JP6998125B2 - 船舶の推進システムの制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る船舶推進システム100のハードウェア構成を概略的に示す図である。図1に示すように、船舶推進システム100は、主機1と、電力源2と、電動発電機3と、船内母線4と、可変ピッチプロペラ5と、電力変換装置6と、制御システム7とを備える。太線は機械的接続を示し、細線は電気配線を示している。
次に、第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
加勢駆動指令を第2電力変換器6bに直接与える。このとき、加勢放電指令を第3電力変換器6cに与えることで、加勢に必要な電力を電力貯蔵装置9から供給できる。電力貯蔵装置9からすべての電力を供給できない場合には、不足分は第1電力変換器6aを介して自動的に電力系統21から供給される。
加勢駆動指令を第2電力変換器6bに直接与える。このとき、必要な電力は第2電力変換器6bを介して自動的に電力貯蔵装置9から供給される。電力貯蔵装置9から全ての電力を供給できない場合には、不足分の電力指令を第1電力変換器6aに与えることで、不足電力を電力系統21から供給することもできる。
加勢放電指令を第3電力変換器6cに与える。このとき、放電した電力は第2電力変換器6bによって自動的に吸収されるため、放電した分だけ電動発電機3が駆動される(主機を加勢する)。電力貯蔵装置9から全ての電力を供給できない場合には、不足分の電力指令を第1電力変換器6aに与えることで、その分だけ電動発電機3をさらに駆動することができる。
制御方式2-4,2-5の違いは、制御方式2-1,2-3で電力貯蔵装置9がないケース(放電指令=0)と同等なので割愛する。加勢放電指令を第3電力変換器6cに与えることで、加勢のために電力変換装置6が必要とする電力を電力貯蔵装置9から供給できる。電力貯蔵装置9から全ての電力を供給できない場合、不足分は自動的に発電機2bから供給される。
制御方式2-6,2-7の違いは、制御方式2-1,2-3で電力貯蔵装置9がないケース(放電指令=0)と同等なので割愛する。このケースでは第3電力変換器6cは発電機2bと連系して運転しているため、加勢のために電力変換装置6が必要とする電力は、互いのドループ特性線にしたがって、発電機2bおよび電力貯蔵装置9の両者から供給される。
次に、第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
次に、第4実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
第1電力変換器6aは発電機2bと連系運転しているため、ドループ特性線の調整によって負荷分担率を制御することができる。通常の状態では、第1電力変換器6aが電力系統21に供給している電力分をトルクまたはパワー指令として第2電力変換器6bに与え、電動発電機3が発電した電力を系統に供給している。この状況で発電制限がかかった場合、補正放電指令分だけ第2電力変換器6bに与えているトルクまたはパワー指令値の大きさを小さくする。このようにすることで、電動発電機3が発電する電力は低減され、低減した分だけ自動的に電力貯蔵装置9から電力供給される。電力貯蔵装置9からの電力で発電量補正分をまかなえない場合、第1電力変換器6aのドループ特性線を調整することで電動発電機3の発電電力をさらに低減することができる。
第1電力変換器6aは発電機2bと連系運転しているため、ドループ特性線の調整によって負荷分担率を制御することができる。通常の状態では、第1電力変換器6aが電力系統に供給している電力は第2電力変換器6bを介して自動的に電動発電機3から供給される。この状況で発電制限がかかった場合、補正放電指令を第3電力変換器6cに与えれば、電力貯蔵装置9からも系統に電力が供給され、その分だけ自動的に電動発電機3が発電する電力が低減される。電力貯蔵装置9からの電力で発電量補正分をまかなえない場合、第1電力変換器6aのドループ特性線を調整することで電動発電機3の発電電力をさらに低減することができる。
第1電力変換器6aと第2電力変換器6bの制御は制御方式3-2と同じであり、電力貯蔵装置9が直流中間部60に存在しない。このため、ドループ特性線の調整で発電電力の低減が行われる。このとき、発電量補正指令を電力変換器3に与えることで、発電機2bが肩代わりするはずの電力を電力貯蔵装置9から供給できる。電力貯蔵装置9からの電力で発電量補正分をまかなえない場合、不足分は自動的に発電機2bが担うことになる。
第1電力変換器6aと第2電力変換器6bの制御は制御方式3-2と同じであり、電力貯蔵装置9が直流中間部60にないためドループ特性線の調整で発電電力の低減が行われる。第3電力変換器6cは発電機(電動発電機3)と連系して運転しているため、電動発電機3の発電電力低下分は、互いのドループ特性線にしたがって発電機2b・電力貯蔵装置9の両者が肩代わりする。このケースでは発電機2bと第1電力変換器6aと第3電力変換器6cの3台が連系運転している。(第1電力変換器6aの)ドループ特性線の調整によって第1電力変換器6aの発電量を下げ、発電機2bと第3電力変換器の電力はそれぞれのドループ特性線にしたがって変化する。とくに、この方式においては、電力源2を廃し、第3電力変換器6cを単独運転させる構成としてもよい。
制御方式3-1,3-2と基本的に同じであるが、本ケースでは発電機がない。第1電力変換器6aは単独運転となるため発電電力は電力負荷に応じて成り行きで変化する。発電量補正は電力貯蔵装置からの放電のみでしか行うことができない。
尚、第1及び第2実施形態の船舶推進システムでは電動発電機3を電動動作させたが、電動発電機3に代えて電動機を備え、これを動作させてもよい。
1a 主機回転数検出器
2 電力源
3 電動発電機
4 船内母線
5 可変ピッチプロペラ
5a 翼角検出器
6 電力変換装置
6a 第1電力変換器
6b 第2電力変換器
6c 第3電力変換器
7 制御システム
8 減速装置
9 電力貯蔵装置
21 電力系統
21a 電力負荷
70 加減算器
71 回転数制御器
72 燃料供給器
73,74 加減算器
75 翼角信号演算器
76 翼角制限開始負荷設定器
77 加減算器
78 ALC制御器
79 負荷上限補正値設定器
80,81 加減算器
82 PID制御器
83 リミッタ回路
100 船舶推進システム
Claims (6)
- 電力源と、主機と、電動機または電動発電機と、与えられた翼角指令値に従って翼角制御される可変ピッチプロペラと、前記電力源により発電された電力を前記電動機または前記電動発電機に供給する電力変換装置と、制御装置と、を備え、前記主機、前記電動機または前記電動発電機、および、前記可変ピッチプロペラは同じ駆動軸に接続されている、船舶の推進システムの制御方法であって、
前記主機の回転数および出力に基づいて設定された負荷領域内で前記主機が運転されるように、与えられた前記翼角指令値に対して前記可変ピッチプロペラの翼角を制限することと、
前記主機の出力が予め定めた加勢開始負荷より大きくなったとき、前記翼角制限に先立って、前記電動機または前記電動発電機による前記主機の加勢を開始し、前記主機の負荷を低減するよう前記電力変換装置を制御することと、
を含む、船舶の推進システムの制御方法。 - 前記主機の回転数に対して、前記負荷領域の上限値より小さい所定の値を翼角制限開始負荷として設定し、前記翼角制限開始負荷より小さい所定の値を前記加勢開始負荷として設定することと、
前記主機の出力が前記翼角制限開始負荷を超過した場合に前記翼角を制限するように与えられた前記翼角指令値を補正することと、
前記主機の出力が前記加勢開始負荷より大きい値である場合には、前記電動機または前記電動発電機を駆動するよう前記電力変換装置に加勢駆動指令を与えることと、
前記主機の出力が前記加勢開始負荷より小さい値である場合には、前記電動機または前記電動発電機の駆動を停止するように前記加勢駆動指令をゼロに維持するまたはゼロまで低下させることと、を更に含む、請求項1に記載の船舶の推進システムの制御方法。 - 前記船舶の推進システムは、前記電力源の全部または一部として、前記電力変換装置の直流部に接続され、または、他の電力変換装置と電力系統を介して前記電力変換装置に接続された電力貯蔵装置を更に備え、
前記電動機または前記電動発電機の駆動電力の全部または一部を前記電力貯蔵装置から放電するよう制御すること
を更に含む、請求項1又は2に記載の船舶の推進システムの制御方法。 - 電力系統と、主機と、発電機または電動発電機と、与えられた翼角指令値に従って翼角制御される可変ピッチプロペラと、前記発電機または前記電動発電機により発電された電力を電力系統に供給可能な電力変換装置と、制御装置と、を備え、前記主機、前記発電機または前記電動発電機、および、前記可変ピッチプロペラは同じ駆動軸に接続されており、前記主機の出力の一部を駆動力として前記発電機または前記電動発電機が運転される、船舶の推進システムの制御方法であって、
前記主機の回転数および出力に基づいて設定された負荷領域内で前記主機が運転されるように、与えられた前記翼角指令値に対して前記可変ピッチプロペラの翼角を制限することと、
前記主機の出力が予め定めた発電制限開始負荷より大きくなったとき、前記翼角制限に先立って、前記発電機または前記電動発電機の発電電力を低減し、前記主機の負荷を低減するよう前記電力変換装置を制御することと、
を含む、船舶の推進システムの制御方法。 - 前記主機の回転数に対して、前記負荷領域の上限値より小さい所定の値を翼角制限開始負荷として設定し、前記翼角制限開始負荷より小さい所定の値を前記発電制限開始負荷として設定することと、
前記主機の出力が前記翼角制限開始負荷を超過した場合に前記翼角を制限するように与えられた前記翼角指令値を補正することと、
前記主機の出力が前記発電制限開始負荷より大きい値である場合には、前記発電機または前記電動発電機の発電電力を低減するように前記電力変換装置に与える発電電力指令から発電量補正指令を減算することと、
前記主機の出力が、前記発電制限開始負荷より小さい値である場合には、前記発電機または前記電動発電機の発電電力を低減しないように前記発電量補正指令をゼロに維持するまたはゼロまで低下させることと、を更に含む、請求項4に記載の船舶の推進システムの制御方法。 - 前記船舶の推進システムは、前記電力変換装置の直流部に接続され、または、他の電力変換装置を介して前記電力系統に接続された電力貯蔵装置を更に備え、
前記発電機または前記電動発電機の発電電力の低減量の全部または一部を前記電力貯蔵装置から放電するよう制御すること
を更に含む、請求項4又は5に記載の船舶の推進システムの制御方法。
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