JPH04317596A - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機により船舶のプ
ロペラを駆動する可変速駆動システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の船舶電気推進システムの構成を図
３に示す。一般的なシステムの構成としては、ディーゼ
ルエンジンやガスタービン、あるいはスチームタービン
を原動機１として、発電機２を駆動して交流電力を発電
する。この交流電力は電力変換装置３Ｌ，３Ｒに給電さ
れ、制御された交流電力は左舷と右舷のプロペラ軸の電
動機４Ｌ，４Ｒを駆動する電気エネルギーとして使われ
る。すなわち、原動機１、発電機２で構成されたパワー
プラント部１０の作る電力で電力変換装置３、電動機４
で構成される推進プラント部１１，１２がプロペラの速
度を制御し、船舶の推進力を調整して航行する２軸のシ
ステムである。一般に電力変換装置３としては、サイリ
スタ整流器などの直流電動機駆動用や、サイクロコンバ
ータ、負荷転流インバータ、自励インバータなどの交流
電動機駆動用などが用いられる。

【０００３】一方、船舶のプロペラ特性は図４に示すよ
うなトルク−回転数特性を持っており、ロビンソンカー
ブとして知られている。船舶が前進航行している状態か
ら、減速停止あるいは、前進減速から逆転加速を行なう
には、プロペラ速度を逆転させることにより行なう。そ
のときプロペラの回転速度（電動機の回転速度と同一）
とプロペラのトルクは図４の関係となる。このトルク−
速度特性は、船舶の航行速度によって変化し、例えば航
行速度がｖａ　のときはａの特性となり、ｖｂ　，ｖｃ
　のときはそれぞれｂ，ｃのカーブで示される特性とな
る。なお、ｖａ　，ｖｂおよびｖｃ　は、ｖａ　＞ｖｂ
　＞ｖｃ　の関係となっている。この特性を示すところ
は、プロペラ速度を減速して零速度まで至らしめる間に
回生エネルギーを発生することを表わしている。すなわ
ち、特性ａにおいて、零速度からＮ１　速度までの範囲
が正方向回転で負のトルクを示していることから明らか
で、船舶が進行中であるためプロペラは正回転で回転を
維持する方向に力を受けることによる。これを電動機４
から見た場合、回生運転状態、すなわち発電機運転状態
となり、回生電力を発生する。回生エネルギーは図５に
示すようにプロペラ軸をフリーの状態にしたときのプロ
ペラ回転数（これを遊転速度と呼ぶ）Ｎ１　から零速度
の間で生ずる。

【０００４】ところが、この回生電力は電力変換装置３
を通じてパワープラント部に給電される。その際、発電
機２は電力を消費するような運転状態、すなわち電動機
運転状態となり、電気エネルギーを機械エネルギーに変
換する。これにより原動機１と発電機２は加速する方向
にトルクを受ける。しかし、ディーゼルエンジンやター
ビンなどの機械式原動機は、回転エネルギーを消費する
ことはできないため、回生されてきたエネルギーは、原
動機１と発電機２の回転機械系部分の回転エネルギーへ
変換される。これにより、この回転機械系は吸収したエ
ネルギーにより増速されるため過速度となる。

【０００５】この増速分が原動機、あるいは発動機の危
険速度に至らないように、一般的には、これを防止する
手段として、発電機出力に船内の他の負荷を接続して消
費させてしまうなどの方法がとられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
システムにおいて、船内の負荷は一定に定められたもの
ではなく、また容量的に回生エネルギーを消費できるだ
けの大きさを有していない場合は、船内の負荷だけでは
処理できない場合が生じる。その結果、危険速度以上に
加速してしまったり速度が変動することにより発電機出
力周波数に変動をもたらすなどの不具合を生ずる。

【０００７】本発明は以上のように船舶進行中に減速停
止する場合などに生ずる回生エネルギーを処理する上で
、原動機や発電機を異常加速することや、周波数変動な
どの不具合を生じさせない船舶電気推進用の可変速駆動
システムを提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】上記目的を達成す
るために、本発明は、原動機で駆動される発電機と、該
発電機の発生する電力を電源として複数の電動機をそれ
ぞれ駆動する複数の電力変換装置を備え、該複数の電動
機によりそれぞれ船舶等のプロペラを駆動する装置にお
いて、該複数の電動機の速度を減速し逆転する場合に、
少なくとも１台の電動機を、他の電動機の減速時に生じ
る回生電力を吸収できるように遊転速度以上に保ち、該
他の電動機が減速から逆転に移行して力行状態となった
後、残りの電動機を減速し逆転する手段を設け、該発電
機の負荷が常に正の状態に制御するように構成した可変
速駆動システムである。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の一実施例の構成を示す。パワ
ープラント部と右舷、左舷の推進プラント部の構成は従
来と同じで同符号で示している。

【００１０】本実施例では、常に発電機２に対し力行状
態の消費電力を確保するために電力変換装置３Ｌ，３Ｒ
の入力側に電力検出器１３Ｌ，１３Ｒが設けられている
。また、検出した電力から力行、回生およびその大きさ
を判別する判定器１４Ｌ，１４Ｒが設けられ電力変換装
置（３Ｌ，３Ｒ）へその情報を伝達する。図２に本実施
例による運転パターンを示す。

【００１１】図２において、右舷軸のプロペラ速度（電
動機速度）ｎＲ　，左舷軸のプロペラ速度をｎＬ　とし
て示している。また、右舷軸電動機出力をＰＲ　，同じ
く左舷軸電動機出力をＰＬ　で示している。プロペラ速
度Ｎ０　で航行中に時刻ｔ０　で減速逆進指令を受けた
とき、２軸の内の一方を遊転速度以上に保持する。図２
は左舷軸をＮ０　のまま保持する例を示したもので、他
方の右舷軸は指令に従って判定器１４Ｌからの信号によ
り、左舷軸が力行状態であることを確認した上で減速を
開始して遊転速度Ｎ１　から零速度（時間ｔ１　）まで
の間は負の電力、すなわち回生運転している。その間左
舷軸の方は正の電力を発生しているので合計は正の電力
となっている。次に、逆転方向に入った右舷側はｔ１　
〜ｔ２　の間で加速し正の電力を確保できる逆転速度Ｎ
２　に加速保持する。右舷側が正の電力を確保できたこ
とを判定器１４Ｒの信号で時刻ｔ２　に確認し、一方の
左舷側が減速を開始し時刻ｔ２において逆軸側の速度へ
至り、両軸共に逆転速度Ｎ２　となる。

【００１２】以上のような運転を行なうことにより、総
合の電力を常に正の値とすることができ、発電機に回生
電力を供給することがないため、原動機や発電機を異常
加速する不具合を防止することができる。

【００１３】尚、本実施例では力行・回生の状態を検出
する例で示したが、発電機２の電力を検出して、常に発
電状態を維持するように各軸を順次運転することが本発
明の主旨である。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、船舶を減速停止、ある
いは逆進（前進）を行なう場合プロペラの回転方向変え
るときに生じる回生エネルギーを、多軸推進システムで
あることを利用して、各軸一斉に減速せずに、順次減速
することにより発電機を常に発電状態とすることができ
る。その結果、船内の他の負荷と協調をとる必要もなく
、また原動機や発電機を異常加速させることなく船舶を
運航できる船舶の電気推進用の可変速駆動システムを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の構成図、

【図２】上記実
施例の運転説明図。

【図３】従来の電気推進システムの構成図。

【図４】プロペラ特性図。

【図５】回生エネルギー発生の説明図。

【符号の説明】

１…原動機 ２…発電機 ３Ｌ，３Ｒ…電力変換装置 ４Ｌ，４Ｒ…電動機 ５Ｌ，５Ｒ…プロペラ １０…パワープラント １１…左舷推進プラント １２…右舷推進プラント １３Ｌ，１３Ｒ…電力検出器 １４Ｌ，１４Ｒ…判定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原動機で駆動される発電機と、該発電
   機の発生する電力を電源として複数の電動機をそれぞれ
   駆動する複数の電力変換装置を備え、該複数の電動機に
   よりそれぞれ船舶等のプロペラを駆動する装置において
   、該複数の電動機の速度を減速し逆転する場合に、少な
   くとも１台の電動機を、他の電動機の減速時に生じる回
   生電力を吸収できるように遊転速度以上に保ち、該他の
   電動機が減速から逆転に移行して力行状態となった後、
   残りの電動機を減速し逆転する手段を設け、該発電機の
   負荷が常に正の状態となるように制御することを特徴と
   する可変速駆動システム。