JPH01255445A - 軸駆動発電装置の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は主エンジンの軸出力の一部を利用して発電電力
を得る船舶用サイリスタインバータ式定周波発電装置の
過出力に対する保護方法に関するものである。

「従来の技術」 従来、この種の発電装置として、第３図に示すように、
船舶のプロペラＰを駆動する主エンジンｌにより駆動さ
れる交流発電機２と、この交流発電機２の交流出力を直
流に変換するコンバータ４と、その直流出力を一定周波
数の交流に変換する他励サイリスタインバータ６と、こ
の他励サイリスタインバータ６の運転に必要な無効電力
を供給する同期調相機１０とを備えた発電装置が一服的
に使われている。

これをもう少し詳細に説明すると、第３図の装置におい
て、交流発電ａ２は主エンジン１により直接あるいは増
速機などを介して駆動され、また。

その出力電圧は界磁巻線２ａの回路に設けられた自動電
圧調整器（以下、これをＡＶＲと言う）によって自動ｉ
ＦＩ１ｍされる。コンバータ４とインバータ６との間の
直流回路には平滑リアクトル５が接続されている。コン
・バーク４はサイリスクコンバータとして構成され、イ
ンバークロと共に制御装置７により制御される。インバ
ータ６の交流出力端子は回路遮断器８を介して電圧母線
９に接続されている。

インバータ６および後述の電気負荷の運転に必要な無効
電力を供給するために同期調相機１０が設けられ、回路
遮断器１２を介して電圧母線９に接続されている。同期
調相機１０の界磁巻線１０ａの回路には電圧母線９の電
圧を定格値に保つように作用するＡＶＲが設けられてい
る。電圧母線９には回路遮断器１５を介して船内の電気
具Ｆｒ１６が接続される。

【Ｉは交流発電機２の出力電流、Ｉ２はその出力電流１
．よりＡ　Ｖ　Ｒ３の方へ分流する電流、Ｉｉはコンバ
ータ４とインバータ６との間の直流回路の電流、Ｗ４お
よびＩ４はインバータ６の出力電力および電流であ−る
。Ｉ２は■、に比して極小につき無視すれば、工、と１
４は同一値であり、Ｉ３はＩ４　（またはＩＩ＞と比例
関係にある。

インバータ６の出力電力Ｗ４の定格値を主エンジンｌの
使用回転数の全域で一定とすることは、発電装置をいた
づらに大きくし経済的に現実的でなくなるので、普通に
は第４図に一例として示すように高速領域では一定値と
するが、低速領域では回転数に比例して定格出力値を下
げるようにする。

「発明が解決しようとする課題」 このようにインバータ６、つまり発電装置の定格出力値
を主エンジン１の回転数に応じて変化させるので、第３
図には図示されていないが発電装置を過出力に対し保護
するために用いる電力検出値が一定となちないことによ
り保護方法がはんざつになるという課題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこの課題を解決するための手段を提供するもの
で、インバータ６の出力電力Ｗ４および出力電流Ｉ４、
交流発電機２の出力電圧Ｅ、および出力電流■８、コン
バータ４およびインバータ６の制ｉ１１遅れ角αＣおよ
びαｉの間に一定の関係のあることに着目し、インバー
タ６の定格出力電力値Ｗ４゜が主エンジン１の回転数に
応じて、例えば前述した第４図に示すように変化しても
、Ｅ。

、αｉの値を主エンジン１の回転数に応じ適当に制御す
ることにより、インバータ６の出力電流Ｉ斗の定格値■
４゜は常に一定になるようにし、このＩ４を検出値とし
て用いるようにする。その結果、検出装置は単なる電流
検出器でよく、且つ保護装置も常に一定の電流検出値で
働かせればよいので、従来のものより著しく簡単なもの
となる。

以下１本発明で用いる検出量であるインバータ６の出力
電流■４の定格値■４゜を常に一定とするための手段に
つき詐ｍｌに説明する。

Ｗ４およびＩ４は次式で表わせることは周知である。

Ｗ、ＷＢ２　１４　（−ＣＯ８αｉ） ■、ηＷ４　／Ｅ４　　（ＣＯ５αｉ）ここで、Ｅ４は
電圧母線９の電圧で一定であるので、Ｉ４はさらに次式
で表わされることになる。

Ｉ　４Ｃ／）Ｗ４　／　（−ＣＯＳａ　ｉ　）つまり、
Ｉ４はＷ４が変化してもそれに比例して（−ＣＯＳαｉ
）を変化させれば常に一定となる。そこで、このことを
インバータ６の定格出力電力値Ｗ４゜が前述した第４図
に示すように変化する場合を例にとり説明すれば、Ｗ４
゜の大きさは、ａ−ｂ点間で１に対し０点では０．７５
であるから。

（−ＣＯ３αｉ）の大きさも、ａ−ｂ点間で１に対し０
点では０．７５になるようαｉを制御すれば、インバー
タ６の定格出力電流値■４゜はａ−ｂ点間と０点で同値
となる。つまり、αｉの制御として例えばａ−ｂ点間で
１５０’、０点で１３０．５’にすればＩ４゜の大きさ
は同一となる。

一方、Ｅ、　、Ｅ４．Ｃ０５ｏｃ、Ｃ０９ｕ　ｉの間に
は次式の関係が成立することも周知である。

（但し平滑リアクトル５の損失分はインバータ６の出力
Ｗ４に対し極小につき無視する。）Ｅ、Ｃ０９ｕｃ＝Ｅ
４　（−ＣＯ８ｕ　１）ＣＯ８ｏｃ＝Ｅ、（−ＣＯ５α
ｉ）／Ｅ。

ここで、Ｅ４は前述したように一定であり、また、αＣ
についても交流発電＠２の力率（ＣＯ３αＣ）をよくす
るため制御性を阻害しない限りできるだけ小さくした方
が好ましいので、主エンジン１の使用回転数の全域にお
いてほぼ一定にする。

そのために、前述したようにＩ４゜を一定にするために
必要とした（−ＣＯ３αｉ）の変化制御に対してＥ、も
それに比例して変化するようにＡＶＲ３の制御を行えば
その目的は達せられる。

「実施例」 本発明の一実施例を示す第１図につき説明する。

なお、既に説明した第３図と同一部分は同一符号を付し
説明は省略する。

２０は主エンジン１の回転数に正比例する交流発電機２
の出力電圧Ｅ１の周波数を入力して、その周波数に比例
しな大きさの電圧を出力するＦ／Ｖ変換器である。つま
り主エンジンｌの回転数に比例した電圧を出力する回転
数検出器の役目を果たす、このＦ／Ｖ変換器２０の２つ
の出力のうち１つはＡＶＲ３に入力し、交流発電機２の
出力電圧Ｅ□の大きさを前述したように（−ＣＯＳαｉ
）の変化に比例して変化するよう制御させる。また、も
う一つの方はインバータ６に入力し、その制御遅れ角α
ｉを（−ＣＯＳαｉ）の値が前述したようにインバータ
６の定格出力電力値Ｗ４゜の変化に比例して変化するよ
うに制御する０以上、述べたようにすれば主エンジン１
の使用回転数の全域でインバータ６の定格出力電流値■
４゜は一定となり、且つ交流発電機２の力率もほぼ一定
となる。

２１はインバータ６の出力電流Ｉ４の検出器で、２２は
そのセンサーの役目を果たすためにインバータ６の出力
回路に挿入された変流器である。電流検出器２１は変流
器２２より入力された電流をそれに比例した適当な大き
さの電圧に変換し複数の出力【すり、そのうちの一つは
コンバータ４に、池の一つは回路遮断器８の引外し装置
８ａに、また池の一つは交流発電機２の界磁巻線２ａの
図示されていない消磁回路にそれぞれ入力し、インバー
タ６の出力電流Ｉ４が定格値Ｉ４゜（＝一定）を越え過
大となった時、コンダータ４のゲートシフト（場合によ
ってはさらにゲート遮断）に基ミコン昌゛°−夕４の出
力停止、他の一つは回路遮断器８の開路、また他の一つ
は交流発電機２の発電停止を行わせ、発電装置の破損を
未然に防ぐようにする。

第２図は他の実施例を示す図で、第１図との相違点は同
期調相機１０の接続点がインバータ６の出力回路上に挿
入された変流器２２の出口側となっている点のみで他は
同一である。

この第２図の発電装置の出力■ｒ、は前述した第１図に
おいて詳しく説明したインバータ６の出力電力Ｗ４より
同期調相ａ１０の損失分だけ小さくなるが、この損失分
は極小であり且っＩ４にほぼ比例するものであることよ
り、このＷ、の定格値Ｗ、。が主エンジン１の回転数の
変化に応じて、例えば第４図におけるＷ４゜と同様の変
化をする場合でら、インバータ６の出力電流１４　（変
流器２２の挿入部の電流）の定格［Ｉ４゜は一定にする
ことができる。従ってこの第２図も本発明の実施例をし
めすものの一つとなり得ることは当然である。

「効果」 前述したように本発明によれば主エンジンの回転数の変
化に応じて、その定格出力電力Ｗ４゜（またはＷ、。）
も変化するような発電装置の過大出力に対する検出方法
として、主エンジンの回転数に応じて、インバータの制
御角αｉおよび交流発電機の出力電圧を適当に制御して
インバータの出力電流■４の定格値■４゜は常に一定に
なるようにし。

このＩ４を検出量にするので、検出装置は単に電流検出
器でよく、且つここかちコンバータや回路遮断器等の保
護機能を働かせるために発信する検出ポイントのピック
アップ検出量は、主エンジンの回転数要素には全く関係
なく、単に変流器がち得られる電流量のうちの一点に絞
られるので電流検出器はきわめて簡単なものとなり、経
済効果ならびに閑護胤能の信頼性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示す発電装置の
電気構成図、第３図および第４図は公知の発電装置の電
気構成図および定格出力特性図である。 １・・・主エンジン、２・・・交流発電機、３・・・自
動電圧調整器、４・・・サイリスクコンバータ、６・・
・サイリスタインバータ、１０・・・同期調機、２０・
、・Ｆ／Ｖ変換器、２１・・・電流検出器、２２・・・
変流器出願代理人　大矢須和夫　（］１゛： 、４ｉ；、！ 、、”：ｉ＋−１，、、，１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転速度が変化する軸により駆動される交流発電機の
   出力をコンバータで直流電力に変換した後、サイリスタ
   インバータで定電圧定周波数の交流電力に変換し、その
   交流電力を電圧母線に給電するようにした軸駆動発電装
   置の過出力に対する保護方法において、その軸駆動発電
   装置の出力電力の定格値が前記回転速度の変化に伴って
   変化する場合でも、前記サイリスタインバータの遅れ制
   御角αｉを（−ＣＯＳαｉ）の値がちょうど前記出力電
   力の定格値の変化比率分だけ変化するように制御するこ
   とにより、前記サイリスタインバータの出力電流の定格
   値は常に一定となるようにし、この出力電流値を検出し
   て過出力に対する保護を行わせるようにしたことを特徴
   とする軸駆動発電装置の保護方法。