JP6199279B2 - Power conversion device for 2-axis electric propulsion ship - Google Patents

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本発明の実施形態は、2軸電気推進船の電力変換装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power conversion device for a two-axis electric propulsion ship.

船舶の電気推進装置では、電源を供給する推進発電機の容量が小さく推進発電機保護のための出力制限機能、及び推進電動機保護のため、トルク制限機能を設けることがある。   In an electric propulsion apparatus for a ship, the capacity of a propulsion generator that supplies power is small, and an output limiting function for protecting the propulsion generator and a torque limiting function for protecting the propulsion motor may be provided.

例えば、同一の速度基準で速度制御された2軸電気推進船の電力変換装置において、旋回中は、内側推進電動機の負荷が重く、外側推進電動機の負荷が軽くなる。   For example, in a power conversion device for a two-axis electric propulsion ship that is speed-controlled based on the same speed reference, the load on the inner propulsion motor is heavy and the load on the outer propulsion motor is light during turning.

図5は、2軸電気推進船における推進電動機の旋回時における出力制限時の従来の挙動を説明する図である。2軸電気推進船が直進航行している場合、2個の推進電動機M1、M2の回転数n1、n2は、目標回転数nsで設定された回転数で旋回開始タイミングt1まで駆動される。図6は、本実施例に係る2軸電気推進船のトルク制限時の挙動を説明する図で、2軸電気推進船が進行方向左側に舵角一定で旋回を開始する場合を示している。すなわち、当該2軸電気推進船において、推進電動機M1は内側推進電動機となり、推進電動機M2は外側推進電動機となる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the conventional behavior when the output is limited during turning of the propulsion motor in the two-axis electric propulsion ship. When the two-axis electric propulsion ship is traveling straight ahead, the rotational speeds n1 and n2 of the two propulsion motors M1 and M2 are driven at the rotational speed set by the target rotational speed ns until the turning start timing t1. FIG. 6 is a diagram for explaining the behavior of the biaxial electric propulsion ship according to this embodiment when the torque is limited, and shows a case where the biaxial electric propulsion ship starts turning at a constant rudder angle on the left side in the traveling direction. That is, in the two-axis electric propulsion ship, the propulsion motor M1 is an inner propulsion motor, and the propulsion motor M2 is an outer propulsion motor.

旋回開始タイミングt1から内側トルク制限開始タイミングt2までは、推進電動機M1、M2の回転数n1,n2を目標回転数nsで設定された回転数で駆動する。   From the turning start timing t1 to the inner torque limit start timing t2, the rotation speeds n1 and n2 of the propulsion motors M1 and M2 are driven at the rotation speed set by the target rotation speed ns.

特許第5025176号公報Japanese Patent No. 5025176

図5において、推進発電機及び推進電動機が1対1の電気推進装置を持つ船舶においては、旋回内側の推進発電機(以下、内側推進発電機と称する。)の電力制限により旋回内側の推進電動機(以下、内側推進電動機と称する。)M1はトルク制限となり回転数n1が低下し、さらに、旋回外側の推進電動機(以下、外側推進電動機と称する。)M2は、目標回転数に対する速度制限を継続すると、速度偏差(回転数偏差)が大きくなり、旋回終了タイミングt3後、トルク制限からの復帰に時間がかかり、船舶の運動性能を阻害するという課題がある。   In FIG. 5, in a ship where the propulsion generator and the propulsion motor have a one-to-one electric propulsion device, the propulsion motor inside the turning is limited by the power limitation of the propulsion generator inside the turning (hereinafter referred to as the inner propulsion generator). (Hereinafter referred to as the inner propulsion motor) M1 is torque limited and the rotational speed n1 is decreased, and further, the propulsion motor outside the turning (hereinafter referred to as the outer propulsion motor) M2 continues to limit the speed with respect to the target rotational speed. Then, the speed deviation (rotational speed deviation) becomes large, and after the turn end timing t3, it takes time to return from the torque limit, and there is a problem that the motion performance of the ship is hindered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、2軸電気推進船を駆動するそれぞれの推進電動機のトルク制限検知信号を相互に受け渡し、旋回により、一方の推進電動機がトルク制限となった信号を受けて他方の推進電動機の目標速度基準を低下させて、他方の推進電動機の負荷を低減させることにより、推進電動機間の速度偏差量を低減して、旋回終了時に、早く目標速度に復帰できるようにした2軸電気推進船の電力変換装置を提供することを目的にする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The torque limit detection signals of the respective propulsion motors that drive the two-axis electric propulsion ship are mutually transferred, and one of the propulsion motors becomes the torque limit by turning. In response to this signal, the target speed reference of the other propulsion motor is lowered, and the load on the other propulsion motor is reduced, thereby reducing the speed deviation between the propulsion motors, and at the end of the turn, the target speed is quickly reached. An object of the present invention is to provide a power conversion device for a two-axis electric propulsion ship that can be returned to

上記目的を達成するために、本発明の2軸電気推進船の電力変換装置は、少なくとも2個の推進電動機及び当該推進電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置を有する2軸電気推進船であって、前記2個の推進電動機を駆動する2個の電力変換装置を制御する2個の制御手段を備え、前記推進電動機は、当該2軸電気推進船の推進軸の左右に、かつ、前記推進電動機の回転軸が前記推進軸と並行に配置され、前記2個の制御手段は、それぞれ対応する推進電動機の回転軸を駆動制御するトルク制限手段を備え、一方の推進電動機のトルク制限手段が出力したトルク制限検出信号を、他方の推進電動機の制御手段に送信し、当該他方の推進電動機の制御手段が、前記一方の推進電動機のトルク制限手段が出力したトルク制限検出信号を受信した際に、当該他方の推進電動機の速度基準を下げることを特徴とする。   To achieve the above object, a power conversion device for a two-axis electric propulsion ship according to the present invention is a two-axis electric propulsion ship having at least two propulsion motors and a power conversion device for driving the propulsion motors, respectively. Two control means for controlling two power converters that drive the two propulsion motors are provided, the propulsion motors being provided on the left and right of the propulsion shaft of the two-axis electric propulsion ship, and of the propulsion motor A rotating shaft is arranged in parallel with the propulsion shaft, and the two control means each include torque limiting means for driving and controlling the rotating shaft of the corresponding propulsion motor, and the torque output by the torque limiting means of one propulsion motor When the limit detection signal is transmitted to the control unit of the other propulsion motor and the control unit of the other propulsion motor receives the torque limit detection signal output from the torque limit unit of the one propulsion motor Characterized by lowering the speed reference of the other propulsion motor.

この発明によれば、本発明に係る電力変換装置を2軸電気推進船に適用することにより、当該2軸電気推進船は、旋回終了時に早期に目標速度に復帰することが可能になる。   According to the present invention, by applying the power conversion device according to the present invention to a biaxial electric propulsion ship, the biaxial electric propulsion ship can return to the target speed at an early stage when the turn is completed.

本実施例に係る2軸電気推進船の電力系統図。The electric power system diagram of the 2 axis | shaft electric propulsion ship which concerns on a present Example. 本実施例に係る2軸電気推進船の制御部のブロック図。The block diagram of the control part of the 2-axis electric propulsion ship which concerns on a present Example. 本実施例に係る2軸電気推進船を推進する推進電動機の旋回時における出力制限時の挙動を説明する図。The figure explaining the behavior at the time of the output restriction at the time of turning of the propulsion motor which propels the 2-axis electric propulsion ship concerning this example. 推進電動機M1とM2トルク制限検出信号、又は推進電動機M2とM1制限検出信号との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the propulsion motor M1 and the M2 torque limit detection signal or the propulsion motor M2 and the M1 limit detection signal. 2軸電気推進船における推進電動機の旋回時における出力制限時の従来の挙動を説明する図。The figure explaining the conventional behavior at the time of the output limitation at the time of turning of the propulsion motor in a 2-axis electric propulsion ship. 本実施例に係る2軸電気推進船のトルク制限時の挙動を説明する図。The figure explaining the behavior at the time of the torque limitation of the 2-axis electric propulsion ship which concerns on a present Example.

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る2軸電気推進船の電力系統図である。推進発電機G1〜G3で生成された交流電力は、遮断器60〜62、断路器50〜52を経てBUS80に供給される。BUS80に供給された交流電力は、遮断器40・41を経てトランス30・31の1次側に供給される。トランス30・31によって変圧された2次側の低圧(例えば、交流100V)からなる低圧電力は、インバータ部20・21に供給される。   FIG. 1 is a power system diagram of a two-axis electric propulsion ship according to the present embodiment. The AC power generated by the propulsion generators G1 to G3 is supplied to the BUS 80 via the circuit breakers 60 to 62 and the disconnectors 50 to 52. The AC power supplied to the BUS 80 is supplied to the primary side of the transformers 30 and 31 via the circuit breakers 40 and 41. Low-voltage power consisting of secondary low-voltage (for example, AC 100V) transformed by the transformers 30 and 31 is supplied to the inverter units 20 and 21.

インバータ部20・21は、コンバータ(図示しない)及びインバータ(図示しない)を有して構成される。コンバータは、トランス30・31から供給された低圧の交流電力を、直流電力に変換する。インバータは、コンバータによって変換された直流電力を、推進電動機M1・M2の動作に必要な交流電力に変換する。なお、推進電動機M1〜M2の符号10〜11及び推進発電機G1〜G3の符号70〜72は、付与しなくても区別が容易であることから、特に記載する必要がある場合を除いて省略してある。   The inverter units 20 and 21 are configured to include a converter (not shown) and an inverter (not shown). The converter converts low-voltage AC power supplied from the transformers 30 and 31 into DC power. The inverter converts the DC power converted by the converter into AC power necessary for the operation of the propulsion motors M1 and M2. Note that the reference numerals 10 to 11 of the propulsion motors M1 to M2 and the reference numerals 70 to 72 of the propulsion generators G1 to G3 are easy to distinguish without being provided, and are omitted unless particularly described. It is.

推進電動機M1及びM2は、当該2軸電気推進船の推進方向(推進軸)の左右に、かつ、当該推進電動機の回転軸が推進軸と並行に配置される。   The propulsion motors M1 and M2 are arranged on the left and right of the propulsion direction (propulsion shaft) of the two-axis electric propulsion ship, and the rotation shaft of the propulsion motor is arranged in parallel with the propulsion shaft.

制御部90は、上述したコンバータ及びインバータで構成されたインバータ部20・21の動作を制御する。上記インバータ及びコンバータは、複数のスイッチング素子で構成されている。従って、制御部90は、これらのスイッチング素子のゲートを制御することにより、上述した推進電動機M1・M2を駆動制御する。   The control unit 90 controls the operation of the inverter units 20 and 21 including the converter and inverter described above. The inverter and converter are composed of a plurality of switching elements. Therefore, the control unit 90 controls the driving of the propulsion motors M1 and M2 described above by controlling the gates of these switching elements.

駆動制御とは、推進電動機M1・M2を起動・停止するのみならず、当該推進電動機M1・M2の回転速度及び回転トルクを制御する。   The drive control not only starts and stops the propulsion motors M1 and M2, but also controls the rotational speed and torque of the propulsion motors M1 and M2.

図2は、本実施例に係る2軸電気推進船の制御部90のブロック図である。なお、制御部90には、インバータ部20・21及び推進電動機M1・M2は含まない。制御部90は、推進電動機M1を制御するM1制御部90a及び推進電動機M2を制御するM2制御部90bを有して構成される。M1制御部90aとM2制御部90bは同様に構成されているため、以下、M1制御部90aの構成を説明する。   FIG. 2 is a block diagram of the control unit 90 of the two-axis electric propulsion ship according to the present embodiment. The control unit 90 does not include the inverter units 20 and 21 and the propulsion motors M1 and M2. The control unit 90 includes an M1 control unit 90a that controls the propulsion motor M1 and an M2 control unit 90b that controls the propulsion motor M2. Since the M1 control unit 90a and the M2 control unit 90b are configured similarly, the configuration of the M1 control unit 90a will be described below.

M1制御部90aには、目標回転数設定手段100、トルク制限回転数低減値設定手段101、M1電動機電力検出手段(M1推進電動機電動機電力検出手段の略称)102、G1発電機電力検出手段(G1推進発電機電力検出手段の略称)103、出力制限値設定手段104、レート処理手段107、速度制御手段111、トルク制限手段113、電流制限手段114、推進電動機M1の速度検出手段115などの検出・設定・処理・制限の各手段、切替手段及び加減算・除算などの演算手段が備えられている。上述したように、M2制御部90bの構成はM1制御部90aの構成と同様である。   The M1 control unit 90a includes target rotation speed setting means 100, torque limit rotation speed reduction value setting means 101, M1 motor power detection means (abbreviation for M1 propulsion motor motor power detection means) 102, G1 generator power detection means (G1). (Abbreviation of propulsion generator power detection means) 103, output limit value setting means 104, rate processing means 107, speed control means 111, torque limit means 113, current limit means 114, speed detection means 115 of the propulsion motor M1, etc. Each means of setting / processing / limitation, switching means, and arithmetic means such as addition / subtraction / division are provided. As described above, the configuration of the M2 control unit 90b is the same as the configuration of the M1 control unit 90a.

以下、2軸電気推進船が進行方向左側に旋回することにより、推進電動機M1がトルク制限手段113によりトルク制限を受け、その際にトルク制限手段113から出力されたM1トルク制限検出信号により、推進電動機M2の回転速度及びトルクがM2制御部90bにより制御される動作を説明する。   Hereinafter, when the two-axis electric propulsion ship turns to the left in the traveling direction, the propulsion motor M1 is subjected to torque limitation by the torque limiting unit 113, and propulsion is performed by the M1 torque limit detection signal output from the torque limiting unit 113 at that time. An operation in which the rotation speed and torque of the electric motor M2 are controlled by the M2 control unit 90b will be described.

目標回転数設定手段100は、推進電動機M1の目標回転数を設定し、その出力は、切替手段105の一方の入力端子aに接続される。また、トルク制限回転数低減値設定手段101は、推進電動機M1のトルク制限回転数低減値を設定し、その出力は、切替手段105の他方の入力端子bに接続される。なお、切替手段105の制御端子cは、推進電動機M2のトルク制限手段133に接続され、そこから出力されるM2トルク制限検出信号によって制御される。通常は、切替手段105の入力端子aに接続されている目標回転数設定手段100の出力が選択されている。   The target rotational speed setting means 100 sets the target rotational speed of the propulsion motor M1, and its output is connected to one input terminal a of the switching means 105. Further, the torque limit rotation speed reduction value setting means 101 sets the torque limit rotation speed reduction value of the propulsion motor M1, and its output is connected to the other input terminal b of the switching means 105. The control terminal c of the switching means 105 is connected to the torque limiting means 133 of the propulsion motor M2, and is controlled by an M2 torque limit detection signal output therefrom. Normally, the output of the target rotational speed setting means 100 connected to the input terminal a of the switching means 105 is selected.

例えば、当該2軸電気推進船が進行方向左側に旋回することにより、推進電動機M1のトルク制限手段113が当該推進電動機M1のトルクを制限した際に、M1トルク制限検出信号113aがM2制御部90bに送信される。   For example, when the torque limiting means 113 of the propulsion motor M1 limits the torque of the propulsion motor M1 by turning the biaxial electric propulsion ship to the left in the traveling direction, the M1 torque limit detection signal 113a is output from the M2 control unit 90b. Sent to.

送信されたM1トルク制限検出信号113aは、M2制御部90bの切替手段125の制御端子cに入力され、切替手段125の入力端子bに接続されたトルク制限回転数低減値設定手段121の出力が選択される。   The transmitted M1 torque limit detection signal 113a is input to the control terminal c of the switching unit 125 of the M2 control unit 90b, and the output of the torque limit rotational speed reduction value setting unit 121 connected to the input terminal b of the switching unit 125 is output. Selected.

切替手段125の出力端子dは、レート処理手段127に接続される。レート処理手段127は、切替手段125の入力端子aに接続された目標回転数設定手段によって設定された回転数をもとに速度のレート処理を行う。レート処理手段127の処理結果は、減算手段129に入力される。   The output terminal d of the switching unit 125 is connected to the rate processing unit 127. The rate processing means 127 performs speed rate processing based on the rotation speed set by the target rotation speed setting means connected to the input terminal a of the switching means 125. The processing result of the rate processing means 127 is input to the subtraction means 129.

減算手段129は、レート処理手段127によって設定された速度から、推進電動機M2の速度を減算する。減算手段129の減算出力は、速度制御手段131に入力される。その結果、レート処理手段127で設定された速度と、推進電動機M2との差分速度に基づく速度制御が速度制御手段131によって行われる。なお、推進発電機電力検出手段123によって検出された推進発電機G2の電力と、推進発電機G2の出力を設定する出力制限値設定手段124によって設定された推進発電機G2の出力電力が出力電力比較手段128によって比較され、その比較結果に基づいて上記速度制御手段131による速度設定が制限される。推進発電機G2の発電能力に関わらず速度設定や後述するトルク設定を行うと推進発電機G2の障害原因となるため、その障害を防止するためである。   The subtracting means 129 subtracts the speed of the propulsion motor M2 from the speed set by the rate processing means 127. The subtraction output of the subtraction unit 129 is input to the speed control unit 131. As a result, the speed control means 131 performs speed control based on the speed set by the rate processing means 127 and the differential speed between the propulsion motor M2. The power of the propulsion generator G2 detected by the propulsion generator power detection means 123 and the output power of the propulsion generator G2 set by the output limit value setting means 124 for setting the output of the propulsion generator G2 are output power. The comparison is performed by the comparison unit 128, and the speed setting by the speed control unit 131 is limited based on the comparison result. This is because, if the speed setting or the torque setting described later is performed regardless of the power generation capacity of the propulsion generator G2, it causes a failure of the propulsion generator G2, and thus prevents the failure.

速度制御手段131によって設定された速度に基づき。推進電動機M2を駆動するトルクが生成されるが、当該トルクもトルク制限手段133によって制限される。推進電動機M2の駆動能力(駆動トルク)を超えて駆動トルクを大きくすれば、当該推進電動機M2の障害の原因となるため、その障害を防止するためである。   Based on the speed set by the speed control means 131. Torque for driving the propulsion motor M2 is generated, but the torque is also limited by the torque limiting means 133. This is because, if the driving torque is increased beyond the driving capability (driving torque) of the propulsion motor M2, it will cause a failure of the propulsion motor M2, so that the failure is prevented.

電流制御手段134は、インバータ部21に供給する電流を制御する。例えば、インバータ部21で、当該インバータ部21を構成するスイッチング素子の短絡障害が発生した場合などには、当該インバータ部21に許容電流を超えて電流が流れるが場合がある。電流制御手段134は、このような場合、インバータ部に流入する電流値を制限ことができる。   The current control unit 134 controls the current supplied to the inverter unit 21. For example, when a short circuit failure of the switching element that constitutes the inverter unit 21 occurs in the inverter unit 21, the current may flow through the inverter unit 21 in excess of the allowable current. In such a case, the current control means 134 can limit the current value flowing into the inverter unit.

インバータ部20は、上述したようにコンバータ及びインバータを有して構成される。コンバータは、交流電力を直流電力に変換する。インバータは、コンバータによって変換された直流電力を負荷に適合する交流電力に変換する。ここでは、負荷として推進電動機M1が該当するため、当該推進電動機M1を駆動するための交流電力(例えば、交流3相電力)に変換される。   As described above, the inverter unit 20 includes a converter and an inverter. The converter converts AC power into DC power. The inverter converts the DC power converted by the converter into AC power suitable for the load. Here, since propulsion motor M1 corresponds as a load, it is converted into AC power (for example, AC three-phase power) for driving propulsion motor M1.

推進電動機M1は、上述したインバータ部20で生成された交流電力によって駆動される。   The propulsion motor M1 is driven by the AC power generated by the inverter unit 20 described above.

速度検出手段115は、推進電動機M1の回転速度を検出する。検出した回転速度は、減速手段109、及びトルク制限値算出手段112に通知される。   The speed detection means 115 detects the rotational speed of the propulsion motor M1. The detected rotation speed is notified to the deceleration means 109 and the torque limit value calculation means 112.

推進電動機M2は、推進電動機M1同様にM2制御部90bによって駆動制御される。例えば、当該2軸電気推進船が進行方向右側に旋回することにより、推進電動機M2のトルク制限手段133が当該推進電動機M2のトルクを制限した際に、M2トルク制限検出信号113aがM1制御部90bに送信される。   The propulsion motor M2 is driven and controlled by the M2 control unit 90b in the same manner as the propulsion motor M1. For example, when the torque limiting unit 133 of the propulsion motor M2 limits the torque of the propulsion motor M2 by turning the two-axis electric propulsion ship to the right in the traveling direction, the M2 torque limit detection signal 113a is output from the M1 control unit 90b. Sent to.

送信されたM2トルク制限検出信号133aは、M1制御部90aの切替手段105の制御端子cに入力され、切替手段105の入力端子bに接続されたトルク制限回転数低減値設定手段101の出力が選択される。   The transmitted M2 torque limit detection signal 133a is input to the control terminal c of the switching unit 105 of the M1 control unit 90a, and the output of the torque limit rotation speed reduction value setting unit 101 connected to the input terminal b of the switching unit 105 is output. Selected.

以下、当該2軸電気推進船が進行方向左側に旋回した場合の動作に係るM1制御部90aとM2制御部90bを入れ替えた場合の各部の動作で説明される。   Hereinafter, the operation of each unit when the M1 control unit 90a and the M2 control unit 90b related to the operation when the two-axis electric propulsion ship turns to the left in the traveling direction will be described.

次に、上述した推進電動機M1・M2及び対応する推進発電機G1・G2を制御部90によって出力制限する場合の制御方法の一例を示す。   Next, an example of a control method when the output of the propulsion motors M1 and M2 and the corresponding propulsion generators G1 and G2 described above is limited by the controller 90 will be described.

1.出力制限について
(1)推進電動機M1及びM2の各回転軸は独立制御とする。
1. Regarding output restriction (1) The rotating shafts of the propulsion motors M1 and M2 are independently controlled.

(2)出力制限制御は、推進電動機2台(ここでは、M1、M2)運転を前提とし、
各軸均等に行うものとする。
(2) The output restriction control is based on the operation of two propulsion motors (here, M1 and M2),
Each axis shall be performed equally.

(3)推進発電機(ここではG1・G2)の運転条件、推進発電機平行運転係数、出力制限係数より、「出力制限目標値」、「出力制限開始値」、「出力制限解除値」を算出する。これらの値は、設定値により調整可能とする。 (3) From the operating conditions of the propulsion generator (here G1 and G2), the propulsion generator parallel operation coefficient, and the output limit coefficient, the “output limit target value”, “output limit start value”, and “output limit release value” are calculate. These values can be adjusted by setting values.

(4)推進発電機出力が、「出力制限開始値」レベルに達したら、「出力制限中」表示をすると共に、推進発電機出力が、「出力制限目標値」以下となるように、推進電動機出力を制限(トルク制限)する。 (4) When the propulsion generator output reaches the “output limit start value” level, “output limiting” is displayed and the propulsion motor is set so that the propulsion generator output is equal to or less than the “output limit target value”. Limit the output (torque limit).

(5)推進発電機出力が、「出力制限解除値」レベルまで低下したら、「出力制限中」表示灯消灯及び推進電動機出力の制限(トルク制限)を解除する。 (5) When the propulsion generator output drops to the “output limit release value” level, the “output limiting” indicator lamp is turned off and the propulsion motor output limit (torque limit) is released.

(6)出力低減値は、現在の推進発電機出力(検出値)と出力制限目標値(設定値)との差とし、1軸分の電動機出力から低減する値に換算する。 (6) The output reduction value is the difference between the current propulsion generator output (detected value) and the output limit target value (set value), and is converted into a value that is reduced from the motor output for one axis.

(7)トルク制限値は、現在の電動機出力(演算値)から出力低減値を減算して求めた電力(演算値)と、推進電動機回転数(検出値)から演算する。 (7) The torque limit value is calculated from the electric power (calculated value) obtained by subtracting the output reduction value from the current motor output (calculated value) and the propulsion motor rotation speed (detected value).

2.出力制限制御演算式
(1)出力制限目標値[kw]=推進発電機定格出力[kw]×推進発電機運転台数[台]÷γ×α
(2)出力制限開始値[kw]=推進発電機定格出力[kw]×推進発電機運転台数[台]÷γ×θ
(3)出力制限解除値[kw]=推進発電機定格出力[kw]×推進発電機運転台数[台]÷γ×β
α:出力制限目標値係数[kw](調整範囲:1.00〜0.80)
θ:出力制限開始値係数[kw](調整範囲:1.00〜0.80)
β:出力制限解除値係数[kw](調整範囲:1.00〜0.80)
γ:推進発電機並行運転係数[kw](調整範囲:1.00〜1.15)
出力低減値[%]=(推進発電機出力(AI)[kw]−出力制限目標値[kw])÷電動機運転台数2[台]÷電動機定格出力1800[kw]≧0[%]
推進発電機出力(AI):推進発電機運転モード(1G、2G、3G、1G+2G)、及び推進発電機出力の検出値(AI)より演算。
トルク制限値(IQ_LMT_EXT)[%]=(電動機出力(演算値)[%]−出力低減値[%])
÷電動機速度(SP_F_OUT)[%]×94.2[%]≦100[%]
すなわち、トルク制限値112a(又は132a)は、電動機出力102a(又は122a)から出力低減値106a(又は126a)を減算して得られた電動機出力102b(又は122b)を電動機速度115a(又は135a)で除算して得られた値に94.2を乗算して得られる。
電動機出力(演算値)[%]:トルク基準(T_R_OUT)[%]×電動機速度(SP_F_OUT)[%]÷94.2[%]≦100[%]
トルク制限レート:絞り(出力制限開始時)は瞬時、戻し(出力制限解除後)は1[%/S]レートとする。出力制限解除後、トルク制限値は100[%]まで戻す。
2. Output limit control formula (1) Output limit target value [kw] = propulsion generator rated output [kw] x propulsion generator operation number [units] ÷ γ x α
(2) Output limit start value [kw] = Propulsion generator rated output [kw] × Propulsion generator operation number [unit] ÷ γ × θ
(3) Output limit release value [kw] = propulsion generator rated output [kw] x number of propulsion generators operated [unit] ÷ γ x β
α: Output limit target value coefficient [kw] (Adjustable range: 1.00 to 0.80)
θ: Output limit start value coefficient [kw] (Adjustable range: 1.00 to 0.80)
β: Output limit release value coefficient [kw] (Adjustable range: 1.00 to 0.80)
γ: Propulsion generator parallel operation coefficient [kw] (Adjustable range: 1.00 to 1.15)
Output reduction value [%] = (Propulsion generator output (AI) [kw]-Output limit target value [kw]) / Number of motors operated 2 [units] / Motor rated output 1800 [kw] ≥ 0 [%]
Propulsion generator output (AI): Calculated from the propulsion generator operation mode (1G, 2G, 3G, 1G + 2G) and the detected value (AI) of the propulsion generator output.
Torque limit value (IQ_LMT_EXT) [%] = (Motor output (calculated value) [%]-Output reduction value [%])
÷ Motor speed (SP_F_OUT) [%] × 94.2 [%] ≦ 100 [%]
That is, the torque limit value 112a (or 132a) is obtained by subtracting the output reduction value 106a (or 126a) from the motor output 102a (or 122a) and the motor output 102b (or 122b) by the motor speed 115a (or 135a). It is obtained by multiplying the value obtained by dividing by 94.2.
Motor output (calculated value) [%]: Torque reference (T_R_OUT) [%] x Motor speed (SP_F_OUT) [%] ÷ 94.2 [%] ≤ 100 [%]
Torque limit rate: The aperture (at the start of output limit) is instantaneous, and the return (after the output limit is released) is 1 [% / S] rate. After canceling the output limit, return the torque limit value to 100 [%].

図3は、本実施例に係る2軸電気推進船を推進する推進電動機の旋回時における出力制限時の挙動を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the behavior when the output is limited during turning of the propulsion motor that propels the two-axis electric propulsion ship according to the present embodiment.

2軸電気推進船が直進航行している場合、2軸電気推進船は、当該2個の推進電動機M1、M2の回転数n1、n2を目標回転数nsで設定された回転数で旋回開始タイミングt1まで駆動する。ここで、図6に示す進行方向左側に旋回を開始する場合、推進電動機M1は内側推進電動機となり、推進電動機M2は外側推進電動機となる。   When the two-axis electric propulsion ship is traveling straight ahead, the two-axis electric propulsion ship has a turning start timing at the rotation speeds n1 and n2 of the two propulsion motors M1 and M2 set at the target rotation speed ns. Drive to t1. Here, when the turning is started to the left in the traveling direction shown in FIG. 6, the propulsion motor M1 is an inner propulsion motor and the propulsion motor M2 is an outer propulsion motor.

旋回開始タイミングt1から内側トルク制限開始タイミングt2までは、内側推進電動機M1の回転数n1(以下、内側回転数n1と称する。)及び外側推進電動機M2の回転数n2(以下、外側回転数n2と称する。)を目標回転数nsで設定された回転数で駆動する。一方、そのトルクは、上述したように内側推進電動機の負荷は旋回に伴って外側推進電動機の負荷に比べて重くなる。従って、内側推進電動機のトルクT1(以下、内側トルクT1と称する。)は外側推進電動機のトルクT2(以下、外側トルクT2と称する。)に比べて大きくなり、トルク制限に到達する。無限にトルクが大きくなると内側推進電動機M1の故障原因になるため、トルク制限が必要になる。   From the turning start timing t1 to the inner torque limit start timing t2, the rotation speed n1 of the inner propulsion motor M1 (hereinafter referred to as the inner rotation speed n1) and the rotation speed n2 of the outer propulsion motor M2 (hereinafter referred to as the outer rotation speed n2). Is driven at the rotation speed set at the target rotation speed ns. On the other hand, as described above, the torque of the inner propulsion motor becomes heavier than the load of the outer propulsion motor with turning. Accordingly, the torque T1 of the inner propulsion motor (hereinafter referred to as the inner torque T1) is larger than the torque T2 of the outer propulsion motor (hereinafter referred to as the outer torque T2), and reaches the torque limit. If the torque becomes infinitely large, it will cause a failure of the inner propulsion motor M1, so that torque limitation is required.

内側トルク制限開始タイミングt2後、内側トルク制限を受けて外側の目標回転数nsを内側トルク制限解除まで下げる。この処理は、図2において、推進電動機M1側のトルク制限手段113から出力されるM1トルク制限検出信号113aが推進電動機M2側の切替手段125の制御端子cに接続されており、当該M1トルク制限検出信号113aによって推進電動機M2側の切り替え手段125の入力端子aから入力端子bに切り替わることにより行われる。入力信号bには、トルク制限回転数低減値設定手段121の出力が接続されており、本実施例では、外側の推進電動機M2の回転数n2(以下、外側回転数n2と称する。)を低下させるが、その際、回生動作にならないように漸減する。このようにして、外側回転数n2が内側トルク制限解除まで低下すると、内側回転数n1と外側回転数n2は同様の回転数になる。   After the inner torque limit start timing t2, the outer target rotational speed ns is lowered to the inner torque limit release in response to the inner torque limit. In FIG. 2, the M1 torque limit detection signal 113a output from the torque limiting means 113 on the propulsion motor M1 side is connected to the control terminal c of the switching means 125 on the propulsion motor M2 side in FIG. This is performed by switching from the input terminal a to the input terminal b of the switching means 125 on the propulsion motor M2 side by the detection signal 113a. The input signal b is connected to the output of the torque limit rotational speed reduction value setting means 121. In this embodiment, the rotational speed n2 of the outer propulsion motor M2 (hereinafter referred to as the outer rotational speed n2) is reduced. However, at this time, it is gradually reduced so as not to be regenerative. In this way, when the outer rotational speed n2 decreases until the inner torque limit is released, the inner rotational speed n1 and the outer rotational speed n2 become the same rotational speed.

内側回転数n1と外側回転数n2が同様の回転数になる内側トルク制限解除タイミングt3では、内側トルク制限が解除されたので外側目標回転数を戻す処理を行う。また、内側トルク制限解除に伴い、内側回転数n1は、目標回転数nsまで戻ろうとする。この結果、内側回転数n1及び外側回転数n2は旋回終了タイミングまでに目標回転数ns戻る。   At the inner torque limit release timing t3 at which the inner rotation speed n1 and the outer rotation speed n2 are the same, the process of returning the outer target rotation speed is performed because the inner torque limit is released. Further, with the release of the inner torque limit, the inner rotational speed n1 attempts to return to the target rotational speed ns. As a result, the inner rotation speed n1 and the outer rotation speed n2 return to the target rotation speed ns by the turn end timing.

なお、内側トルク制限解除タイミングt3から旋回終了タイミングt4までの間、内側トルクT1はトルク制限解除処理に伴い低下し、外側トルクT2は内側トルクT1に向かって上昇する。   Note that, from the inner torque limit release timing t3 to the turning end timing t4, the inner torque T1 decreases with the torque limit release process, and the outer torque T2 increases toward the inner torque T1.

旋回終了タイミングt4後、2軸推進船は直進航行することになり、内側回転数n1と外側回転数n2は目標回転数nsで設定された回転数で駆動され、同様に内側トルクT1と外側トルクT2は、設定されたトルク基準に戻る。   After the turn end timing t4, the two-axis propulsion ship goes straight, and the inner rotational speed n1 and the outer rotational speed n2 are driven at the rotational speed set by the target rotational speed ns. Similarly, the inner torque T1 and the outer torque T2 returns to the set torque reference.

図4は、推進電動機M1とM2トルク制限検出信号又は推進電動機M2とM1制限検出信号との関係を説明する図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the propulsion motor M1 and the M2 torque limit detection signal or the propulsion motor M2 and the M1 limit detection signal.

上述した実施例では、2個の推進電動機M1、M2を有する2軸電気推進船が、図6に示す進行方向左側に旋回する場合を例に説明したが、推進方向右側に旋回する場合は、推進電動機M2が内側推進電動機となるため、図3における内側トルク制限開始タイミングt2でトルク制限を開始することになる。この場合は、M2制御部90bのトルク制限手段133から出力されたM2トルク制限検出信号がM1制御部90aの切り替え手段125の制御端子cに入力され、推進電動機M1のトルク制限回転数低減値設定手段の出力が選択され(図3に示す旋回内側T1と旋回外側T2を入れ替えた場合に相当する。)、この場合、外側推進電動機のトルクT1及び外側回転数n1が下がることになる。当該2軸電気推進船が進行方向右側に旋回する場合は、上述した図3の説明において、内側推進電動機をM2とし、外側推進電動機1をM1とした場合が該当する。   In the embodiment described above, the case where the two-axis electric propulsion ship having two propulsion motors M1 and M2 turns to the left in the traveling direction shown in FIG. 6 is described as an example. Since the propulsion motor M2 is an inner propulsion motor, torque limitation is started at the inner torque limitation start timing t2 in FIG. In this case, the M2 torque limit detection signal output from the torque limiter 133 of the M2 controller 90b is input to the control terminal c of the switching unit 125 of the M1 controller 90a, and the torque limit rotational speed reduction value setting of the propulsion motor M1 is set. The output of the means is selected (corresponding to the case where the turning inner side T1 and the turning outer side T2 shown in FIG. 3 are interchanged). In this case, the torque T1 and the outer rotational speed n1 of the outer propulsion motor are reduced. The case where the two-axis electric propulsion ship turns to the right in the traveling direction corresponds to the case where the inner propulsion motor is M2 and the outer propulsion motor 1 is M1 in the description of FIG. 3 described above.

以上説明した本実施例によれば、旋回終了時に内側回転数n1と外側回転数n2の回転数が目標回転数nsに戻っているため、従来、旋回終了時に内側回転数n1と外側回転数n2の間に生じていた回転数偏差(図5参照)がないため、「旋回終了によるトルク制限からの復帰に時間がかかり、船舶の運動性能を阻害する。」という課題を解決することが」できる2軸電気推進船の電力変換装置を提供することができる。   According to the present embodiment described above, since the rotation speeds of the inner rotation speed n1 and the outer rotation speed n2 return to the target rotation speed ns at the end of the turn, conventionally, the inner rotation speed n1 and the outer rotation speed n2 at the end of the turn. Since there is no rotation speed deviation (see FIG. 5) that occurred during the period, it is possible to solve the problem “it takes time to recover from torque limitation due to the end of turning and hinders the motion performance of the ship”. A power conversion device for a two-axis electric propulsion ship can be provided.

10、11 推進電動機
20、21 インバータ部
30、31 トランス
40、41、60〜62 遮断器
50〜52 断路器
70〜72 推進発電機
90 制御部
90a M1制御部
90b M2制御部
100、120 目標回転数設定手段
101、121 トルク制限回転数」低減値設定手段
102、122 推進電動機電力検出手段
103、123 推進発電機電力検出手段
104、124 出力制限値設定手段
105、125 切替手段
107、127 レート処理手段
108、128 出力電力比較手段
109、129 減算手段
111、131 速度制御手段
113、133 トルク制限手段
114、134 電流制御手段
115、135 速度検出手段
10, 11 Propulsion motor 20, 21 Inverter unit 30, 31 Transformer 40, 41, 60-62 Breaker 50-52 Disconnector 70-72 Propulsion generator 90 Control unit 90a M1 control unit 90b M2 control unit 100, 120 Target rotation Number setting means 101, 121 Torque limit rotational speed "reduction value setting means 102, 122 Propulsion motor power detection means 103, 123 Propulsion generator power detection means 104, 124 Output limit value setting means 105, 125 Switching means 107, 127 Rate processing Means 108, 128 Output power comparison means 109, 129 Subtraction means 111, 131 Speed control means 113, 133 Torque limiting means 114, 134 Current control means 115, 135 Speed detection means

Claims (4)

少なくとも2個の推進電動機及び当該推進電動機をそれぞれ駆動する電力変換装置を有する2軸電気推進船であって、
前記2個の推進電動機を駆動する2個の電力変換装置を制御する2個の制御手段を備え、
前記推進電動機は、当該2軸電気推進船の推進軸の左右に、かつ、前記推進電動機の回転軸が前記推進軸と並行に配置され、
前記2個の制御手段は、それぞれ対応する推進電動機の回転軸を駆動制御するトルク制限手段を備え、一方の推進電動機のトルク制限手段が出力したトルク制限検出信号を、他方の推進電動機の制御手段に送信し、当該他方の推進電動機の制御手段が、前記一方の推進電動機のトルク制限手段が出力したトルク制限検出信号を受信した際に、当該他方の推進電動機の速度基準を下げることを特徴とする2軸電気推進船の電力変換装置。
A two-shaft electric propulsion ship having at least two propulsion motors and a power converter for driving the propulsion motors,
Comprising two control means for controlling two power converters for driving the two propulsion motors;
The propulsion motor is arranged on the left and right of the propulsion shaft of the two-axis electric propulsion ship, and the rotation shaft of the propulsion motor is arranged in parallel with the propulsion shaft,
Each of the two control means includes torque limit means for driving and controlling the rotation shaft of the corresponding propulsion motor, and the torque limit detection signal output from the torque limit means of one propulsion motor is used as the control means for the other propulsion motor. And when the control means of the other propulsion motor receives the torque limit detection signal output by the torque limit means of the one propulsion motor, the speed reference of the other propulsion motor is lowered. A power converter for a 2-axis electric propulsion ship.
前記他方の推進電動機の制御手段は、
前記一方の推進電動機が検出したトルク制限検出信号を受信して当該他方の推進電動機の速度基準を下げる際に、回生動作にならないように当該速度基準を漸減することを特徴とする請求項1記載の2軸電気推進船の電力変換装置。
The control means of the other propulsion motor is
2. The speed reference is gradually reduced so that regenerative operation does not occur when a torque limit detection signal detected by the one propulsion motor is received and the speed reference of the other propulsion motor is lowered. Power conversion device for 2-axis electric propulsion ship.
前記他方の推進電動機の制御手段はさらに、
前記一方の推進電動機が検出したトルク制限検知信号が解除されたとき、当該他方の推進電動機の速度基準を目標回転数まで復帰させることを特徴とする請求項2記載の2軸電気推進船の電力変換装置。
The control means of the other propulsion motor is further
3. The electric power of the two-shaft electric propulsion ship according to claim 2, wherein when the torque limit detection signal detected by the one propulsion motor is released, the speed reference of the other propulsion motor is returned to the target rotational speed. Conversion device.
前記一方の推進電動機のトルク制限手段は、旋回時、内側になる内側推進電動機に対するトルク制限であり、前記他方の推進電動機のトルク制限手段は、旋回時、外側になる外側推進電動機に対するトルク制限であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の2軸電気推進船の電力変換装置。   The torque limiting means of the one propulsion motor is a torque limit for the inner propulsion motor that is inside during turning, and the torque limiting means of the other propulsion motor is a torque limit for the outer propulsion motor that is outside during turning. The power conversion device for a two-axis electric propulsion ship according to any one of claims 1 to 3, wherein the power conversion device is provided.
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JP3712780B2 (en) * 1996-05-13 2005-11-02 Jfeエンジニアリング株式会社 Ship propulsion organization
JP4733515B2 (en) * 2005-12-21 2011-07-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 Marine electric propulsion system
JP2009107375A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 Yamaha Motor Co Ltd Small boat
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