JPH0652399U - 主機軸駆動発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、全回転域において良好な力率を得る
ことのできる主機軸駆動発電装置を提供することにあ
る。 【構成】本考案は、船舶内の電力供給源の一つである主
機軸駆動発電装置において、発電機の電動モード時の位
相制御に係り、サイリスタのターンオフ特性および電力
変換器に関わるインダクタンス成分から予め算出してお
いた制御進み時間を設定する設定要素と、主機の回転数
を検出する回転数検出要素と、前記制御進み時間と前記
回転数検出要素にて検出した主機の回転数から制御進み
角を演算する演算要素を有し、前記演算した制御進み角
を用いて位相制御を行うので、主機の回転数全域におい
て制御進み角一定制御に比してより適した点弧位相角制
御が可能になり、特に低回転域において良好な力率を得
ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は船舶の主機軸駆動発電装置の位相制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】

主機軸駆動発電装置のシステム構成図の一例である図２を参照して主機軸駆動 発電装置の位相制御について説明する。 図２に示すように、主機軸駆動発電装置は、船舶の主機１と、主機軸から動力 を得る発電機２と、発電機２の端子電圧を制御する自動電圧調整器（ＡＶＲ）３ と、主機の回転数を検出する回転センサ４と、発電モード時にはコンバータとし て働き、電動モード時にはインバータとして働くサイリスタ電力変換器５と、発 電モード時にはインバータとして働き電動モード時にはコンバータとして働くサ イリスタ電力変換器６と、主機軸駆動発電装置の電力制御を行う電力制御装置７ と、無効電力を供給する同期調相器（ＳＣ）８と、同期調相器８の端子電圧を制 御する自動電圧調整器（ＡＶＲ）９を主な構成要素としており、他の発電装置１ ０と同様に船内系統を通じて負荷１１に電力を供給している。

【０００３】 主機軸駆動発電装置の位相制御は、電力制御装置７によりサイリスタ電力変換 器５及び６に対する点弧位相角制御を行うもので、従来の位相制御において、特 に発電機が電動モード時にインバータとして働くサイリスタ電力変換器５に対し ては制御進み角一定制御にて制御している。

【０００４】 制御進み角一定制御は、全回転域で一定の制御進み角を用いるもので、図３に 示すように、サイリスタのターンオフ特性及びサイリスタ電力変換器５に関わる インダクタンス成分から予め算出しておいた制御進み角βに応じた点弧パルスを 供給して電力制御を行うものである。１２は制御進み角設定器、１３は点弧パル ス発生器で、図２の電力制御装置７内部の構成要素の一部である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記したような従来例で示した制御進み角一定制御における制御進み角（以下 、βとする）は、転流重なり角（以下、ｕとする）とサイリスタターンオフ特性 に関わる転流余裕角（以下、γとする）の和で表される。さらにγは、サイリス タターンオフタイムに相当する電気角（以下、Ｂとする）と逆バイアス電圧を確 保する電気角（以下、Ａとする）の和で表される。つまり、（１）式の関係があ る。また、ｕは（２）式で表現できる。

【０００６】 β＝ｕ＋γ＝ｕ＋（Ｂ＋Ａ） …（１） ｕ＝ｃｏｓ^-1［１−（ｑ・Ｘ・Ｉｄ）／（π・Ｅｄｏ）］ …（２） 但し、ｑ ：相数 Ｘ ：転流リアクタンス Ｉｄ ：直流電流 Ｅｄｏ：直流平均電圧 ここで、各電気角ｕ，Ｂ，Ａと周波数ｆには、表１に示す関係がある。

【０００７】

【表１】

【０００８】 表１から分るように、全回転域で一定の制御進み角を用いる従来の制御進み角 一定制御では、そのβの設定時に、ｕとＢはｆ大の時の電気角を用いなければな らなくなる。このためｆ小の領域では、必要以上のβになるため力率を低下させ ていたという問題があった。

【０００９】 本考案は、上記問題に対処してなされたもので、その目的は、全回転域におい て良好な力率を得ることのできる主機軸駆動発電装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は船舶内の電力供給源の一つである主機軸 駆動発電装置において、発電機の電動モード時の位相制御に係り、サイリスタの ターンオフ特性および電力変換器に関わるインダクタンス成分から予め算出して おいた制御進み時間を設定する設定要素と、主機の回転数を検出する回転数検出 要素と、前記制御進み時間と前記回転数検出要素にて検出した主機の回転数から 制御進み角を演算する演算要素を有し、前記演算した制御進み角を用いて位相制 御を行うことにより主機の回転数に関係なく良好な力率が得られるようにしたこ とを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案によると、制御進み時間一定にすることで、主機の回転数全域において 制御進み角一定制御に比してより適した点弧位相角制御が可能になり、特に低回 転域において良好な力率を得ることができる。

【００１２】 次に、本考案の原理について説明する。 ｕとＢとＡを電気角で捉えずに時間で論じ、ｕに相当する時間（以下、ｕｔと する）、Ｂに相当する時間（ターンオフ時間、以下、Ｂｔとする）、Ａに相当す る時間（以下、Ａｔとする）を考えて、周波数ｆとの関係をみると、表２のよう になる。

【００１３】

【表２】

【００１４】 この表２より電気角一定とせずに、時間一定とすれば、ｕとＢに掛かる設定は 、周波数に対しむだのない設定が可能になる、といえる。Ａに掛かる設定に関し ては、ｆ小時の時間に設定しなければならず、ｆ大の領域でむだが生ずるものの 、従来の制御進み角一定制御が低域（ｆ小の領域）での問題であったことを考え るとＡｔのｆ小時での時間設定に問題はなく、低域での力率改善が図れる。効果 の程を電気角βの中で各電気角ｕ，Ｂ，Ａが占める割合を考えて論じると、次の ようになる。

【００１５】 表３は、制御進み角一定制御のβを１００％として、そのβを設定する高域に おける各電気角の割合を適当なサイリスタ等を用いて概算したものであるが、一 般論としてこの値から大きくはずれるものは考えられないことを前提とする。

【００１６】

【表３】

【００１７】 高域では表３が最適な設定といえる。ここでｆに関係なく一定であるＡを基準 （１４％という数字はそのまま）に考えると、ｆ小時には、ｕは８２％よりも小 さくし、Ｂも同様にするべきでるが、制御進み角一定（β一定）ではむだが生じ る。βに占める割合が大きなｕにてむだがあることは、力率悪化に影響が大きい といえる。

【００１８】 一方、制御進み時間一定で制御すると、ｕとＢはｆに応じた最適値が用いられ る。この時、Ａはｆ小の領域では最適であるが、ｆ大の領域でむだが生じること になる。しかし、ｆ大の領域での各電気角の割合を示す表３から考えて、Ａのβ に占める割合は小さく、そのＡにいくらかのむだが加わったとしても力率をそれ ほど悪化させないことは推測できる。

【００１９】 つまり、ｕｔとＢｔとＡｔの和を制御進み時間（以下、βｔとする）として、 点弧位相角制御に用いれば、従来の手法（制御進み角一定制御）に比べて、高域 において僅かな力率の低下が見られるものの、低域における力率はかなりの改善 が見込まれ、トータルでは全回転域において良好な力率が得られるといえる。

【００２０】 この手法を実現する上で、点弧信号はあくまで電気位相角で与えるものである ことからβｔをβに変換する必要がある。βｔとβの関係は、（３）式のように なる。 β＝（βｔ／Ｔ）×３６０° …（３） 但し、Ｔは周期で，Ｔ＝１／ｆ

【００２１】 よって、周波数ｆ（主機の回転数）を検出して、制御進み時間βｔと周波数ｆ から（３）式の演算を行う要素を組み込めば、制御進み角βを算出して点弧位相 角制御が行えることになる。

【００２２】

【実施例】

本考案の実施例を図を参照して説明する。 図１は本考案の一実施例の構成図であり、既に説明した図２及び図３の従来例 の構成要素と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。

【００２３】 図１において、１４は回転センサ４からの信号を周波数ｆ（主機の回転数）に 変換する周波数検出器、１５は制御進み時間βｔを設定する制御進み時間設定器 、１６は周波数ｆと制御進み時間βｔから制御進み角βを演算する制御進み角演 算器、１３は制御進み角演算器１６にて算出された制御進み角βに応じた点弧パ ルスを発する点弧パルス発生器である。この点弧パルス発生器１３にて発せられ た点弧パルスにて、サイリスタ電力変換器５の点弧位相角制御を行う。ここで、 １３〜１６の要素は図２の電力制御装置７内部の構成要素の一部となりうるもの である。

【００２４】 本実施例は上記のように構成されているので、主機の全回転域においてほぼ最 適である制御進み時間βｔを制御進み時間設定器１５に設定しておけば、主機の 回転数に応じた制御進み角βを制御進み角演算器１６にて決定することが可能と なり、この制御進み角演算器１６にて算出された制御進み角βに応じた点弧パル スを点弧パルス発生器１３で発してサイリスタ電力変換器５の点弧位相角制御を 行うので、全回転域で良好な力率を得ることができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、制御進み角を主機の回転数に応じて可 変できるので、全回転域において良好な力率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成図。

【図２】本考案が適用される主機軸駆動発電装置の一シ
ステムの構成図。

【図３】従来の制御進み角一定制御の制御進み発生部分
の構成図。

【符号の説明】

１…主機、２…発電機、３…自動電圧調整器（ＡＶ
Ｒ）、４…回転センサ、５，６…サイリスタ電力変換
器、７…電力制御装置、８…同期調相器（ＳＣ）、９…
自動電圧調整器（ＡＶＲ）、１０…他の発電装置、１１
…負荷、１２…制御進み角設定器、１３…点弧パルス発
生器、１４…周波数検出器、１５…制御進み時間設定
器、１６…制御進み角演算器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 船舶内の電力供給源の一つである主機軸
   駆動発電装置において、発電機の電動モード時の位相制
   御に係り、サイリスタのターンオフ特性および電力変換
   器に関わるインダクタンス成分から予め算出しておいた
   制御進み時間を設定する設定要素と、主機の回転数を検
   出する回転数検出要素と、前記制御進み時間と前記回転
   数検出要素にて検出した主機の回転数から制御進み角を
   演算する演算要素を有し、前記演算した制御進み角を用
   いて位相制御を行うことにより主機の回転数に関係なく
   良好な力率が得られるようにしたことを特徴とする主機
   軸駆動発電装置。