JPH02307396A - 可変速駆動システム - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原動機により駆動される発電機の交流出力を電
力変換器で任意の電圧、周波数に変換して負荷を駆動す
る交流電動機を可変速制御する可変速駆動システムに関
する。

（従来の技術） 従来、例えば船舶の電気推進装置としては、一般的に第
５図に示すような構成の可変速駆動システムが採用され
ている。即ち、第５図において、ディーゼルエンジンや
ガスタービンなどの原動機１により発電機２を駆動して
交流電力を発電し、この交流電力を電力変換器３に入力
して任意の電圧１周波数に変換し、これを交流電動機４
に供給して可変速制御することにより船舶のスクリュー
５を駆動して推進力を得るようにしている。なお、電力
変換器３としてはサイクロコンバータ装置や負荷転流イ
ンバータ装置、自励インバータ装置等があるが、ここで
はサイクロコンバータ装置を使用した場合を示している
。

このように船舶のスクリューは、′上述した船舶の電気
推進装置により回転数が可変制御され、船舶の推進調整
がなされる。

ところで、船舶の電気推進装置として用いられている可
変速駆動システ・ムにおいて、一般に原動機と発電機は
発電プラントとして定周波数、定電圧出力となるように
原動機の速度および発電機の界磁が制御されている。こ
こで、原動機、例えばガスタービンの出力と速度との関
係は燃料をパラメータとして表すと第６図に示すような
特性となっている。但し、第６図において、ａは燃料の
量がａ、Ｑ／Ｈのときのカーブであり、ｂは同様にｂＮ
　／Ｈのときのカーブである。以下ｃ、ｄ・・・とも同
様である。

（発明が解決しようとする課題） したがって、このような特性において、いま原動機の速
度がＮ１の所で一定とした場合、燃料をパラメータとし
たカーブが山形状となっているため、低出力になるほど
出力当りの燃料が多く必要となっていることが分かる。

つまり、効率が悪いことを示している。このことを船舶
の運行上から考えると、走行速度が低いと負荷も小さく
なるため、低速で走行すると効率が悪くなることを示し
ている。

本発明は負荷を低速で駆動しているときでも原動機の燃
料消費を最小にして効率良く制御することができる可変
速駆動システムを提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、原動機により発電
機を駆動し、この発電機で発電された交流出力を電力変
換器によって任意の電圧、周波数の交流電力に変換して
負荷を駆動する交流電動機を可変速駆動する可変速駆動
システムにおいて、前記原動機の出力を求める出力検出
手段と、この出力検出手段により求められた原動機の出
力に応じ前記原動機の出力と速度との関係から原動機の
燃料消費が最も効率的な速度基準を発生する速度基準発
生手段と、この速度基準発生手段から出力される速度基
準により前記原動機を可変速駆動する原動機速度制御器
とを具備したしたものである。

（作用） このような構成の本発明による可変速駆動システムにあ
っては、原動機速度制御器によって原動機の出力値に応
じ原動機の燃料消費が最も効率的な速度基準により原動
機の速度が可変速制御されるので、負荷を低速で駆動し
ているときでも原動機の燃料消費を最小にして効率良く
制御することができる。また、原動機が速度制御される
ことで発電機出力の電圧、周波数が変わっても電力変換
器は任意の電圧、周波数に制御可能になっているので、
負荷に対して何ら影響を与えずに常に効率の良い運転を
行うことができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は船舶の電気推進装置の構成例を示すもので、第
５図と同一部品には同一記号を付して示す。第１図にお
いて、１はディーゼルエンジンやガスタービンなどの原
動機、２はこの原動機１により駆動され交流電力を発電
する発電機で、この発電機２は従来と同様に原動機１の
速度とは無関係に出力電圧が一定、あるいは界磁一定と
なるように界磁制御器６で界磁電流が制御されるように
なっている。３は発電機２の交流出力を入力して任意の
電圧２周波数に変換する電力変換器、４はこの電力変換
器３の出力により可変制御される交流電動機で、この電
動機４は船舶のスクリュー５を駆動して船舶の推進力を
得るものである。電力変換器３は回生運転可能なもので
、従来と同様に速度基準ＮＲＥ、に基づいて速度制御器
７から出力される制御信号により制御されるようになっ
ている。

一方、８は速度基準発生器９より発生する速度基準を受
けて原動機１の回転速度を制御する原動機速度制御器で
ある。速度基準発生器９は第６図に点線で示すような特
性を持った関数発生器であり、出力検出器１０により検
出された原動機１の出力値が入力されるとこの出力値に
対して最も燃料効率の良い速度を速度基準として発生す
る−ものである。即ち、第６図に示すように同量の燃料
に対する速度と出力の関係が山状の形となっていること
は、その山状のピークの点で運転することが最も燃料消
費率が良いことを示している。したがって、それぞれの
燃料をパラメータにしたカーブのピーク点を結んだ点線
で示すようなカーブにより原動機１の出力に応じた速度
を決めれば、原動機１を最も効率良く運転することがで
きるので、速度基準発生器９に対して第６図に点線で示
すような特性を持たせている。また、出力検出器１０は
原動機１の出力を求める機能を有したものであるが、そ
の方式としては種々考えられる。

−例としては、第２図に示すように負荷が船舶のスクリ
ューであれば、スクリューの回転数Ｎと船の走行速度Ｖ
から求めることができる。また、発電機２、電力変換器
３の効率（非常に小さい）を無視すれば、第３図に示す
ように電動機４の入力電圧Ｖ１電流Ｉからも求めること
ができる。

次にこのように構成された可変速駆動システムの作用に
ついて説明する。

今、原動機１が第６図に示すａ、ｂ、ｃ・・・の何れか
の燃料パラメー　タで駆動されているいるときの出力が
出力検出器１０により求められ、その出力値Ｐが速度基
準発生器９に加えられると、この速度基準発生器９では
第６図に点線で示す特性をもとに原動機１の出力に応じ
た速度を速度基準として原動機速度制御器８に入力され
る。すると、この速度制御器８では原動機１の速度が速
度基準となるように可変速制御する。したがって、この
ときの原動機１の速度は第６図に示す燃料パラメータａ
、ｂ、ｃ・・・の何れかの山伏のピーク点となり、結果
として第６図の点線のカーブとなるように制御される。

例えば船舶のスクリューを駆動する可変速駆動システム
では、第４図に示すような運転が行われる。即ち、第４
図において、船舶のスクリュー負荷特性はスクリュー速
度Ｎ、に対し２乗トルク特性Ｔ、（３乗パワー特性Ｐｐ
）となっているため、原動機１は燃料消費効率の良い速
度に制御される。

このような原動機１の速度制御はスクリューの速度とは
直接関係なく、原動機１にとって最も効率の良い速度で
運転していることを示している。

この場合、原動機１の速度が変化すると発電機２より電
力変換器３に入力される交流出力の電圧、周波数が変化
するが、電力変換器３は速度制御器７により任意の電圧
、周波数に制御されるので、電動機３の可変速駆動には
何ら影響を与えるようなことはない。

なお、上記実施例では可変速駆動システムの負荷として
船舶のスクリューを駆動する場合について述べたが、本
発明ではこれに限定されることなく、他の負荷を駆動す
る可変速駆動システムに対しても前述同様にして実施す
ることができるものである。

［発明の効果〕 以上のべたように本発明によれば、原動機を燃料消費効
率の良い速度で運転でき、それに伴って発電機の交流出
力の電圧や周波数が変化してもその影響を与えることな
く負荷を可変速駆動できるので、負荷の大小にかかわら
ず、常に効率の良い運転を行うことができる可変速駆動
システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変速駆動システムを船舶の電気
推進装置に適用した場合の一実施例を示すブロック図、
第２図および第３図は同実施例において原動機の出力を
求める異なる方式の出力検出器を説明するための構成図
、第４図は同実施例の負荷速度と負荷トルク、パワーお
よび原動機速度を示す特性図、第５図は従来の可変速駆
動システムを船舶の電気推進装置に適用した場合の概略
構成図、第６図は原動機の出力と速度との関係を燃料を
パラメータとして示す特性図である。 １・・・原動機、２・・・発電機、３・・・電力変換器
、４・・・交流電動機、５・・・スクリュー、６・・・
界磁制御器、７・・・速度制御器、８・・・原動機速度
制御器、９・・・速度基準発生器、１０・・・原動機の
出力検出器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第　２　図 第　３　円 ｐ 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原動機により発電機を駆動し、この発電機で発電された
   交流出力を電力変換器によって任意の電圧、周波数の交
   流電力に変換して負荷を駆動する交流電動機を可変速駆
   動する可変速駆動システムにおいて、前記原動機の出力
   を求める出力検出手段と、この出力検出手段により求め
   られた原動機の出力に応じ前記原動機の出力と速度との
   関係から原動機の燃料消費が最も効率的な速度基準を発
   生する速度基準発生手段と、この速度基準発生手段から
   出力される速度基準により前記原動機を可変速駆動する
   原動機速度制御器とを具備したことを特徴とする可変速
   駆動システム。