JP7828379B2 - crane - Google Patents
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Description
本発明は、クレーンに関し、より詳しくは、突入電流の発生による電力供給装置から出力される電流値の増大を抑制するクレーンに関する。 The present invention relates to a crane, and more specifically to a crane that suppresses an increase in the current value output from a power supply device due to the occurrence of an inrush current.
コンテナターミナルなどの物流施設で物品を荷役する多数のクレーンは、共通の電力供給装置(例えば、変電所)から供給された電力を使用する電動モータによりコンテナの荷役動作や自身の走行動作などの動作を行っている。電力供給装置の許容電流値は、物流施設のそれぞれの装置や機器(多数のクレーンのそれぞれの電動モータも含む)の全てが定格電流で駆動することを前提として設定されている。つまり、多数のクレーンのそれぞれの電流モータが定格電流で駆動していれば、電力供給装置から出力される電流値が許容電流値を超えることはない。 The numerous cranes used to load and unload goods at logistics facilities such as container terminals use electric motors powered by a common power supply (e.g., a substation) to perform operations such as loading and unloading containers and traveling. The allowable current value of the power supply device is set on the assumption that all of the equipment and devices at the logistics facility (including the electric motors of each of the numerous cranes) are driven by their rated current. In other words, as long as each of the electric motors of each of the numerous cranes is driven by its rated current, the current value output from the power supply device will not exceed the allowable current value.
しかしながら、多数のクレーンのそれぞれは個別に動作しており、多数のクレーンのそれぞれの電動モータの力行駆動の開始直後に突入電流(始動電流)の発生のタイミングが重複する場合がある。突入電流のピーク電流値は定格電流値よりも大きく、突入電流が発生するタイミングの重複数が過大となると、一時的に電力供給装置から出力された電流値が許容電流値を超えて、電力供給装置が停止する。その結果、物流施設の全体の荷役が停滞してしまう。 However, each of the many cranes operates independently, and there are cases where the timing of inrush currents (starting currents) overlaps immediately after the electric motors of the many cranes begin powering. The peak current value of the inrush current is greater than the rated current value, and if the number of overlapping inrush current occurrences becomes excessive, the current output from the power supply device temporarily exceeds the allowable current value, causing the power supply device to shut down. This results in a stagnation of cargo handling throughout the logistics facility.
受電部が流すことができる許容電力が荷役用モータにおける最大負荷時に荷役用モータに供給される電力よりも少なく制限されており、受電部が給電部に接続されている場合であっても、荷役用モータおよび走行用モータに供給される電力が不足する場合には、充放電部から電力が供給されるヤードクレーンが提案されている(特許文献1参照)。特許文献1で提案されているクレーンは、コンテナの重量が所定重量よりも大きい場合に、受電部から出力された電力と充放電部から出力された電力との二つの電力が巻上用モータやトロリ駆動モータに供給され、コンテナの重量が所定重量よりも小さい場合に、受電部から出力された電力のみの電力がそれらのモータに供給される。 A yard crane has been proposed in which the allowable power that the power receiving unit can transmit is limited to be less than the power supplied to the cargo handling motor when the motor is under maximum load, and even when the power receiving unit is connected to a power supply unit, if the power supplied to the cargo handling motor and traveling motor is insufficient, power is supplied from a charging/discharging unit (see Patent Document 1). In the crane proposed in Patent Document 1, when the weight of the container is greater than a predetermined weight, two types of power, power output from the power receiving unit and power output from the charging/discharging unit, are supplied to the hoisting motor and trolley drive motor; when the weight of the container is less than the predetermined weight, only the power output from the power receiving unit is supplied to those motors.
上述した突入電流は電動モータの力行駆動の開始直後に発生しており、コンテナの重量の大きさや電動モータの負荷に関係なく発生する。それ故、提案のクレーンでは、コンテナの重量が所定重量よりも小さい場合に、電動モータに突入電流が生じたとしても、充放電部の電力が供給されることが無い。このように、提案のクレーンは、対策対象が突入電流に特化していないため、多数のクレーンでの突入電流の重複による電力供給装置の停止を対策するには突入電流に特有の考慮をする必要がある。それ故、突入電流の発生による電力供給装置から出力される交流電力の電流値の増大をより確実に抑制するには改善の余地がある。 The above-mentioned inrush current occurs immediately after the electric motor begins powering, and occurs regardless of the weight of the container or the load on the electric motor. Therefore, with the proposed crane, even if an inrush current occurs in the electric motor when the container weight is less than a specified weight, power will not be supplied to the charging/discharging unit. As such, because the proposed crane does not specifically target inrush currents, measures to prevent the power supply system from shutting down due to overlapping inrush currents among multiple cranes require consideration specific to inrush currents. Therefore, there is room for improvement in more reliably suppressing increases in the current value of AC power output from the power supply system due to the occurrence of inrush currents.
本発明の目的は、突入電流の発生による電力供給装置から出力される交流電力の電流値の増大をより確実に抑制するクレーンを提供することである。 The object of the present invention is to provide a crane that more reliably suppresses increases in the current value of AC power output from a power supply device due to the occurrence of inrush current.
上記の目的を達成する本発明のクレーンは、電力供給装置からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータから出力された交流電力により駆動する電動モータと、を備えるクレーンにおいて、前記コンバータから出力された直流電力の電流値が、前記コンバータの定格電流値以上であり、かつ、前記電動モータの力行駆動時に生じる突入電流によるピーク電流値よりも小さい制限電流値に制限されていて、少なくとも前記インバータから前記電動モータに供給される交流電力の電流値が前記制限電流値よりも大きくなる時間を含む時間には、前記コンバータに対して前記インバータと並列に接続される蓄電装置を備えることを特徴とする。 The crane of the present invention, which achieves the above-mentioned objectives, comprises a converter that converts AC power from a power supply device into DC power, an inverter that converts the DC power output from the converter into AC power, and an electric motor driven by the AC power output from the inverter. The current value of the DC power output from the converter is limited to a limited current value that is equal to or greater than the rated current value of the converter and is smaller than the peak current value due to inrush current generated when the electric motor is powered, and the crane is characterized by comprising a power storage device connected in parallel with the inverter to the converter during at least the time period during which the current value of the AC power supplied from the inverter to the electric motor exceeds the limited current value.
本発明によれば、コンバータから出力された直流電力の電流値が制限されており、電動モータの力行駆動時に突入電流が生じた場合、コンバータからインバータへ供給される直流電力が不足するが、この不足分が蓄電装置により補われる。つまり、突入電流の発生時に電力不足に陥ることなく、突入電流の発生による電力供給装置から出力される電流値の増大をより確実に抑制することができる。これにより、電力供給装置から出力される交流電力の電流値が所定値を超えることを防いで、その電流値を所定値未満に維持することができる。 According to the present invention, the current value of the DC power output from the converter is limited. If an inrush current occurs during power running of the electric motor, a shortage of DC power will occur from the converter to the inverter, but this shortage is made up for by the power storage device. In other words, a power shortage will not occur when an inrush current occurs, and an increase in the current value output from the power supply device due to the occurrence of an inrush current can be more reliably suppressed. This prevents the current value of the AC power output from the power supply device from exceeding a predetermined value, and the current value can be maintained below the predetermined value.
以下、本発明のクレーンを、図に示す実施形態に基づいて説明する。 The crane of the present invention will be described below based on the embodiment shown in the drawings.
図1に例示するクレーン10(10a、10b)の実施形態は、物流施設1で荷役するクレーンである。このクレーン10は、物流施設1の各種の機器や装置(クレーン10を含む)が共通で使用する電力供給装置7から出力される交流電力の電流値を所定値未満に維持するために、後述するように、突入電流の発生に対する対策を講じた動力システム20を備えている。 The embodiment of the crane 10 (10a, 10b) illustrated in Figure 1 is a crane used for loading and unloading at a logistics facility 1. This crane 10 is equipped with a power system 20 that takes measures against inrush current, as described below, to maintain the current value of the AC power output from the power supply device 7 shared by the various devices and equipment (including the crane 10) at the logistics facility 1 below a predetermined value.
物流施設1は、コンテナターミナルを示している。物流施設1は、物流の拠点となっているコンテナターミナルや倉庫施設などの公知の種々の物流施設を用いることができる。なお、物流施設1には、複数種類の鋼板などを製造および出荷する製造施設も含む。物流施設1は、複数の輸送機器2により輸送された荷物3が一時的に保管エリア4に保管され、保管された荷物3が複数の輸送機器2により外部へと輸送されている。輸送機器2は、荷物3を輸送する公知の種々の乗り物であり、コンテナターミナルにおいて、荷物3としてコンテナを輸送する船舶や車両が例示される。保管エリア4は、荷物3を一時的に保管するエリアである。コンテナターミナルにおける保管エリア4は、荷物3として多数のコンテナが蔵置される蔵置レーンが該当する。多数のクレーン10は、物流施設1での荷物3の荷役を行う公知の種々のクレーンを用いることができる。コンテナターミナルにおける多数のクレーン10は、トランスファークレーン(ヤードクレーン)10a、ガントリークレーン10bが該当する。なお、コンテナターミナルでは、荷役機器として多数のクレーン10の他に、コンテナを運搬する構内シャシ5もある。 The logistics facility 1 represents a container terminal. The logistics facility 1 may be any of a variety of well-known logistics facilities, such as a container terminal or warehouse facility that serves as a logistics hub. The logistics facility 1 also includes a manufacturing facility that produces and ships various types of steel plates. In the logistics facility 1, cargo 3 transported by multiple pieces of transportation equipment 2 is temporarily stored in a storage area 4, and the stored cargo 3 is then transported to the outside by the multiple pieces of transportation equipment 2. The transportation equipment 2 is any of a variety of well-known vehicles that transport cargo 3. Examples of the transportation equipment 2 include ships and vehicles that transport containers as cargo 3 in a container terminal. The storage area 4 is an area where cargo 3 is temporarily stored. The storage area 4 in a container terminal corresponds to a storage lane where multiple containers are stored as cargo 3. The multiple cranes 10 may be any of a variety of well-known cranes used to load and unload cargo 3 at the logistics facility 1. The multiple cranes 10 in a container terminal include transfer cranes (yard cranes) 10a and gantry cranes 10b. In addition to the numerous cranes 10 used as cargo handling equipment, the container terminal also has an on-site chassis 5 for transporting containers.
クレーン10は、桁11、トロリ12、吊具13、脚構造物14、走行装置15、制御装置16、および、後述する図3に図示する動力システム20を備えている。桁11はトロリ12を介して吊具13を吊り下げ支持している。トロリ12は桁11に沿って桁11の延在方向に横行可能に構成されている。吊具13はトロリ12から吊架したワイヤにより鉛直方向に昇降可能に構成されている。脚構造物14は桁11を上部に支持している。走行装置15は平面視で桁11の延在方向に離間して少なくとも二つ配置されて、脚構造物14の下端に取り付けられている。走行装置15によりクレーン10が桁11の延在方向に直交する方向に走行可能になっている。 The crane 10 comprises a girder 11, a trolley 12, a hoisting device 13, a leg structure 14, a traveling device 15, a control device 16, and a power system 20 (described later and shown in Figure 3). The girder 11 supports the hoisting device 13 by suspending it via the trolley 12. The trolley 12 is configured to be able to move laterally along the girder 11 in the direction of extension of the girder 11. The hoisting device 13 is configured to be able to be raised and lowered vertically by a wire suspended from the trolley 12. The leg structure 14 supports the girder 11 from above. At least two traveling devices 15 are arranged spaced apart in the direction of extension of the girder 11 in a plan view and are attached to the lower end of the leg structure 14. The traveling devices 15 allow the crane 10 to travel in a direction perpendicular to the direction of extension of the girder 11.
制御装置16は、クレーン10の各動作(トロリ12の横行動作、吊具13の昇降動作、走行装置15によるクレーン10の走行動作)を制御している。制御装置16は、公知の種々のコンピュータを用いることができる。制御装置16は、一つのコンピュータに限定されずに、複数のコンピュータ(例えば、パーソナルコンピュータとプログラマブルロジックコントローラ(PLC)の組み合わせなど)で構成することもできる。 The control device 16 controls each operation of the crane 10 (the traverse operation of the trolley 12, the lifting and lowering operation of the hoisting device 13, and the traveling operation of the crane 10 using the traveling device 15). The control device 16 can be implemented using a variety of well-known computers. The control device 16 is not limited to a single computer, but can also be configured using multiple computers (for example, a combination of a personal computer and a programmable logic controller (PLC)).
動力システム20は、制御装置16からの指令に基づいて、各装置(トロリ12、吊具13、走行装置15)を動作させる動力を供給している。この動力システム20の詳細については後述する。 The power system 20 supplies power to operate each device (trolley 12, hoisting device 13, traveling device 15) based on commands from the control device 16. Details of this power system 20 will be described later.
管理システム6は、種々のデータが入力、記憶され、これらのデータを用いてデータ処理を行っている。管理システム6は、公知の種々のコンピュータを用いることができる。管理システム6は、物流施設1での荷物3を管理しており、多数のクレーン10のそれぞれの制御装置16に対して荷物3の荷役を指示している。具体的に、管理システム6は、輸送機器2の発着予定日や保管エリア4での荷物3の入出庫数に基づいて、クレーン10が荷役する対象の荷物3のデータを示す荷役データを作成し、それぞれの荷役データをそれぞれのクレーン10の制御装置16に送信して、制御装置16により多数のクレーン10に対して荷役を指示している。コンテナターミナルにおいて、管理システム6は、輸送機器2の船舶に対する荷物3の荷役を管理するプログラム、保管エリア4での荷物3を管理するプログラム、多数のクレーン10や構内シャシ5への作業指示として荷役データを送信するプログラムなど複数のプログラムを有する。管理システム6は、一台のコンピュータに限定されず、プログラムごとの専用のコンピュータとして複数台のコンピュータで構成されてもよい。 The management system 6 receives and stores various data and processes them. The management system 6 can use various known computers. The management system 6 manages the cargo 3 at the logistics facility 1 and instructs the control devices 16 of the numerous cranes 10 to handle the cargo 3. Specifically, the management system 6 creates handling data indicating the cargo 3 to be handled by the cranes 10 based on the scheduled arrival and departure dates of the transportation equipment 2 and the number of cargo 3 entering and leaving the storage area 4. The management system 6 then transmits the handling data to the control devices 16 of the numerous cranes 10, which then instructs the numerous cranes 10 to handle the cargo. In a container terminal, the management system 6 has multiple programs, including a program for managing the handling of cargo 3 onto ships by the transportation equipment 2, a program for managing the cargo 3 in the storage area 4, and a program for transmitting handling data as work instructions to the numerous cranes 10 and on-site chassis 5. The management system 6 is not limited to a single computer, and may be composed of multiple computers, each dedicated to a specific program.
電力供給装置7は、多数のクレーン10のそれぞれに交流電力を供給しており、多数のクレーン10で共通の装置となっている。電力供給装置7は、公知の自家発電所や特高変電所などを用いることができる。物流施設1の一例では、電力供給装置7として、特高変電所を用いている。電力供給装置7から多数のクレーン10のそれぞれへの交流電力の供給は、図中の一点鎖線で示す給電装置8を用いる。給電装置8は、トロリ線やバスバーと集電子との組み合わせ、ケーブルリールと電源ケーブルとの組み合わせなどの公知の種々の給電装置を用いることができる。 The power supply device 7 supplies AC power to each of the multiple cranes 10 and is a common device for all of the multiple cranes 10. The power supply device 7 can be a publicly known private power plant or extra-high voltage substation. In one example of a logistics facility 1, an extra-high voltage substation is used as the power supply device 7. AC power is supplied from the power supply device 7 to each of the multiple cranes 10 using a power supply device 8, shown by the dashed dotted line in the figure. The power supply device 8 can be a variety of publicly known power supply devices, such as a combination of a contact wire, a bus bar and a current collector, or a combination of a cable reel and a power cable.
図2は、動力システム20の所定の電動モータ23を力行駆動する所定の動作の開始から終了までの動作期間ΔTにおける時間経過に伴うインバータ22から電動モータ23へ供給される交流電力の電流値の変動の一例を示す。インバータ22から電動モータ23へ供給される交流電力の電流値(コンバータ21から出力される直流電力の電流値)は、電動モータ23の力行駆動が開始された直後に、定格電流よりも大きい突入電流が発生してピーク電流値Ipまで大きくなり、その後、略一定の定格電流値Irになっている。突入電流が発生している発生期間ΔTpは、動作期間ΔTの初期に存在している。定格電流値Ir、ピーク電流値Ip、および、発生期間ΔTpのそれぞれは、動力システム20のインバータ22や電動モータ23のそれぞれの仕様により予め定められている。ピーク電流値Ipは、例えば、定格電流値Irの1.7倍~2.2倍程度になっている。また、発生期間ΔTpは、例えば、1.5秒~2.5秒程度になっている。 Figure 2 shows an example of fluctuations in the current value of AC power supplied from the inverter 22 to the electric motor 23 over time during an operating period ΔT, from the start to the end of a predetermined operation to power a predetermined electric motor 23 of the power system 20. The current value of the AC power supplied from the inverter 22 to the electric motor 23 (the current value of the DC power output from the converter 21) increases to a peak current value Ip, an inrush current greater than the rated current, immediately after the electric motor 23 starts powering. The inrush current then reaches a substantially constant rated current value Ir. The period ΔTp during which the inrush current occurs occurs at the beginning of the operating period ΔT. The rated current value Ir, the peak current value Ip, and the period ΔTp are each predetermined based on the specifications of the inverter 22 and the electric motor 23 of the power system 20. The peak current value Ip is, for example, approximately 1.7 to 2.2 times the rated current value Ir. The period ΔTp is, for example, approximately 1.5 to 2.5 seconds.
電力供給装置7の許容電流値Iaは、物流施設1の全体での消費電力量に基づいて設定されている。例えば、コンテナターミナルでは、多数のクレーン10や管理システム6の他に、照明機器、保管エリア4のリーファコンテナ用の電源、ゲート装置などの多種多様の装置や機器が電力を消費している。電力供給装置7の許容電流値Iaは、それらの装置や機器の全てが定格電流で駆動した場合を想定して設定されている。多数のクレーン10に関しても、それぞれの電動モータ23が定格電流値Irで力行駆動した場合を想定して設定されている。具体的に、許容電流値Iaは、物流施設1のそれぞれの装置や機器の全てが定格電流で駆動したと仮定した場合に電力供給装置7から出力される電流値よりも大きい値に設定されている。 The allowable current value Ia of the power supply device 7 is set based on the overall power consumption of the logistics facility 1. For example, in a container terminal, in addition to the numerous cranes 10 and management systems 6, a wide variety of devices and equipment consume power, such as lighting equipment, power sources for reefer containers in the storage area 4, and gate equipment. The allowable current value Ia of the power supply device 7 is set assuming that all of these devices and equipment are driven at rated current. The allowable current value Ia is also set assuming that the electric motors 23 of the numerous cranes 10 are powered at rated current Ir. Specifically, the allowable current value Ia is set to a value greater than the current value output from the power supply device 7 if all of the devices and equipment in the logistics facility 1 were driven at rated current.
前述したとおり、突入電流によるピーク電流値Ipは定格電流値Irよりも大きい。よって、突入電流に対する対策として、電力供給装置7の許容電流値Iaをピーク電流値Ipに基づいて設定することも可能であるが、電力供給装置7に掛かるコストが増大する。それ故、電力供給装置7に掛かるコストを低減しつつ、物流施設1を安定的に運用するには、突入電流に対する対策が必要になる。 As mentioned above, the peak current value Ip due to inrush current is greater than the rated current value Ir. Therefore, as a countermeasure against inrush current, it is possible to set the allowable current value Ia of the power supply device 7 based on the peak current value Ip, but this would increase the cost of the power supply device 7. Therefore, in order to reduce the cost of the power supply device 7 while operating the logistics facility 1 stably, countermeasures against inrush current are necessary.
図3に例示する動力システム20は、上述した突入電流に対する対策が図られている。具体的に、動力システム20では、コンバータ21から出力された直流電力の電流値が制限電流値Ibに制限されている。また、この動力システム20は、インバータ22から電動モータ23に供給される交流電力の電流値が制限電流値Ibよりも大きくなる時間を含む時間には、コンバータ21に対してインバータ22と並列に接続された蓄電装置24を備えている。したがって、この動力システム20では、電動モータ23に突入電流が生じてインバータ22から電動モータ23へ供給される交流電力がコンバータ21への制限により不足する場合には、蓄電装置24に蓄電された直流電力により不足分が補われる。このように、動力システム20は、コンバータ21から出力された直流電力の電流値を制限する構成とその制限による電力不足を補う蓄電装置24を備える構成との両方の構成を組み入れることにより、突入電流に対する対策が図られている。以下に、この動力システム20についての詳細を説明する。 The power system 20 illustrated in FIG. 3 has measures in place to deal with the inrush current described above. Specifically, in the power system 20, the current value of the DC power output from the converter 21 is limited to a limit current value Ib. The power system 20 also includes a power storage device 24 connected in parallel with the inverter 22 during periods that include times when the current value of the AC power supplied from the inverter 22 to the electric motor 23 exceeds the limit current value Ib. Therefore, in the power system 20, if an inrush current occurs in the electric motor 23 and the AC power supplied from the inverter 22 to the electric motor 23 is insufficient due to limitations imposed by the converter 21, the shortage is compensated for by the DC power stored in the power storage device 24. In this way, the power system 20 incorporates both a configuration that limits the current value of the DC power output from the converter 21 and a configuration that includes a power storage device 24 that compensates for the power shortage caused by the limitation, thereby providing measures to deal with inrush current. The power system 20 is described in detail below.
動力システム20は、一つのコンバータ21、複数のインバータ22(22a~22d)、複数の電動モータ23(23a~23d)、および、一つの蓄電装置24を備えている。コンバータ21の数は一つに限定されずに、複数のインバータ22への供給電力量によっては複数の場合もある。複数のインバータ22および複数の電動モータ23は、トロリ12を横行させる横行用インバータ22aおよび横行用モータ23a、吊具13を昇降させる昇降用インバータ22bおよび昇降用モータ23b、走行装置15を走行させる走行用インバータ22cおよび走行用モータ23c、吊具13の振れを止める振止用インバータ22dおよび振止用モータ23dを含む。インバータ22や電動モータ23の数や種類はクレーン10の仕様によって異なる。例えば、ガントリークレーン10bでは、昇降用インバータ22bおよび昇降用モータ23bが脚構造物14から張り出しているブーム(桁11の一部)を起伏させる役割を有する。なお、動力システム20は、ブームを起伏させる起伏用のインバータおよび電動モータを別途、有してもよい。また、吊具13の振れを止める機構によっては、振止用インバータ22dおよび振止用モータ23dを有さない場合もある。蓄電装置24の数は一つに限定されずに、充電容量によっては複数の場合もある。 The power system 20 comprises one converter 21, multiple inverters 22 (22a-22d), multiple electric motors 23 (23a-23d), and one power storage device 24. The number of converters 21 is not limited to one; there may be multiple converters 21 depending on the amount of power supplied to the multiple inverters 22. The multiple inverters 22 and multiple electric motors 23 include a traverse inverter 22a and a traverse motor 23a that move the trolley 12 traversely, a lift inverter 22b and a lift motor 23b that raise and lower the hoist 13, a travel inverter 22c and a travel motor 23c that drive the traveling device 15, and a vibration suppression inverter 22d and a vibration suppression motor 23d that suppress vibration of the hoist 13. The number and types of inverters 22 and electric motors 23 vary depending on the specifications of the crane 10. For example, in gantry crane 10b, lift inverter 22b and lift motor 23b serve to raise and lower the boom (part of girder 11) extending from leg structure 14. Note that power system 20 may also have a separate inverter and electric motor for raising and lowering the boom. Also, depending on the mechanism used to stop the sway of the hoisting device 13, anti-sway inverter 22d and anti-sway motor 23d may not be included. The number of power storage devices 24 is not limited to one, and may be multiple depending on the charging capacity.
コンバータ21は、電力供給装置7から出力された交流電力を直流電力に変換して、共通線(コモン線)25を介してその直流電力を各インバータ22や制御装置16などのクレーン10の各装置に供給している。コンバータ21には、電力供給装置7から給電装置8、高圧盤27、および、高圧トランス28を介した交流電力が供給される。コンバータ21は、クレーン10で使用される各種の電圧に応じた直流電力を生成している。各種の電圧としては、385V、400Vが例示される。 The converter 21 converts the AC power output from the power supply device 7 into DC power and supplies the DC power to each device of the crane 10, such as each inverter 22 and the control device 16, via a common line 25. The converter 21 receives AC power from the power supply device 7 via the power feeder 8, high-voltage panel 27, and high-voltage transformer 28. The converter 21 generates DC power according to the various voltages used by the crane 10. Examples of the various voltages include 385V and 400V.
コンバータ21は、公知の種々のAC-DCコンバータを用いることができる。コンバータ21は、双方向(充放電)コンバータを用いるとよい。コンバータ21として、双方向コンバータを用いることにより、給電装置8を介して電動モータ23の回生駆動により発電された電力の余剰分を他のクレーン10に供給することが可能となる。コンバータ21として、双方向コンバータを用いない場合、動力システム20は、電動モータ23の回生駆動により発電された電力の余剰分を熱に変換して放熱する抵抗器を備えるとよい。 The converter 21 can be any of a variety of known AC-DC converters. It is preferable to use a bidirectional (charge-discharge) converter as the converter 21. By using a bidirectional converter as the converter 21, it is possible to supply surplus power generated by the regenerative drive of the electric motor 23 to other cranes 10 via the power supply device 8. If a bidirectional converter is not used as the converter 21, it is preferable that the power system 20 include a resistor that converts surplus power generated by the regenerative drive of the electric motor 23 into heat and dissipates the heat.
コンバータ21は、制御装置16と信号線26を介して電気的に接続されている。コンバータ21から出力された直流電力の電流値は、制御装置16により制限電流値Ibに制限されている。なお、制御装置16とは別に、コンバータ21から出力された直流電力の電流値を制御可能なコンバータ用制御装置を備えていて、そのコンバータ用制御装置により電流値が制限電流値Ibに制限可能であれば、コンバータ21と制御装置16とを信号線26を介して接続する必要はない。コンバータ用制御装置は、コンバータ21が有していてもよく、コンバータ21と別体でクレーン10に備えられていてもよい。 The converter 21 is electrically connected to the control device 16 via signal line 26. The current value of the DC power output from the converter 21 is limited to a limit current value Ib by the control device 16. Note that if a converter control device capable of controlling the current value of the DC power output from the converter 21 is provided separately from the control device 16 and the current value can be limited to the limit current value Ib by this converter control device, then there is no need to connect the converter 21 to the control device 16 via signal line 26. The converter control device may be included in the converter 21, or may be provided separately from the converter 21 on the crane 10.
図4は、所定の電動モータ23を力行駆動する所定の動作の開始から終了までの動作期間ΔTにおけるコンバータ21の時間経過に伴う電流値の変動の一例を示す。コンバータ21から出力された直流電力の電流値(インバータ22へ供給される直流電力の電流値)は、制限電流値Ibに制限されている。制限電流値Ibは、定格電流値Ir以上であり、かつ、電動モータ23の力行駆動時に生じる突入電流におけるピーク電流値Ipよりも小さい値である。制限電流値Ibは、定格電流値Ir以上であり、かつ、ピーク電流値Ipよりも小さい値であれば任意に設定できるが、定格電流値Irの1.0倍以上、かつ、1.5倍以下(1.0倍、1.5倍を含む)の値が望ましい。制限電流値Ibが定格電流値Irよりも小さい値の場合、コンバータ21の出力電流値が常時、定格電流値Irよりも小さくなるため、各装置の動作に支障を来す。また、制限電流値Ibが定格電流値Icの1.5倍以上に大きな値の場合、突入電流の対策効果が低くなる。制限電流値Ibは、定格電流値Icの代わりにピーク電流値Ipを基準に設定することもできる。制限電流値Ibは、例えば、ピーク電流値Ipの0.5倍以上、かつ、0.8倍以下(0.5倍、0.8倍を含む)の値に設定できる。ただし、ピーク電流値Ipを基準に設定する場合、出力電流値が定格電流値Irを下回らないようにする必要がある。 Figure 4 shows an example of the fluctuation in the current value of the converter 21 over time during an operating period ΔT from the start to the end of a predetermined operation to power a predetermined electric motor 23. The current value of the DC power output from the converter 21 (the current value of the DC power supplied to the inverter 22) is limited to a limit current value Ib. The limit current value Ib is equal to or greater than the rated current value Ir and smaller than the peak current value Ip of the inrush current generated when the electric motor 23 is powered. The limit current value Ib can be set to any value equal to or greater than the rated current value Ir and smaller than the peak current value Ip. However, a value between 1.0 and 1.5 times (including both 1.0 and 1.5) the rated current value Ir is desirable. If the limit current value Ib is smaller than the rated current value Ir, the output current value of the converter 21 will always be smaller than the rated current value Ir, which will interfere with the operation of each device. Furthermore, if the limit current value Ib is 1.5 times or more the rated current value Ic, the effectiveness of the inrush current countermeasure will be reduced. The limit current value Ib can also be set based on the peak current value Ip instead of the rated current value Ic. For example, the limit current value Ib can be set to a value between 0.5 times and 0.8 times (including 0.5 and 0.8 times) the peak current value Ip. However, when setting the peak current value Ip as the reference, it is necessary to ensure that the output current value does not fall below the rated current value Ir.
インバータ22は、コンバータ21から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換したその交流電力を電動モータ23に供給している。電動モータ23は、インバータ22から供給された交流電力により駆動している。電動モータ23の駆動により得られる回転動力が各装置の動作(トロリ12の横行動作、吊具13の昇降動作、走行装置15によるクレーン10の走行動作)の動力になっている。 The inverter 22 converts the DC power output from the converter 21 into AC power and supplies the converted AC power to the electric motor 23. The electric motor 23 is driven by the AC power supplied from the inverter 22. The rotational power obtained by driving the electric motor 23 is used to power the operation of each device (the traverse movement of the trolley 12, the lifting and lowering movement of the hoisting device 13, and the traveling movement of the crane 10 by the traveling device 15).
インバータ22および電動モータ23のそれぞれは公知の種々のインバータおよび電動モータを用いることができる。インバータ22は、制御装置16と信号線26を介して電気的に接続されている。インバータ22は、制御装置16からの指令に応じて電動モータ23への供給電力量を調節して、電動モータ23の回転速度を調節している。電動モータ23は、インバータ22により力行駆動および回生駆動することにより、各装置を動作させている。例えば、トロリ12の横行動作や走行装置15によるクレーン10の走行動作では、電動モータ23が力行駆動することにより加速動作や定速動作が行われ、回生駆動することにより減速動作が行われている。また、吊具13の昇降動作では、電動モータ23が力行駆動することにより上昇動作(巻き上げ動作)が行われており、回生駆動することにより下降動作(巻き下げ動作)が行われている。電動モータ23が力行駆動する場合、インバータ22から供給された電力が消費されていて、回生駆動する場合、電動モータ23の回生駆動により電力が発電されている。 Various known inverters and electric motors can be used for the inverter 22 and the electric motor 23, respectively. The inverter 22 is electrically connected to the control device 16 via signal lines 26. The inverter 22 adjusts the amount of power supplied to the electric motor 23 in response to commands from the control device 16, thereby adjusting the rotational speed of the electric motor 23. The electric motor 23 operates various devices by powering and regenerating the inverter 22. For example, during the traverse movement of the trolley 12 and the travel movement of the crane 10 using the traveling device 15, the electric motor 23 is powered to perform acceleration and constant-speed movement, and is regenerated to perform deceleration. Furthermore, during the lifting and lowering of the hoisting device 13, the electric motor 23 is powered to perform the lifting movement (hoisting up movement) and regeneratively driven to perform the lowering movement (hoisting down movement). When the electric motor 23 is powered, power supplied from the inverter 22 is consumed, and when it is regeneratively driven, power is generated by the regenerative drive of the electric motor 23.
蓄電装置24は、二次電池(蓄電池)や蓄電器(キャパシタ)などの公知の種々の蓄電装置を用いることができる。二次電池としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が例示される。蓄電器としては、電気二重層キャパシタが例示される。蓄電装置24は、特に限定されるものではなく、それぞれのメリットやデメリットを考慮して、適宜選択可能である。 The power storage device 24 can be any of a variety of well-known power storage devices, such as a secondary battery (storage battery) or a power storage device (capacitor). Examples of secondary batteries include lithium-ion batteries and nickel-metal hydride batteries. Examples of power storage devices include electric double-layer capacitors. The power storage device 24 is not particularly limited, and can be selected appropriately taking into account the advantages and disadvantages of each.
蓄電装置24は、少なくともインバータ22から電動モータ23に供給される交流電力の電流値が制限電流値Ibよりも大きくなる時間を含む時間には、コンバータ21に対してそれぞれのインバータ22と並列に接続されている。蓄電装置24は、その時間に共通線25に接続されていればよく、制御装置16により制御されるスイッチなどの開閉器や分岐器を介して共通線25に接続されていてもよい。 The power storage devices 24 are connected in parallel with the respective inverters 22 to the converter 21 at least during the period when the current value of the AC power supplied from the inverters 22 to the electric motors 23 exceeds the limit current value Ib. The power storage devices 24 only need to be connected to the common line 25 during that period, and may be connected to the common line 25 via a switch or other such device controlled by the control device 16, or a branch.
蓄電装置24は、常時、コンバータ21に対してそれぞれのインバータ22と並列に接続されていることがより望ましい。接続が常時とは、蓄電装置24の接続がスイッチなどの開閉器や分岐器を介さずに共通線25に接続されていることを意味する。蓄電装置24が、常時、コンバータ21に対してインバータ22と並列に接続される接続方式は、所謂、フロート充電方式(浮動充電方式)である。このような接続方式で蓄電装置24を接続することにより、蓄電装置24の充放電を自動化することができる。これにより、突入電流に対する対策にトリクル充電方式では必要になる複雑なデータ処理や制御処理を実行する必要がなく、より簡便に突入電流に対する対策を図ることができる。また、蓄電装置24の充電容量(SOC)が少なくなった場合、自動で充電することが可能となる。 It is more desirable that the power storage devices 24 be constantly connected in parallel with the respective inverters 22 of the converter 21. Constant connection means that the power storage devices 24 are connected to the common line 25 without using switches or other switches or branching devices. A connection method in which the power storage devices 24 are constantly connected in parallel with the inverters 22 of the converter 21 is known as the float charging method. Connecting the power storage devices 24 using this connection method enables the automatic charging and discharging of the power storage devices 24. This eliminates the need for complex data processing and control processes required for trickle charging methods to counter inrush currents, making it easier to counter inrush currents. Furthermore, if the charge capacity (SOC) of the power storage devices 24 becomes low, they can be automatically charged.
蓄電装置24は、蓄電用制御装置24aを有している。蓄電用制御装置24aは、公知のバッテリーマネジメントシステム(BMS)を用いることができる。蓄電用制御装置24aは、蓄電装置24の状態として、各セルの電圧、電流、温度、および、充電容量(SOC)を監視している。また、蓄電用制御装置24aは、蓄電装置24の内部の各セルの充放電を調節している。なお、蓄電装置24によっては、蓄電用制御装置24aにより充放電を調節する必要がない場合もある。 The power storage device 24 has a power storage control device 24a. A known battery management system (BMS) can be used as the power storage control device 24a. The power storage control device 24a monitors the voltage, current, temperature, and state of charge (SOC) of each cell as the status of the power storage device 24. The power storage control device 24a also adjusts the charging and discharging of each cell inside the power storage device 24. Note that, depending on the power storage device 24, it may not be necessary to adjust the charging and discharging using the power storage control device 24a.
図5は、蓄電装置24の充電容量(SOC)と電圧値(自然電位、開回路電圧:OCV)との相関の一例を示している。蓄電装置24の電圧値は、充電容量が多いほど高くなり、充電容量が少ないほど低くなっている。電圧値には電動モータ23が制御装置16の指令どおりに動作しなくなる下限電圧値Vaが設定されている。下限電圧値Vaは、コンバータ21の定格電圧値Vcよりも低い。下限電圧値Vaは、例えば、定格電圧値Vcの85%以上である。この下限電圧値Vaは、インバータ22や電動モータ23の仕様により異なる。電圧値が下限電圧値Vaになる充電容量が、蓄電装置24の下限充電容量Saとして設定される。満放電(完全放電)を0%とし、満充電(完全充電)を100%とした場合、下限充電容量Saは、例えば、20%程度である。 Figure 5 shows an example of the correlation between the charge capacity (SOC) and voltage value (natural potential, open circuit voltage: OCV) of the power storage device 24. The voltage value of the power storage device 24 increases as the charge capacity increases and decreases as the charge capacity decreases. A lower limit voltage value Va is set for the voltage value, at which the electric motor 23 no longer operates as instructed by the control device 16. The lower limit voltage value Va is lower than the rated voltage value Vc of the converter 21. The lower limit voltage value Va is, for example, 85% or more of the rated voltage value Vc. This lower limit voltage value Va varies depending on the specifications of the inverter 22 and the electric motor 23. The charge capacity at which the voltage value reaches the lower limit voltage value Va is set as the lower limit charge capacity Sa of the power storage device 24. If full discharge (complete discharge) is defined as 0% and full charge (complete charge) is defined as 100%, the lower limit charge capacity Sa is, for example, approximately 20%.
蓄電装置24は、充電容量が下限充電容量Sa以上であれば、電動モータ23の力行動作時に突入電流が生じて、インバータ22への供給電力がコンバータ21からの出力電力では不足する場合、その不足分を補う直流電力を放電する。また、蓄電装置24は、充電容量が下限充電容量Sa未満であれば、コンバータ21の定格電圧値Vcと自身の電圧値との差分に応じて、コンバータ21から出力される直流電力を充電する。このときに蓄電装置24には、電圧値が定格電流値Vcになる上限充電容量Sbまで充電される。加えて、蓄電装置24は、充電容量が満充電で無い場合に、電動モータ23の回生動作時に発電された電力を充電する。このときに蓄電装置24には、上限充電容量Scを超えて満充電(100%)まで充電可能であり、充電容量が満充電になった場合、充電が停止されて過充電が防止される。なお、過充電の防止のため、満充電よりも手前の充電容量に達したときに充電を停止してもよい。充電を停止する満充電よりも手前の充電容量は、例えば、80%程度である。 If the charge capacity of the storage device 24 is equal to or greater than the lower limit charge capacity Sa, an inrush current occurs during power running of the electric motor 23. If the power output from the converter 21 is insufficient to supply power to the inverter 22, the storage device 24 discharges DC power to compensate for the shortfall. Furthermore, if the charge capacity is less than the lower limit charge capacity Sa, the storage device 24 charges with DC power output from the converter 21 in accordance with the difference between the rated voltage value Vc of the converter 21 and its own voltage value. At this time, the storage device 24 is charged to the upper limit charge capacity Sb, at which the voltage value becomes the rated current value Vc. Additionally, if the storage device 24 is not fully charged, it charges with power generated during regenerative operation of the electric motor 23. At this time, the storage device 24 can be charged beyond the upper limit charge capacity Sc until it is fully charged (100%). When the charge capacity is fully charged, charging is stopped to prevent overcharging. To prevent overcharging, charging may be stopped when the storage device 24 reaches a charge capacity less than full charge. The charge capacity just before full charge, at which charging stops, is, for example, around 80%.
コンバータ21と制御装置16とが信号線26を介して接続される場合、制御装置16は、インバータ22への電動モータ23の回転速度に関する指令の送信の他に、コンバータ21から出力される直流電力の電流値への制限とその制限の解除を制御する。具体的に、制御装置16は、蓄電用制御装置24aと信号線26を介して接続されていて、蓄電装置24の充電容量を常時、監視している。制御装置16は、充電容量と下限充電容量Saとを比較して、充電容量が下限充電容量Sa以上の場合にコンバータ21から出力される直流電力の電流値への制限を掛けるデータ処理を実行する。一方で、制御装置16は、充電容量が下限充電容量Sa未満の場合にコンバータ21から出力される直流電力の電流値への制限を解除するデータ処理を実行する。このようなデータ処理を実行することにより、電動モータ23に突入電流が発生した場合に、蓄電装置24から不足分を補えずに、電動モータ23の駆動遅れが生じる事態を回避することができる。したがって、コンバータ21と制御装置16とが信号線26を介して接続されることで、コンバータ21の出力電流値への制限とその制限の解除を制御することが可能となり、制限によるクレーン10の荷役動作への影響を排除するには有利になる。 When the converter 21 and the control device 16 are connected via signal line 26, the control device 16 not only transmits commands regarding the rotational speed of the electric motor 23 to the inverter 22, but also controls the limiting of the current value of the DC power output from the converter 21 and the lifting of the limit. Specifically, the control device 16 is connected to the power storage control device 24a via signal line 26 and constantly monitors the charge capacity of the power storage device 24. The control device 16 compares the charge capacity with the lower limit charge capacity Sa and executes data processing to impose a limit on the current value of the DC power output from the converter 21 if the charge capacity is equal to or greater than the lower limit charge capacity Sa. On the other hand, the control device 16 executes data processing to lift the limit on the current value of the DC power output from the converter 21 if the charge capacity is less than the lower limit charge capacity Sa. By executing such data processing, it is possible to avoid a situation in which, when an inrush current occurs in the electric motor 23, the power storage device 24 is unable to make up for the shortfall, resulting in a delay in the operation of the electric motor 23. Therefore, by connecting the converter 21 and the control device 16 via signal line 26, it becomes possible to limit the converter 21's output current value and control the release of that limit, which is advantageous in eliminating the impact of the limit on the loading and unloading operations of the crane 10.
走行装置15によるクレーン10の走行動作、トロリ12の横行動作、および、吊具13の昇降動作の各荷役動作が同時に行われる場合もある。例えば、トロリ12の横行動作中に吊具13の昇降動作が開始される場合や、吊具13の昇降動作中にトロリ12の横行動作が開始される場合もある。一台のクレーン10において複数の荷役動作が同時に行われる場合には、制御装置16により、一方の荷役動作で電動モータ23が回生駆動し、他方の荷役動作で電動モータ23が力行駆動するように各荷役動作を調節するとよい。この場合、コンバータ21から出力される直流電力の電流値に制限を掛けて力行駆動している電動モータ23での突入電流の発生による電力の不足分は、回生駆動している電動モータ23で発電された電力で賄うこともできる。 The various loading and unloading operations, namely the travel of the crane 10 by the traveling device 15, the lateral movement of the trolley 12, and the lifting and lowering of the hoisting device 13, may be performed simultaneously. For example, the lifting and lowering operation of the hoisting device 13 may be initiated while the trolley 12 is moving laterally, or the lateral movement of the trolley 12 may be initiated while the hoisting device 13 is moving laterally. When multiple loading and unloading operations are performed simultaneously on a single crane 10, the control device 16 can adjust each loading and unloading operation so that the electric motor 23 is regeneratively driven during one loading and unloading operation and the electric motor 23 is powered during the other loading and unloading operation. In this case, the power shortage caused by an inrush current in the electric motor 23, which is powered by limiting the current value of the DC power output from the converter 21, can be covered by the power generated by the regeneratively driven electric motor 23.
物流施設1では、多数のクレーン10のそれぞれが独自のタイミングで荷役している。そこで、それぞれの荷役のタイミングに基づいて、制御装置16によりコンバータ21から出力される直流電力の電流値への制限を解除してもよい。具体的に、それぞれの荷役のタイミングを管理システム6で集約して、集約したタイミングに基づいて管理システム6によりそれぞれのクレーン10での突入電流の発生期間ΔTpが重複しないタイミングを特定する。次いで、特定したそのタイミングを管理システム6からそれぞれの制御装置16に送信する。次いで、制御装置16は受信したタイミングでは、コンバータ21から出力される直流電力の電流値への制限を解除したり、制限での制限電流値Ibの値を変動させたりする。 At the logistics facility 1, each of the numerous cranes 10 performs loading and unloading operations at its own timing. Therefore, the control device 16 may release the restriction on the current value of the DC power output from the converter 21 based on the timing of each loading and unloading operation. Specifically, the timing of each loading and unloading operation is aggregated by the management system 6, and based on the aggregated timing, the management system 6 identifies a timing at which the inrush current generation periods ΔTp of the cranes 10 do not overlap. The identified timing is then transmitted from the management system 6 to each control device 16. Next, at the timing received, the control device 16 releases the restriction on the current value of the DC power output from the converter 21 or changes the value of the limit current value Ib.
このように、制御装置16とコンバータ21とを信号線26で接続することにより、蓄電装置24の充電容量や電力供給装置7の電力供給状況に応じて、制御装置16によりコンバータ21の出力電流値への制限およびその制限の解除、あるいは、制限電流値Ibの値の変動を行うことが可能となる。なお、制御装置16による制限およびその制限の解除の判断では、電力供給装置7の電流値が許容電流値Iaを超えないことを最優先事項とするとよい。制限によるクレーン10の荷役動作への影響は、1台のクレーン10での荷役効率の低下で済むが、電力供給装置7の停止は、物流施設1での全ての荷役動作が停止して荷役効率が大幅に低下する。よって、電力供給装置7の電流値が許容電流値Iaを超えないことを最優先事項とすることにより、電力供給装置7が停止する事態を避けるには有利になる。 In this way, by connecting the control device 16 and the converter 21 via the signal line 26, the control device 16 can limit the output current value of the converter 21, lift the limit, or change the value of the limit current value Ib, depending on the charge capacity of the power storage device 24 and the power supply status of the power supply device 7. When determining whether to limit or lift the limit, the control device 16 should prioritize ensuring that the current value of the power supply device 7 does not exceed the allowable current value Ia. While the impact of the limit on the loading and unloading operations of the cranes 10 is limited to a reduction in the loading and unloading efficiency of a single crane 10, a shutdown of the power supply device 7 will result in the halt of all loading and unloading operations at the logistics facility 1, significantly reducing loading and unloading efficiency. Therefore, prioritizing ensuring that the current value of the power supply device 7 does not exceed the allowable current value Ia is advantageous in avoiding a situation in which the power supply device 7 shuts down.
次に、クレーン10の実施形態の作用について説明する。具体的に、クレーン10の動作として、吊具13が下降動作して荷物3を掴んだ後に、吊具13が上昇動作して荷物3を吊り上げる一連の動作での作用について説明する。 Next, we will explain the operation of the embodiment of the crane 10. Specifically, we will explain the operation of the crane 10 in a series of operations in which the hoisting device 13 lowers to grab the load 3, and then the hoisting device 13 raises to lift the load 3.
図6は、吊具13の下降動作中の電力の流れを示している。吊具13の下降動作では、昇降用モータ23bが回生駆動する。この回生駆動により発電された電力は、吊具用インバータ22bから共通線25を介してコンバータ21や蓄電装置24に供給される。コンバータ21に供給された電力は、給電装置8を介して他のクレーン10での力行動作(トロリ12の横行動作、吊具13の上昇動作、走行装置15によるクレーン10の走行動作)により消費される。蓄電装置24に供給された電力は、蓄電装置24の充電容量が満充電でない場合を除いて、蓄電装置24に蓄電される。 Figure 6 shows the flow of power during the lowering operation of the hoisting device 13. When the hoisting device 13 is lowered, the lifting motor 23b is driven regeneratively. The power generated by this regenerative drive is supplied from the hoisting device inverter 22b via the common line 25 to the converter 21 and the power storage device 24. The power supplied to the converter 21 is consumed via the power supply device 8 for powering operations of other cranes 10 (traverse operation of the trolley 12, lifting operation of the hoisting device 13, and traveling operation of the crane 10 by the traveling device 15). The power supplied to the power storage device 24 is stored in the power storage device 24 unless the charge capacity of the power storage device 24 is not fully charged.
図7は、吊具13の上昇動作の開始直後で、昇降用モータ23bに突入電流が発生している最中の電力の流れを示している。吊具13の上昇動作では、昇降用モータ23bが力行駆動する。この力行駆動により昇降用モータ23bで消費される電力(吊具用インバータ22bへの供給電力)は、主にコンバータ21から供給された電力で賄われる。しかし、コンバータ21から出力される直流電力の電流値が制限電流値Ibに制限されているため、昇降用モータ23bの駆動開始直後に突入電流が生じた場合には、コンバータ21から供給された直流電力のみでは不足する。このとき、蓄電装置24に蓄電された直流電力が共通線25を介して昇降用インバータ22bに供給されてその不足分が補われる。 Figure 7 shows the flow of power while an inrush current is occurring in the lift motor 23b immediately after the lifting device 13 begins to rise. When the lifting device 13 begins to rise, the lift motor 23b is powered. The power consumed by the lift motor 23b during this powered operation (power supplied to the lifting device inverter 22b) is primarily supplied by the power supplied from the converter 21. However, because the current value of the DC power output from the converter 21 is limited to the limit current value Ib, if an inrush current occurs immediately after the lift motor 23b begins to operate, the DC power supplied from the converter 21 alone is insufficient. At this time, DC power stored in the storage device 24 is supplied to the lift inverter 22b via the common line 25 to make up for the shortfall.
図8は、吊具13の上昇動作で、昇降用モータ23bに発生していた突入電流が治まった後の電力の流れを示している。昇降用モータ23bに発生した突入電流による不足分を補うことにより蓄電装置24の充電容量が下限充電容量Sa未満に減った場合、コンバータ21から供給された電力が蓄電装置24に蓄電される。このように、蓄電装置24がフロート充電方式により充電することで、充電容量が不足して次回の力行動作での突入電流による不足分を補えない事態を回避できる。 Figure 8 shows the flow of power after the inrush current generated in the lifting motor 23b subsides during the lifting operation of the hoisting tool 13. If the charge capacity of the power storage device 24 falls below the lower limit charge capacity Sa by compensating for the shortfall caused by the inrush current generated in the lifting motor 23b, the power supplied from the converter 21 is stored in the power storage device 24. In this way, by charging the power storage device 24 using the float charging method, it is possible to avoid a situation where the charge capacity is insufficient and the shortfall caused by the inrush current during the next powering operation cannot be compensated for.
以上のとおり、本実施形態によれば、コンバータ21から出力される直流電力の電流値が制限されており、電動モータ23の力行駆動時に突入電流が生じた場合、コンバータ21からインバータ22への供給電力が不足するが、この不足分が蓄電装置24により補われる。つまり、突入電流の発生時に電力不足に陥ることなく、突入電流の発生による電力供給装置7から出力される電流値の増大をより確実に抑制することができる。これにより、電力供給装置7の出力される電流値が許容電流値Iaを超えることを防いで、その電流値を許容電流値Ia未満に維持することができる。この結果、電力供給装置7が停止される事態を回避するには有利になり、安定的に物流施設1での荷役が行われることにより荷役効率の向上に寄与する。 As described above, according to this embodiment, the current value of the DC power output from the converter 21 is limited. If an inrush current occurs when the electric motor 23 is powered, the power supplied from the converter 21 to the inverter 22 will be insufficient. However, this shortfall is made up for by the power storage device 24. In other words, a power shortage will not occur when an inrush current occurs, and an increase in the current value output from the power supply device 7 due to the occurrence of an inrush current can be more reliably suppressed. This prevents the current value output by the power supply device 7 from exceeding the allowable current value Ia, and the current value can be maintained below the allowable current value Ia. This is advantageous in avoiding situations where the power supply device 7 is shut down, and contributes to improved loading and unloading efficiency by ensuring stable loading and unloading at the logistics facility 1.
また、本実施形態によれば、常時、コンバータ21に対してインバータ22と蓄電装置24とが並列に接続されていることにより、コンバータ21の出力電流値の制限により生じるインバータ22への供給電力の不足分を蓄電装置24が自動的に補う。また、充電容量が少なくなった蓄電装置24がコンバータ21の出力電力を自動的に充電することもできる。このように、本実施形態は、比較的簡便な構成でありながら、突入電流に対する対策により電力供給装置7の出力電流値を許容電流値Ia未満に維持することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the inverter 22 and the power storage device 24 are always connected in parallel to the converter 21, so that the power storage device 24 automatically compensates for any shortfall in power supply to the inverter 22 caused by limitations on the converter 21's output current value. Furthermore, the power storage device 24, whose charge capacity has become low, can automatically charge the converter 21's output power. In this way, this embodiment, while having a relatively simple configuration, can maintain the output current value of the power supply device 7 below the allowable current value Ia by taking measures against inrush current.
次に、クレーン10Aの実施形態の変形例1について説明する。 Next, we will explain variant 1 of the crane 10A embodiment.
図9に例示するクレーン10Aのそれぞれは、個々に独立した電力供給装置30を備えている。物流施設1の全てのクレーン10Aが電力供給装置30を備える必要はない。例えば、物流施設1によっては、トランスファークレーン10aのそれぞれが個々に独立した電力供給装置30を備え、ガントリークレーン10bのそれぞれが共通の電力供給装置7から電力の供給を受けてもよい。 Each of the cranes 10A illustrated in FIG. 9 is equipped with an independent power supply device 30. It is not necessary for all cranes 10A in the logistics facility 1 to be equipped with a power supply device 30. For example, depending on the logistics facility 1, each transfer crane 10a may be equipped with an independent power supply device 30, and each gantry crane 10b may receive power from a common power supply device 7.
図10に例示する動力システム20Aは、上述した動力システム20に対して電力の供給源が異なっており、電力供給装置30が電力の供給源になっている。電力供給装置30は、水素燃料を用いる内燃機関31とこの内燃機関31の動力により回転する発電機32とを有している。内燃機関31は、公知の種々の水素燃料を用いるエンジンを用いることができる。発電機32は、公知の種々の発電機を用いることができる。コンバータ21から出力される直流電力の電流値が制限電流値Ibに制限されることにより、発電機32から出力される交流電力の電流値も同様に制限電流値Ibに制限される。これに伴って、内燃機関31は、その回転速度を大幅に増速させる必要がなく、大凡、一定の回転速度で動作可能になる。電力供給装置30は、発電機32から出力される交流電力の電流値が定格電流値Irの場合に、内燃機関31の燃費効率が最大となるように設定されることが望ましい。例えば、内燃機関31や発電機32の仕様や、内燃機関31の回転速度と発電機32の回転速度との速度比などの調整により、燃費効率を調節することができる。 The power system 20A illustrated in FIG. 10 differs from the power system 20 described above in that its power source is a power supply device 30. The power supply device 30 includes an internal combustion engine 31 that uses hydrogen fuel and a generator 32 that rotates using the power of the internal combustion engine 31. The internal combustion engine 31 can be any of various known engines that use hydrogen fuel. The generator 32 can be any of various known generators. By limiting the current value of the DC power output from the converter 21 to the limited current value Ib, the current value of the AC power output from the generator 32 is similarly limited to the limited current value Ib. Accordingly, the internal combustion engine 31 can operate at a roughly constant rotational speed without needing to significantly increase its rotational speed. It is desirable to set the power supply device 30 so that the fuel efficiency of the internal combustion engine 31 is maximized when the current value of the AC power output from the generator 32 is at the rated current value Ir. For example, fuel efficiency can be adjusted by adjusting the specifications of the internal combustion engine 31 and the generator 32, or the speed ratio between the rotational speed of the internal combustion engine 31 and the rotational speed of the generator 32.
変形例1によれば、コンバータ21から出力される直流電力の電流値がピーク電流値Ipよりも小さい制限電流値Ibに制限されているため、電力供給装置30から出力される交流電力の電流値が制限電流値Ibを超えることを防ぐことができる。つまり、発電機32から出力される交流電力の電流値が制限電流値Ib未満に維持されることにより内燃機関31の回転速度の大幅な増速が抑制される。これにより、内燃機関31が燃費に有利な回転速度で動作するため、燃費を向上するには有利になる。 According to variant 1, the current value of the DC power output from the converter 21 is limited to the limited current value Ib, which is smaller than the peak current value Ip, so the current value of the AC power output from the power supply device 30 can be prevented from exceeding the limited current value Ib. In other words, by maintaining the current value of the AC power output from the generator 32 below the limited current value Ib, a significant increase in the rotational speed of the internal combustion engine 31 is suppressed. This allows the internal combustion engine 31 to operate at a rotational speed that is advantageous for fuel efficiency, which is advantageous for improving fuel efficiency.
内燃機関31の稼働開始直後は、発電機32で発電される電力が所望の電力量に至らない場合がある。そこで、発電機32で発電される電力が安定するまでの間の時間にも、蓄電装置24に蓄電された電力を用いることもできる。これにより、クレーン10の起動に要する時間を短縮するには有利になる。 Immediately after the internal combustion engine 31 starts operating, the power generated by the generator 32 may not reach the desired amount of power. Therefore, the power stored in the power storage device 24 can be used until the power generated by the generator 32 stabilizes. This is advantageous for shortening the time required to start the crane 10.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のクレーンは特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although an embodiment of the present invention has been described above, the crane of the present invention is not limited to a specific embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the present invention.
制御装置16は、蓄電用制御装置24aを介して蓄電装置24の充放電を調節してもよい。制御装置16は、クレーン10の荷役動作(トロリ12の横行動作、吊具13の昇降動作、走行装置15によるクレーン10の走行動作)を制御している。つまり、制御装置16は、荷役サイクルでの電力の収支や突入電流の発生のタイミングを大凡予測することができる。そこで、予測した電力の収支や突入電流の発生のタイミングに基づいて、制御装置16が蓄電装置24の充放電を制御してもよい。例えば、蓄電装置24の充電容量が下限充電容量Sa未満になり、蓄電装置24への充電が開始された場合、その充電の終了を電力の収支や突入電流の発生のタイミングに基づいて制御装置16が制御する。このように、クレーン10の荷役サイクルや突入電流の発生のタイミングに基づいて蓄電装置24の充放電により、蓄電装置24による突入電流に対する対策が図れない事態や充電できない事態を回避することができる。 The control device 16 may adjust the charging and discharging of the power storage device 24 via the power storage control device 24a. The control device 16 controls the loading and unloading operations of the crane 10 (the traverse operation of the trolley 12, the lifting and lowering operation of the hoisting device 13, and the traveling operation of the crane 10 using the traveling device 15). In other words, the control device 16 can roughly predict the power balance and the timing of inrush current occurrence during the loading and unloading cycle. Therefore, the control device 16 may control the charging and discharging of the power storage device 24 based on the predicted power balance and the timing of inrush current occurrence. For example, if the charge capacity of the power storage device 24 falls below the lower limit charge capacity Sa and charging of the power storage device 24 begins, the control device 16 controls the end of the charging based on the power balance and the timing of inrush current occurrence. In this way, by charging and discharging the power storage device 24 based on the loading and unloading cycle of the crane 10 and the timing of inrush current occurrence, it is possible to avoid situations where the power storage device 24 is unable to take measures against inrush current or is unable to charge.
7 電力供給装置
8 給電装置
10 クレーン
16 制御装置
20 動力システム
21 コンバータ
22 インバータ
23 電動モータ
24 蓄電装置
25 共通線
26 信号線
7 Power supply device 8 Power supply device 10 Crane 16 Control device 20 Power system 21 Converter 22 Inverter 23 Electric motor 24 Power storage device 25 Common line 26 Signal line
Claims (7)
前記コンバータから出力された直流電力の電流値が、前記コンバータの定格電流値以上であり、かつ、前記電動モータの力行駆動時に生じる突入電流によるピーク電流値よりも小さい制限電流値に制限されていて、
少なくとも前記インバータから前記電動モータに供給される交流電力の電流値が前記制限電流値よりも大きくなる時間を含む時間には、前記コンバータに対して前記インバータと並列に接続される蓄電装置を備えるクレーン。 A crane including a converter that converts AC power from a power supply device into DC power, an inverter that converts the DC power output from the converter into AC power, and an electric motor that is driven by the AC power output from the inverter,
a current value of the DC power output from the converter is limited to a limited current value that is equal to or greater than a rated current value of the converter and is smaller than a peak current value due to an inrush current generated when the electric motor is driven in power running mode,
a power storage device connected in parallel with the inverter to the converter at least during a time including a time during which a current value of AC power supplied from the inverter to the electric motor is greater than the limited current value.
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