JP5905216B2 - コンテナヤードおよび給電方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーンに沿って延設した給電線を介して給電された電力により、コンテナの荷役を行うクレーン装置に関する。

従来、クレーン装置を用いて、船舶やトレーラーに対するコンテナの積み降ろしなどの荷役を行うコンテナヤードには、地上の電力設備から、レーンに沿って延設した給電線を介してクレーン装置へ給電する、いわゆる電動化方式のコンテナヤードがある（例えば、特許文献１など参照）。

図９は、一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。
コンテナヤード１００は、港の埠頭９Ａに面して設けられており、埠頭９Ａに配置されたコンテナクレーン９Ｃにより、船舶９Ｂに対するコンテナ９の積み降ろしが行われる。
また、これらコンテナヤード１００は、その配置位置や使用目的に応じて、埠頭９Ａに沿って複数の荷役領域、すなわちバース７に分割されている。

各バース７には、コンテナ９の載置場所として、コンテナ９の長手方向に沿って伸延する平面視長方形状のエリアからなるレーン７２が複数設けられており、レーン７２内を当該レーン７２の長手方向Ｘにクレーン装置１０が走行することにより、レーン７２内に載置されているコンテナ９が効率よく仕分けされる。なお、図９では、コンテナ９が岸壁と平行する方向に載置されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、岸壁と直交する方向に載置されているケースもある。

各レーン７２には、クレーン装置１０に対して電力を供給する三相変圧器７１が設けられており、レーン７２に沿って延設されている給電線８を介して、三相変圧器７１から電力がクレーン装置１０へ供給される。給電線８は、支柱に架設されたトロリー線（バスバー）からなり、クレーン装置１０に搭載する集電装置を給電線８と電気的に接触させることにより、クレーン装置１０が三相変圧器７１から電力を集電するものとなっている。また、バース７ごとに、商用電源を受電変圧する受電設備７０が設けられており、受電設備７０で得られた動作電源が、当該バース７内の各三相変圧器７１へ供給される。

なお、給電線８は、トロリー線に限定されるものではなく、一般的なケーブルリールやケーブルリールキャリアを用いてもよい。また、図９では、隣接する２つのレーン７２の隣接端に給電線８が隣り合わせに延設されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、レーン７２ごとに、同一端に給電線８が個別に延設されているケースもある。

コンテナヤード１００には、道路Ｌ側にゲートＧが設けられており、トレーラー７５はこのゲートＧを通過してコンテナ９の搬入・搬出を行う。
レーン７２には、トレーラー７５の通路が設けられており、この通路に停車したトレーラー７５に対して、クレーン装置１０によるコンテナ９の積み降ろしが行われる。
クレーン装置１０は、レーン７２ごとに対応付けて配置してもよいが、他のレーン７２へ移動させることにより効率よく荷役を行うことができる。このような場合、レーン７２の端部に隣接して設けられているターンレーン７４において、長手方向Ｘと直交する直角方向Ｙへクレーン装置１０を直角走行させる。

特開２００９−０２３８１７号公報

「高調波抑制対策技術指針」（電気技術指針 高調波編）、ＪＥＡＧ 9702-1995、社団法人日本電気協会、電気技術基準調査委員会、平成7年10月25日第3刷発行

このような電動化方式のコンテナヤードでは、各クレーン装置１０にインバータを搭載し、三相変圧器７１から給電線８を介して供給された電力を、三相全波整流器で交直流変換して得られた直流電力から、さらにインバータで直交流変換して交流電動機からなる巻上電動機や走行電動機を駆動し、あるいは、この直流電力をさらに電圧変換して得られた駆動用直流電力で直流電動機からなる巻上電動機や走行電動機を駆動するものとなっている。
このような三相全波整流器では、交直流変換の際、商用電力の基本波より周波数の高い高調波が発生することが知られている。したがって、クレーン装置１０から給電線８および三相変圧器７１を介して商用電力系統へ、このような高調波が高いレベルで漏洩した場合、商用電力系統の電力を利用している他の電気機器に対して悪影響を及ぼす可能性がある。

このため、コンテナヤードでは、三相変圧器７１やその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタを設けるなど、高調波対策が必要となる。しかしながら、このような高調波抑制設備は、非常に高価な製品が多く、またコンテナヤードなどの大電力対応のものはさらに高価となるため、初期投資が大きな負担となるという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができるクレーン装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるコンテナヤードは、コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、同一の上位電源設備から共通の上位側給電線を介して供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線を介して前記クレーン装置へ供給する複数の三相変圧器とを備え、前記三相変圧器のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方は、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として第１の給電線へ出力する第１の三相変圧器からなり、前記対をなす２つの三相変圧器の他方は、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として第２の給電線へ出力する第２の三相変圧器からなり、前記クレーン装置は、前記第１の三相変圧器から前記第１の給電線を介して供給された前記第１の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器、および、当該第１の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第１の電動機を備える第１のクレーン装置と、前記第２の三相変圧器から前記第２の給電線を介して供給された前記第２の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第２の三相全波整流器、および、当該第２の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第２の電動機を備える第２のクレーン装置とを含み、前記第１の三相変圧器は、前記第１のクレーン装置の前記第１の三相全波整流器から前記第１の給電線上に発生した第１の高調波を前記上位側給電線に漏洩させるとともに、前記第２の三相変圧器は、前記第２のクレーン装置の前記第２の三相全波整流器から前記第２の給電線上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を前記上位側給電線に漏洩させることにより、前記上位側給電線上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしたものである。

この際、第１の三相変圧器として、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器を用い、第２の三相変圧器として、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器を用いてもよい。

また、本発明にかかる給電方法は、コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、同一の上位電源設備から共通の上位側給電線を介して供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線を介して前記クレーン装置へ供給する複数の三相変圧器とを備えるコンテナヤードで用いられる給電方式であって、前記三相変圧器のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方となる第１の三相変圧器が、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として第１の給電線へ出力するステップと、前記対をなす２つの三相変圧器の他方となる第２の三相変圧器が、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として第２の給電線へ出力するステップとを備え、前記クレーン装置は、前記第１の三相変圧器から前記第１の給電線を介して供給された前記第１の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器、および、当該第１の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第１の電動機を備える第１のクレーン装置と、前記第２の三相変圧器から前記第２の給電線を介して供給された前記第２の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第２の三相全波整流器、および、当該第２の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第２の電動機を備える第２のクレーン装置とを含み、前記第１の三相変圧器は、前記第１のクレーン装置の前記第１の三相全波整流器から前記第１の給電線上に発生した第１の高調波を前記上位側給電線に漏洩させるとともに、前記第２の三相変圧器は、前記第２のクレーン装置の前記第２の三相全波整流器から前記第２の給電線上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を前記上位側給電線に漏洩させることにより、前記上位側給電線上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしたものである。

この際、第１の三相変圧器として、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器を用い、第２の三相変圧器として、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器を用いるようにしてもよい。

本発明によれば、クレーン装置へ供給される動作電力の電圧位相が、対をなす２つの三相変圧器間でπ／６だけずれるため、クレーン装置の三相全波整流器で発生する５次高調波および７次高調波が、これら三相変圧器の一次側において、互いに逆位相の関係となる。このため、これら三相変圧器の一次側に接続されている給電線上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される。
これに加えて、クレーン装置において、蓄電装置からの蓄電電力により、当該クレーン装置で消費する動作電源の変動が抑制されるため、対をなす２つの三相変圧器の一次側へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動も抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器の一次側に接続されている給電線上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、結果として、商用電力系統へ漏洩する高調波が、極めて効果的に低減されることになる。

このため、コンテナヤードにおいて、三相変圧器やその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタなどの、非常に高価な設備を設ける場合と比較して、三相変圧器の結線方式を変更するだけで、高調波対策を行うことができる。また、このような三相変圧器は、一般的なものでよく、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができる。これにより、コンテナヤードの初期投資を大幅に軽減することが可能となる。

第１の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態にかかるコンテナヤードの電力系統を示す回路図である。 Δ−Ｙ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。 クレーン装置での負荷の変化を示す信号波形図である。 第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。 Ｙ−Δ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。 第３の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。 一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるコンテナヤード１００について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。

コンテナヤード１００は、港の埠頭に面して設けられて、船舶やトレーラーに対するコンテナの積み降ろしなどの荷役を行う施設であり、その配置位置や使用目的に応じて、埠頭に沿って荷役領域、すなわちバース７が設けられている。
図１に示すように、バース７には、コンテナの載置場所として、コンテナの長手方向に沿って伸延する平面視長方形状のエリアからなるレーン７２が複数設けられており、レーン７２内を当該レーン７２の長手方向に沿ってクレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）が走行することにより、レーン７２内に載置されているコンテナが効率よく仕分けされる。

また、図１では、レーン７２が長手方向に２つのブロック７３Ａ，７３Ｂに分割されており、ブロック７３Ａには、三相変圧器７１Ａと給電線８Ａとが設けられており、ブロック７３Ｂには、三相変圧器７１Ｂと給電線８Ｂとが設けられている。この構成によれば、レーン７２の中央から給電線８Ａ，８Ｂへ動作電力を給電できるので、三相変圧器７１からクレーン装置１０までの給電線８Ａ，８Ｂの平均距離を短縮できるため、給電線８Ａ，８Ｂでの電力損失を抑制できる。

商用電力系統から供給された商用電力は、バース７ごとに設けられた受電設備７０、およびレーン７２ごとに設けられた三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）を介して、各クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）へ供給される。
受電設備７０は、給電線８０Ｓを介して供給された商用電力を受電して、自設備内の三相変圧器で一旦降圧し、得られた電源電力を給電線８０を介して各レーン７２へ供給する電源設備である。

三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）は、各レーン７２のブロック７３（７３Ａ，７３Ｂ）に延設された給電線８（８Ａ，８Ｂ）ごとに設けられて、受電設備７０から給電線８０を介して供給され電源電力を降圧し、得られた動作電源を、当該ブロック７３の給電線８を介して当該各クレーン装置１０へそれぞれ供給する電源設備である。

これら三相変圧器７１は、それぞれ２つの三相変圧器で対をなしており、図１の例では、同一レーン７２の２つのブロック７３Ａ，７３Ｂに設置されている２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂで１つの対をなしている。

これら対をなす２つの三相変圧器の一方の三相変圧器（第１の三相変圧器）７１Ａは、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなり、上位電源設備である受電設備７０からの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を動作電力として出力する機能を有している。
また、対をなす２つの三相変圧器の他方の三相変圧器（第２の三相変圧器）７１Ｂは、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、上位電源設備である受電設備７０からの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を動作電力として出力する機能を有している。

クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、給電線８（８Ａ，８Ｂ）を介して三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）から給電された動作電力で、各種電動機を駆動してコンテナなどの荷物の積み降ろしや、コンテナヤード１００内での走行などの各種クレーン動作を行うクレーン装置である。
このクレーン装置１０には、主な構成として、三相全波整流器１、インバータ２、電動機３、蓄電装置４、および共通母線Ｂが設けられている。

三相全波整流器１は、ダイオードなどの半導体整流素子からなり、給電線８（８Ａ，８Ｂ）から集電した三相交流の動作電力１１（１１Ａ，１１Ｂ）を直流電力１２（１２Ａ，１２Ｂ）へ変換して共通母線Ｂへ供給する機能を有している。
電動機３は、コンテナの巻上げ下げ、横行、走行などを行うための交流電動機であり、用途に応じてそれぞれ個別に設けられている。

インバータ２は、三相全波整流器１から共通母線Ｂへ供給された直流電力を交流電力に変換した後、電動機３へ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
蓄電装置４０は、キャパシタやリチウムイオン電池などの蓄電池を内蔵する回路装置であり、三相全波整流器１から共通母線Ｂへ供給された直流電力を蓄電し、レーン替え時などの給電線８からクレーン装置１０が離脱して地上給電が停止した際、さらにはコンテナ巻上げ時などの大電力を消費する直流電力低減時に当該蓄電電力を共通母線Ｂへ供給する機能を有している。

共通母線Ｂ上へ供給される電力としては、三相全波整流器１から供給される直流電力１２のほかに、荷物の巻き下げ時に電動機３からインバータ２を介して共通母線Ｂに供給される回生電力がある。なお、共通母線Ｂ上に供給されている全電力のうち、電動機３ほかクレーン装置１０の各部で使用する電力以外の残りの電力、すなわち余剰電力を蓄電装置４へ蓄電する場合が一般的であるが、クレーン装置１０の各部で使用する電力を制限して得た余剰電力を蓄電装置４へ蓄電するようにしてもよい。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図２−図４を参照して、本実施の形態にかかるコンテナヤード１００の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態にかかるコンテナヤードの電力系統を示す回路図である。図３は、Δ−Ｙ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。図４は、クレーン装置での負荷の変化を示す信号波形図である。

本実施の形態にかかるコンテナヤード１００では、図１および図２に示すように、受電設備７０から給電線８０を介して供給された電源電力が、レーン７２のブロック７３（７３Ａ，７３Ｂ）のそれぞれに設置されている三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）へ供給される。
三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）は、一次側巻線に供給された電源電力を降圧し、二次側巻線から得られた三相交流電力１１（１１Ａ，１１Ｂ）を、それぞれ対応する給電線８（８Ａ，８Ｂ）を介して当該ブロック７３（７３Ａ，７３Ｂ）内のクレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）へ、動作電力として供給する。図２の例では、三相変圧器７１ＡとしてΔ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられており、三相変圧器７１ＢとしてΔ−Ｙ結線方式の三相変圧器が用いられている。

図２に示すように、クレーン装置１０の三相全波整流器１は、整流素子としてダイオードを用いた三相全波整流ブリッジ回路から構成されている。
三相全波整流器１の正側出力端子＋は、直流リアクタンスＬを介して、平滑コンデンサＣの正側端子と接続されている。また、三相全波整流器１の負側出力端子−は、平滑コンデンサＣの負側端子と接続されている。これら平滑コンデンサＣの正側端子と負側端子に、共通母線Ｂの正側配線Ｂ＋および負側配線Ｂ−が接続されている。

クレーン装置１０Ａは、給電線８Ａを介して三相変圧器７１Ａから供給された三相交流電力１１Ａを三相全波整流器１で全波整流する。三相全波整流器１の正側出力端子＋と負側出力端子−との間に出力された直流電力１２Ａは、直流リアクタンスＬおよび平滑コンデンサＣにより平滑化された後、共通母線Ｂへ供給される。
また、クレーン装置１０Ｂは、給電線８Ｂを介して三相変圧器７１Ｂから供給された三相交流電力１１Ｂを三相全波整流器１で全波整流する。三相全波整流器１の正側出力端子＋と負側出力端子−との間に出力された直流電力１２Ｂは、直流リアクタンスＬおよび平滑コンデンサＣにより平滑化された後、共通母線Ｂへ供給される。

三相交流を変圧する三相変圧器には、一次側および二次側の巻線に関するΔ（デルタ）結線およびＹ（スター）結線の２種類の結線方式の組合せ、すなわちΔ−Δ、Δ−Ｙ、Ｙ−Δ、およびＹ−Ｙの４種類の結線方式が存在する。

Δ結線は、三相各相を相電圧が加わる向きに接続し閉回路とする結線であり、３つの巻線の端部がリング状に直列接続され、これら３つの接続点に三相各相がそれぞれ接続される。
Ｙ結線は、三相各相をその一端の中性点で接続する結線であり、３つの巻線の一方が中性点に共通接続され、３つの巻線の他端に三相各相がそれぞれ接続される。

これら４種類の三相変圧器のうち、Δ−Δ結線方式およびＹ−Ｙ結線方式については、一次側および二次側で結線方式が同じであることから、一次側および二次側で電圧位相にずれは生じない。一方、Δ−Ｙ結線方式は、図３に示すように、一次側に比較して、二次側の電圧位相がπ／６だけ進みを生じる。

通常、三相交流を三相全波整流器で全波整流した場合、得られる直流電圧波形に基本波の１／６周期のリップルが発生し、三相全波整流器に入力される交流電流波形には、５次高調波および７次高調波を主として、これ以上の高次高調波がそれぞれ発生する。これら交流電流波形上の高調波は、一般に、次数が高くなるにつれてそのレベルが小さくなる傾向を有している。具体的には、基本波に対する各高調波成分の含有率は、５次高調波が１７．５％、７次高調波が１１．０％、１１次高調波が４．５％、１３次高調波が３．０％となる。したがって、比較的レベルの大きい５次高調波および７次高調波を低減することが、効果的な高調波対策となる。

ここで、図２に示すように、受電設備７０からの給電線８０に対して、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側を並列的に接続した場合、三相変圧器７１Ａの二次側からクレーン装置１０Ａの三相全波整流器１へ供給される三相交流電力１１Ａに対して、基本波のπ／６の位相差を持つ三相交流電力１１Ｂが、三相変圧器７１Ｂの二次側からクレーン装置１０Ｂの三相全波整流器１へ供給される。

このため、例えば非特許文献１の８８頁−９１頁「（２）キャンセル効果」欄や同じく１０８頁−１２０頁「３．２．１多パルス化」欄に記載されているように、三相変圧器７１Ａの一次側における５次高調波と三相変圧器７１Ｂの一次側における５次高調波とは、互いに逆位相となるため、それぞれの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。また、三相変圧器７１Ａからの７次高調波と三相変圧器７１Ｂからの７次高調波とは、互いに逆位相となるため、それぞれの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、給電線８０Ｓ側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。

一方、クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）で発生する負荷は、図４に示すように、クレーン動作の内容に応じて、大きく変動する。図４において、波形５１は、クレーン装置全体での負荷であり、波形５２は、蓄電装置４で充放電される蓄電電力を示している。また、波形５３は、クレーン装置全体で消費する動作電力を示している。

例えば、クレーン装置１０において、コンテナをレーン７２内の載置場所から巻上げてトレーラーへ載せる場合、コンテナを巻上げる巻上げ動作時の負荷が最も大きい。この巻上げ動作の開始に応じて、共通母線Ｂ上の直流電力の直流電圧が低下するため、蓄電装置４に蓄電されている蓄電電力の直流電圧より低くなった時点で、蓄電装置４の蓄電電力が共通母線Ｂへ供給される。これにより、三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）からクレーン装置１０へ供給されて消費される動作電力、すなわち三相交流電力１１（１１Ａ，１１Ｂ）の変動が抑制される。

同様に、巻上げたコンテナを吊持している架台上部のトロリーをレーン７２の短手方向に移動させる横行動作、およびクレーン装置１０をレーン７２の長手方向に沿って走行させる走行動作においても、蓄電装置４の蓄電電力が共通母線Ｂへ供給され、三相交流電力１１の変動が抑制される。
なお、レーン替えの際にターンレーンに沿ってクレーン装置１０を直角走行させる直角走行動作においては、給電線８（８Ａ，８Ｂ）からクレーン装置１０が離脱するため、三相交流電力１１の供給が停止し、直角走行時に要する負荷のすべてが、蓄電装置４の蓄電電力により供給される。

一方、巻上げたコンテナをトレーラーや載置場所へ降ろす巻下げ動作時には、電動機３がコンテナの重さで回転するため、この回転で回生電力が発生する。この回生電力は、インバータ２を介して直流電力に逆変換されて共通母線Ｂへ供給される。したがって、共通母線Ｂ上の直流電力の直流電圧が上昇するため、蓄電装置４に蓄電されている蓄電電力の直流電圧より高くなった時点で、共通母線Ｂ上の直流電力が蓄電装置４へ蓄電電力として蓄電される。

なお、三相変圧器７１からは、常に三相交流電力１１が動作電力としてクレーン装置１０へ供給されており、この動作電力から直流電力１２が三相全波整流器１により生成されて共通母線Ｂへ供給されている。したがって、クレーン装置１０において、巻上げ、横行、走行、直角走行などの負荷の大きい動作が行われていない場合で、かつ蓄電装置の蓄電電力が必要以上に低下している場合、共通母線Ｂ上の直流電力が、蓄電電力として蓄電装置４へ蓄電されることになる。

このようにして、クレーン装置１０では、負荷の大きい動作を行った場合、蓄電装置４から蓄電電力が供給されるため、三相変圧器７１からクレーン装置１０へ供給される動作電力、すなわち三相交流電力１１の変動が抑制される。このため、動作電力の増大に応じて、三相全波整流器１で発生する５次高調波および７次高調波のレベルも増大するものの、蓄電電力により動作電力の変動が抑制されるため、５次高調波および７次高調波のレベル変動が抑制される。これにより、クレーン装置１０から給電線８を介して三相変圧器７１へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動が抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器７１の一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、極めて効果的に５次高調波および７次高調波の発生を抑制することができる。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、給電線ごとに設けられた三相変圧器７１のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方の三相変圧器７１Ａ、電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力１１Ａを動作電力として出力し、対をなす２つの三相変圧器の他方の三相変圧器７１Ｂで、電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力１１Ｂを動作電力として出力し、クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）の蓄電装置４で、三相全波整流器１から共通母線Ｂへ供給された直流電力を蓄電し、直流電力の低減時に当該蓄電電力を共通母線Ｂへ供給するようにしたものである。

これにより、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂへ供給される動作電力１１Ａ，１１Ｂの電圧位相が、対をなす２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂ間でπ／６だけずれるため、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂの三相全波整流器１で発生する５次高調波および７次高調波が、これら三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側において、互いに逆位相の関係となる。このため、これら三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される。
これに加えて、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂにおいて、蓄電装置４からの蓄電電力により、当該クレーン装置１０Ａ，１０Ｂで消費する動作電源の変動が抑制されるため、対をなす２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動も抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、結果として、地上設備の三相変圧器７１側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が、極めて効果的に低減されることになる。

このため、コンテナヤードにおいて、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂやその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタなどの、非常に高価な設備を設ける場合と比較して、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの結線方式を変更するだけで、高調波対策を行うことができる。また、このような三相変圧器は、一般的なものでよく、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができる。これにより、コンテナヤードの初期投資を大幅に軽減することが可能となる。

また、本実施の形態では、１つのレーン７２を２つに分割して設けたブロック７３Ａ，７３Ｂに配置した三相変圧器７１Ａ，７１Ｂを対として、これら対をなす２つの三相変圧器の他方の三相変圧器７１Ｂで、一方の三相変圧器７１Ａに対して電圧位相がπ／６だけずれた三相交流電力１１を出力するようにしたので、クレーン装置１０で発生した高調波を、その高調波の発生源から可能な限り近い位置で打ち消すことができる。これにより、高調波が給電線を伝搬する距離を短縮することができ、高調波の伝搬により発生する悪影響を最小限に抑制することが可能となる。

また、本実施の形態では、クレーン装置１０において、共通母線Ｂ上の直流電力をインバータ２で変換して得られた交流電力で、交流電動機からなる電動機３を駆動する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。共通母線Ｂ上の直流電力をインバータ２で変換して得られた直流電力で、直流電動機からなる電動機３を駆動する場合にも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果を得ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置１０について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。図６は、Ｙ−Δ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。

第１の実施の形態では、三相変圧器７１Ｂとして、Δ−Ｙ結線方式の三相変圧器を用いた場合を例として説明した。本実施の形態では、三相変圧器７１Ｂとして、Ｙ−Δ結線方式の三相変圧器を用いた場合について説明する。

本実施の形態にかかるコンテナヤード１００では、前述した図１と同様に、受電設備７０から給電線８０を介して供給された電源電力が、レーン７２のブロック７３（７３Ａ，７３Ｂ）Ｂのそれぞれに設置されている三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）へ供給される。
ここで、本実施の形態では、図５に示すように、三相変圧器７１ＡとしてΔ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられており、三相変圧器７１ＢとしてＹ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられている。

Ｙ−Δ結線方式は、図６に示すように、一次側に比較して、二次側の電圧位相がπ／６だけ遅れを生じる。したがって、受電設備７０からの給電線８０に対して、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側を並列的に接続した場合、三相変圧器７１Ａの二次側からクレーン装置１０Ａの三相全波整流器１へ供給される三相交流電力１１Ａに対して、基本波のπ／６の位相差を持つ三相交流電力１１Ｂが、三相変圧器７１Ｂの二次側からクレーン装置１０Ｂの三相全波整流器１へ供給される。

このため、第１の実施の形態と同様の原理により、三相変圧器７１Ａの一次側における５次高調波と三相変圧器７１Ｂの一次側における５次高調波とは、互いに逆位相となるため、それぞれの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。また、三相変圧器７１Ａからの７次高調波と三相変圧器７１Ｂからの７次高調波とは、互いに逆位相となるため、それぞれの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、給電線８０Ｓ側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。

また、クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）では、第１の実施の形態と同様にして、負荷の大きい動作を行った場合、蓄電装置４から蓄電電力が供給されるため、三相変圧器７１（７１Ａ，７１Ｂ）からクレーン装置１０へ供給される動作電力、すなわち三相交流電力１１（１１Ａ，１１Ｂ）の変動が抑制される。このため、動作電力の増大に応じて、三相全波整流器１で発生する５次高調波および７次高調波のレベルも増大するものの、蓄電電力により動作電力の変動が抑制されるため、５次高調波および７次高調波のレベル変動が抑制される。これにより、クレーン装置１０から給電線８を介して三相変圧器７１へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動が抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器７１の一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、極めて効果的に５次高調波および７次高調波の発生を抑制することができる。

［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、第１の実施の形態のうち、三相変圧器７１ＢとしてＹ−Δ結線方式の三相変圧器を用いるようにしたので、クレーン装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）の三相全波整流器１から発生する５次高調波および７次高調波が、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側において逆位相となって、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される。

これに加えて、蓄電装置４からの蓄電電力により、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂで消費する動作電源の変動が抑制されるため、対をなす２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動も抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、結果として、受電設備７０側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が、極めて効果的に低減されることになり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるコンテナヤードについて説明する。図７は、第３の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。

第１および第２の実施の形態では、１つのレーン７２を２つに分割して設けたブロック７３Ａ，７３Ｂに配置した三相変圧器７１Ａ，７１Ｂを対として電圧位相を調整する場合を例として説明した。本実施の形態では、隣接する２つのレーン７２Ａ，７２Ｂに配置した三相変圧器７１Ａ，７１Ｂを対として電圧位相を調整する場合について説明する。

図７の場合、バース７内で隣接するレーン７２Ａ，７２Ｂのそれぞれに設けられている２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂが対をなしており、それぞれ給電線８０を介して受電設備７０に接続されている。また、受電設備７０には、給電線８０Ｓを介して商用電力が変電所から供給されている。

本実施の形態において、対をなす２つの三相変圧器のうち、一方の三相変圧器７１Ａは、受電設備７０からの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８Ａへ出力する、例えばΔ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の第１の三相変圧器からなる。
また、対をなす２つの三相変圧器のうち、他方の三相変圧器７１Ｂは、受電設備７０からの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８Ｂへ出力する、例えばΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の第２の三相変圧器からなる。

これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の三相変圧器７１Ａの給電線８Ａに接続されたクレーン装置１０Ａから発生した５次高調波および７次高調波と、他方の三相変圧器７１Ｂの給電線８Ｂに接続されたクレーン装置１０Ｂから発生した５次高調波および７次高調波とは、これら三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側の給電線８０で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。

また、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂでは、第１の実施の形態と同様にして、負荷の大きい動作を行った場合、蓄電装置４から蓄電電力が供給されるため、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂからクレーン装置１０Ａ，１０Ｂへ供給される動作電力、すなわち三相交流電力１１Ａ，１１Ｂの変動が抑制される。

したがって、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線８０上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、極めて効果的に５次高調波および７次高調波の発生を抑制することができる。

また、このような対をなす２つの三相変圧器７１は、２つのレーン７２に設けられたものに限定されるものではない。図８は、第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
ここでは、コンテナヤード１００を分割して設けた２つのバース７Ａ，７Ｂごとに、受電設備７０Ａ，７０Ｂが設けられている。これら受電設備７０Ａ，７０Ｂには、変電設備７０Ｓから給電線８０Ｓを介して高圧給電される電源電力を降圧するための三相変圧器７１Ａ，７１Ｂがそれぞれ内蔵されている。

このため、一方の受電設備７０Ａの三相変圧器７１Ａを、変電設備７０Ｓからの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８０Ａへ供給する、例えばΔ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の第１の三相変圧器とする。
また、他方の受電設備７０Ｂの三相変圧器７１Ｂを、変電設備７０Ｓからの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８０Ｂへ供給する、例えばΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の第２の三相変圧器とする。

これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の受電設備７０Ａの給電線８０Ａに接続されたクレーン装置１０Ａから発生した５次高調波および７次高調波と、他方の受電設備７０Ｂの給電線８０Ｂに接続されたクレーン装置１０Ｂから発生した５次高調波および７次高調波とは、これら受電設備７０Ａ，７０Ｂの一次側の給電線８０Ｓで互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。

これに加えて、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂでは、蓄電装置４からの蓄電電力により、当該クレーン装置１０Ａ，１０Ｂで消費する動作電源の変動が抑制されるため、対をなす２つの受電設備７０Ａ，７０Ｂの一次側へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動も抑制されて平均化される。
このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、結果として、変電設備７０Ｓ側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が、極めて効果的に低減されることになる。

［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、コンテナヤード１００内の給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する三相変圧器のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方の三相変圧器７１Ａで、電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を動作電力として出力し、対をなす２つの三相変圧器の他方の三相変圧器７１Ｂで、電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を動作電力として出力するようにしたものである。

これに加えて、蓄電装置４からの蓄電電力により、クレーン装置１０Ａ，１０Ｂで消費する動作電源の変動が抑制されるため、対をなす２つの三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側へ漏洩する５次高調波および７次高調波のレベル変動も抑制されて平均化される。

したがって、三相変圧器７１Ａ，７１Ｂの一次側に接続されている給電線上で、５次高調波および７次高調波が打ち消される際、双方の５次高調波および７次高調波のレベル差を少なくすることができる。このため、双方のレベル差により残留する５次高調波および７次高調波のレベルを低減することができ、結果として、上位の電気設備側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が、極めて効果的に低減されることになり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１００…コンテナヤード、１０，１０Ａ，１０Ｂ…クレーン装置、１…三相全波整流器、１１…三相交流電力、１１Ａ…三相交流電力（第１の三相交流電力）、１１Ｂ…三相交流電力（第２の三相交流電力）、１２，１２Ａ，１２Ｂ…直流電力、２…インバータ（ＩＮＶ）、３…電動機、４…蓄電装置、７，７Ａ，７Ｂ…バース、７０，７０Ａ，７０Ｂ…受電設備、７０Ｓ…変電設備、７１…三相変圧器、７１Ａ…三相変圧器（第１の三相変圧器）、７１Ｂ…三相変圧器（第２の三相変圧器）、７２，７２Ａ，７２Ｂ…レーン、７３，７３Ａ，７３Ｂ…ブロック、７４…ターンレーン、８，８Ａ，８Ｂ，８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｓ…給電線、９…コンテナ、Ｂ…共通母線。

Claims (4)

1. コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、
   前記給電線ごとに設けられて、同一の上位電源設備から共通の上位側給電線を介して供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線を介して前記クレーン装置へ供給する複数の三相変圧器とを備え、
   前記三相変圧器のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方は、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として第１の給電線へ出力する第１の三相変圧器からなり、前記対をなす２つの三相変圧器の他方は、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として第２の給電線へ出力する第２の三相変圧器からなり、
   前記クレーン装置は、前記第１の三相変圧器から前記第１の給電線を介して供給された前記第１の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器、および、当該第１の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第１の電動機を備える第１のクレーン装置と、前記第２の三相変圧器から前記第２の給電線を介して供給された前記第２の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第２の三相全波整流器、および、当該第２の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第２の電動機を備える第２のクレーン装置とを含み、
   前記第１の三相変圧器は、前記第１のクレーン装置の前記第１の三相全波整流器から前記第１の給電線上に発生した第１の高調波を前記上位側給電線に漏洩させるとともに、前記第２の三相変圧器は、前記第２のクレーン装置の前記第２の三相全波整流器から前記第２の給電線上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を前記上位側給電線に漏洩させることにより、前記上位側給電線上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
   ことを特徴とするコンテナヤード。
2. 請求項１に記載のコンテナヤードにおいて、
   前記第１の三相変圧器は、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなり、前記第２の三相変圧器は、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなる
   ことを特徴とするコンテナヤード。
3. コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、同一の上位電源設備から共通の上位側給電線を介して供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線を介して前記クレーン装置へ供給する複数の三相変圧器とを備えるコンテナヤードで用いられる給電方式であって、
   前記三相変圧器のうち、対をなす２つの三相変圧器の一方となる第１の三相変圧器が、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として第１の給電線へ出力するステップと、
   前記対をなす２つの三相変圧器の他方となる第２の三相変圧器が、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として第２の給電線へ出力するステップとを備え、
   前記クレーン装置は、前記第１の三相変圧器から前記第１の給電線を介して供給された前記第１の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器、および、当該第１の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第１の電動機を備える第１のクレーン装置と、前記第２の三相変圧器から前記第２の給電線を介して供給された前記第２の三相交流電力からなる動作電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第２の三相全波整流器、および、当該第２の三相全波整流器から当該共通母線へ供給された当該直流電力に基づき駆動して前記コンテナの巻上下を行う第２の電動機を備える第２のクレーン装置とを含み、
   前記第１の三相変圧器は、前記第１のクレーン装置の前記第１の三相全波整流器から前記第１の給電線上に発生した第１の高調波を前記上位側給電線に漏洩させるとともに、前記第２の三相変圧器は、前記第２のクレーン装置の前記第２の三相全波整流器から前記第２の給電線上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を前記上位側給電線に漏洩させることにより、前記上位側給電線上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
   ことを特徴とする給電方法。
4. 請求項３に記載の給電方法において、
   前記第１の三相変圧器は、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなり、前記第２の三相変圧器は、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなることを特徴とする給電方法。

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