負荷状態にあり(S62)、交流発電機8が停止する危険性がある状態である。
FIG. 6 shows an overload determination procedure of the AC generator 8 in the power control of the
ここで、制御の手順は図5に戻り、交流発電機8が過負荷状態か否かの判断(S52)は、図6の制御手順での判断を受けてYESとなり、サイリスタ9の点弧角を180度に設定する(S53)。これによって、図3から分かるように、サイリスタ9の出力電圧は0Vになり、モータ5に供給される電力が絞られて交流発電機8の過負荷状態が改善される。これにより、ブラックアウト(船内発電機の停止)の発生が回避される。
Here, the control procedure returns to FIG. 5, and the determination of whether or not the AC generator 8 is in an overload state (S52) is YES upon receiving the determination in the control procedure of FIG. Is set to 180 degrees (S53). As a result, as can be seen from FIG. 3, the output voltage of the
図6に示す交流発電機8の過負荷判定の手順において、船内消費電力とモータ5消費電力の合計が所定の制限値以上でない場合(S61、NO)には、交流発電機8の負荷は通常負荷状態である(S63)。
In the procedure for determining the overload of the alternator 8 shown in FIG. 6, when the sum of the inboard power consumption and the
ここで、制御の手順は図5に戻り、交流発電機8が過負荷状態か否かの判断(S52)は、図6の制御手順での判断を受けてNOとなり、スロープ制御が行なわれる(S54)。すなわち、電流センサ16からの検出信号と、電圧センサ17からの検出信号を元に判断を行い、電流センサ16が検出した入力電流が増加した場合にはサイリスタ9の点弧角を大きくし、サイリスタ9の出力電圧を図7のグラフに示すように降下させる。また、電流センサ16が検出した入力電流が減少した場合にはサイリスタ9の点弧角を小さくし、サイリスタ9の出力電圧を図7のグラフに示すように増加させる。これによって交流発電機8とバッテリ14の電力の混合比が適切に調整されて安定した合成出力が得られる。このような制御をスロープ制御と呼ぶ。
Here, the control procedure returns to FIG. 5, and the determination of whether or not the AC generator 8 is in an overload state (S52) is NO in response to the determination in the control procedure of FIG. 6, and the slope control is performed ( S54). That is, a determination is made based on the detection signal from the
以上説明したように、本実施形態によればブラックアウト防止のためにブレーカ等の機器が不要となり、制御盤のサイズを小さくでき、コストを下げることができる。また、サイリスタ9に流れる電流をモニターしているため、平滑コンデンサ11の容量を異なるものに変更した場合であっても、コントローラ10のパラメータの変更だけで対応することが可能であり、また突入電流を防止するための回路を別途設ける必要もない。さらに、サイリスタ9の点弧角を制御することによってサイリスタ9の入力電流と出力電圧の関係を図7に示すように変化させることができ、この関係を利用して制御を行なうことで異なる電源(実施形態では交流発電機8とバッテリ14)を突き合わせた場合でも電圧を安定させることができる。
As described above, according to the present embodiment, a device such as a breaker is unnecessary to prevent blackout, the size of the control panel can be reduced, and the cost can be reduced. Further, since the current flowing through the
以上説明した実施形態に係る舶用推進装置の制御装置は、プロペラを駆動するモータと、クラッチを介してプロペラを駆動する主機関と、船内負荷とモータに交流電流を供給する交流発電機を備え、モータ推進とハイブリッド推進を切り替えて船舶を推進させる舶用推進装置に適用されるものであるが、その駆動系統の機構は図1に示したものに留まらず、あらゆる構造のハイブリッド舶用推進装置に適用されるものであって、例えば所謂アジマススラスタータイプのハイブリッド舶用推進装置に対しても好適に適用できる。 The marine propulsion device control device according to the embodiment described above includes a motor that drives a propeller, a main engine that drives the propeller via a clutch, an inboard load, and an AC generator that supplies an AC current to the motor. Although it is applied to a marine propulsion device that propels a ship by switching between motor propulsion and hybrid propulsion, the mechanism of the drive system is not limited to that shown in FIG. 1 and is applicable to hybrid marine propulsion devices of any structure. For example, the present invention can also be suitably applied to a so-called azimuth thruster type hybrid marine propulsion device.
そこで、実施形態の制御装置の適用対象の他の例として、アジマススラスタータイプのハイブリッド舶用推進装置の一例を図8を参照して説明する。
図8に示す舶用推進装置は、動力を伝達する垂直軸を中心に水平なプロペラ軸を旋回させて推進方向を設定するアジマススラスターであり、特にアジマススラスターの水平な入力軸の両端に、主機関とモータジェネレータをそれぞれ連結することにより、モータジェネレータ単体での推進と、主機関単体での推進と、主機関の出力にモータジェネレータによるアシストを加えたハイブリッド推進を可能としたものである。
Therefore, as another example of the application target of the control device of the embodiment, an example of an azimuth thruster type hybrid marine propulsion device will be described with reference to FIG.
The marine propulsion device shown in FIG. 8 is an azimuth thruster that sets a propulsion direction by turning a horizontal propeller shaft around a vertical shaft that transmits power, and in particular, a main engine at both ends of the horizontal input shaft of the azimuth thruster. By connecting the motor generator and the motor generator, the propulsion by the motor generator alone, the propulsion by the main engine alone, and the hybrid propulsion in which the assist of the motor generator is added to the output of the main engine are made possible.
図8に示すように、この舶用推進装置50を搭載した船舶51の船尾には、舶用推進装置50のアジマススラスター52の基台部となる台床53が、その底部に固定されている。この台床53の上面側にはギアケース54が取り付けられており、このギアケース54の内部には、主機関55に接続されて駆動力を伝達する水平な伝達軸56と、伝達軸56が入力側に接続されたクラッチ57と、クラッチ57の出力側に一端側が接続された水平な入力軸58と、入力軸58の略中央部分に設けられた第1の変向機構である上部ベベルギア59が収納されている。
As shown in FIG. 8, at the stern of a
さらに図8に示すように、台床53の下面側には、船舶51の下方で旋回可能となるようにストラット58とケーシング59が取り付けられている。ストラット58及びケーシング59は図示しない旋回駆動機構で旋回させることができる。そして、台床53の上面に設けられたギアケース54中の前記上部ベベルギア59には、垂直軸60の一端側(上端側)が連結されており、この垂直軸60は台床53及び船舶51の船底を貫通してストラット58及びケーシング59内に配設されている。そして、前記垂直軸60の他端側(下端側)には、第2の変向機構である下部べベルギア61を介して水平なプロペラ軸62の一端側が連結されている。このプロペラ軸62の他端側はケーシング59の外に突出しており、ケーシング59の外に突出したプロペラ軸62の他端側にはプロペラ63が取り付けられている。プロペラ63は固定ピッチプロペラである。なお、ケーシング59にはプロペラ63を囲んで略円筒形のダクト64が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 8, a
さらに図1に示すように、電力を与えられた場合にはモータとして働き、外力を受けて駆動された場合にはジェネレータ(発電機)として電力を発生するモータジェネレータ65が、前記台床53の上面側に台床53と一体に取り付けられている。このモータジェネレータ65は、カップリングを介して入力軸58の他端側に直接接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, a
この舶用推進装置50によれば、クラッチ57を脱離状態とし、モータジェネレータ65をモータとして駆動することによりプロペラ63を駆動して船舶51を推進するモータ推進を行なうことができ、さらに、クラッチ57を接続状態とし、主機関55による駆動を行いつつモータジェネレータ65をモータ又は発電機として使用するハイブリッド推進を行なうことができる。なお、いずれの推進形態においても、垂直軸60を中心としてプロペラ軸62及びプロペラ63が設けられたケーシング59を旋回させることにより、船舶51の推進方向を任意に設定することができる。
According to the
このハイブリッド推進システムでは、モータジェネレータ65をモータとして使用することにより、主機関55とモータ双方の出力を利用することができるため、主機関55は従来型推進システムよりも小出力でよい。また、主機関55の出力を従来型推進システムよりも小出力とすれば、主機関55からの出力が加わる伝達軸56等の外径をより小さくすることが可能となるため、製造コストを低減させることができる。
In this hybrid propulsion system, by using the
1,50…船舶推進装置
2…制御装置
3…アジマススラスター
4…プロペラ
5…モータ
6…クラッチ
7…主機関
8…交流発電機
9…サイリスタ
10…コントローラ
11…平滑コンデンサ
12…インバータ
14…バッテリ
15…電力負荷率センサ
16…電流センサ
17…電圧センサ
51…船舶
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記交流発電機の交流を直流に整流して前記モータに供給するサイリスタと、
船内負荷と前記モータに起因する消費電力の合計を検出する電力負荷率計と、
前記電力負荷率計が検出した消費電力が所定の制限値を越えた場合に、前記サイリスタの点弧角を180度にして前記モータに供給される電力を減少させる電力制御を行なうコントローラと、
を有することを特徴とする舶用推進装置の制御装置。 A motor that drives a propeller, a main engine that drives the propeller via a clutch, an onboard load, and an AC generator that supplies an AC current to the motor, and the motor that is operated with the clutch disengaged A marine propulsion device that is provided in a marine propulsion device that propels a marine vessel by switching motor propulsion and hybrid propulsion by the motor in a state where the clutch is engaged, and that controls electric power supplied to the motor. In the control device,
A thyristor that rectifies alternating current of the alternating current generator into direct current and supplies the direct current to the motor;
A power load factor meter for detecting the total of power consumed by the ship load and the motor;
A controller that performs power control for reducing the power supplied to the motor by setting the firing angle of the thyristor to 180 degrees when the power consumption detected by the power load factor meter exceeds a predetermined limit value;
A control device for a marine propulsion device.
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