JPH0888999A - 主機軸駆動発電装置の周波数制御装置 - Google Patents
主機軸駆動発電装置の周波数制御装置Info
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- JPH0888999A JPH0888999A JP6219898A JP21989894A JPH0888999A JP H0888999 A JPH0888999 A JP H0888999A JP 6219898 A JP6219898 A JP 6219898A JP 21989894 A JP21989894 A JP 21989894A JP H0888999 A JPH0888999 A JP H0888999A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
- B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、高速，高精度の周波数検出が可能
で、高速応答・高精度の出力周波数制御が可能な主機軸
駆動発電装置の制御装置を提供することにある。 【構成】本発明は、船舶の主エンジンによって駆動され
る軸発電機の出力をコンバータ・インバータにより変換
し、またインバータ及び負荷に無効電力を供給する同期
調相機の周波数が所定の値になるように軸発電機の出力
電流指令値を演算すると共にこの出力電流指令値に出力
電流が一致するようコンバータ・インバータの点孤角を
制御する電流制御器を備えた主機軸駆動発電装置におい
て、ディジタル値で周波数を検出する第１の周波数検出
手段とアナログ値で周波数を検出する第２の周波数検出
手段を設け、第１の周波数検出手段からの信号は低域通
過フィルタを通し、第２の周波数検出手段からの信号は
広域通過フィルタを通し、両者を加算した周波数検出信
号を周波数制御器に与えているので、軸発電機の出力周
波数の検出が高速かつ高精度に行え、高速応答・高精度
の出力周波数制御が実現できる。
で、高速応答・高精度の出力周波数制御が可能な主機軸
駆動発電装置の制御装置を提供することにある。 【構成】本発明は、船舶の主エンジンによって駆動され
る軸発電機の出力をコンバータ・インバータにより変換
し、またインバータ及び負荷に無効電力を供給する同期
調相機の周波数が所定の値になるように軸発電機の出力
電流指令値を演算すると共にこの出力電流指令値に出力
電流が一致するようコンバータ・インバータの点孤角を
制御する電流制御器を備えた主機軸駆動発電装置におい
て、ディジタル値で周波数を検出する第１の周波数検出
手段とアナログ値で周波数を検出する第２の周波数検出
手段を設け、第１の周波数検出手段からの信号は低域通
過フィルタを通し、第２の周波数検出手段からの信号は
広域通過フィルタを通し、両者を加算した周波数検出信
号を周波数制御器に与えているので、軸発電機の出力周
波数の検出が高速かつ高精度に行え、高速応答・高精度
の出力周波数制御が実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶用の主機軸駆動発
電装置で、出力周波数の制御をディジタルコントローラ
で行う場合に、高速応答で高精度の制御ができる主機軸
駆動発電装置の周波数制御装置に関する。
電装置で、出力周波数の制御をディジタルコントローラ
で行う場合に、高速応答で高精度の制御ができる主機軸
駆動発電装置の周波数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】主機軸駆動発電装置は船舶の主エンジン
により発電機を駆動し発電するシステムであり、省エ
ネ、省保守に効果が大きく、多くの船舶で用いられてい
る。
により発電機を駆動し発電するシステムであり、省エ
ネ、省保守に効果が大きく、多くの船舶で用いられてい
る。
【０００３】従来の主機軸駆動発電装置の構成図の一例
を図４に示す。同図において、１は軸発電機、２はコン
バータ、３はインバータ、４は同期調相機、５は主エン
ジン、６はプロペラ、７は負荷、８は遮断器、９は母
線、１０は歯車、１１はパルスセンサー、１２はＦ／Ｖ
変換器、１３はカウンタ、１４は周波数表示器、１５は
ディジタル制御装置、１６は同期調相機４の端子電圧を
制御する第１の電圧調整器、１７は軸発電機１の端子電
圧を制御する第２の電圧調整器、１８は電流検出器、１
５１は第１のＡ／Ｄ変換器、１５２は出力周波数指令設
定器、１５３は周波数制御器、１５４は第２のＡ／Ｄ変
換器、１５５はインバータ３・コンバータ２の点孤角指
令値を演算する電流制御器、１５６はコンバータ２の位
相制御器、１５７はインバータ３の位相制御器である。
ディジタル制御器１５では図４に示した１５１〜１５７
の各要素をソフトウェアで時系列で処理しているが、説
明を簡単にするために、図では各要素が独立に存在する
ように表した。
を図４に示す。同図において、１は軸発電機、２はコン
バータ、３はインバータ、４は同期調相機、５は主エン
ジン、６はプロペラ、７は負荷、８は遮断器、９は母
線、１０は歯車、１１はパルスセンサー、１２はＦ／Ｖ
変換器、１３はカウンタ、１４は周波数表示器、１５は
ディジタル制御装置、１６は同期調相機４の端子電圧を
制御する第１の電圧調整器、１７は軸発電機１の端子電
圧を制御する第２の電圧調整器、１８は電流検出器、１
５１は第１のＡ／Ｄ変換器、１５２は出力周波数指令設
定器、１５３は周波数制御器、１５４は第２のＡ／Ｄ変
換器、１５５はインバータ３・コンバータ２の点孤角指
令値を演算する電流制御器、１５６はコンバータ２の位
相制御器、１５７はインバータ３の位相制御器である。
ディジタル制御器１５では図４に示した１５１〜１５７
の各要素をソフトウェアで時系列で処理しているが、説
明を簡単にするために、図では各要素が独立に存在する
ように表した。
【０００４】次に、従来の主機軸駆動発電装置の動作を
図４を参照して説明する。
図４を参照して説明する。
【０００５】主エンジン５はプロペラ６を駆動するが、
同時に軸発電機１をも駆動する。主エンジン５の回転数
は航行状態により変化する。軸発電機の端子電圧の大き
さは第２の電圧調整器１７によって希望の値に制御でき
るが、周波数はエンジン回転数によって変化してしま
う。そこで、コンバータ２により交流を一旦直流に変換
しインバータ３により再度交流電力に変換する。
同時に軸発電機１をも駆動する。主エンジン５の回転数
は航行状態により変化する。軸発電機の端子電圧の大き
さは第２の電圧調整器１７によって希望の値に制御でき
るが、周波数はエンジン回転数によって変化してしま
う。そこで、コンバータ２により交流を一旦直流に変換
しインバータ３により再度交流電力に変換する。
【０００６】同期調相機４はインバータ及び負荷に無効
電力を供給して母線９の電圧を一定に保つ。インバータ
３の出力周波数、すなわち母線の周波数を一定に保つに
は、負荷に応じた電力を供給してやればよい。軸発電機
から負荷に供給する電力は軸発電機の出力電流に比例す
る。
電力を供給して母線９の電圧を一定に保つ。インバータ
３の出力周波数、すなわち母線の周波数を一定に保つに
は、負荷に応じた電力を供給してやればよい。軸発電機
から負荷に供給する電力は軸発電機の出力電流に比例す
る。
【０００７】パルスセンサー１１は歯車１０の回転に応
じたパルスを発生し、Ｆ／Ｖ変換器１２により周波数に
比例した電圧信号に変換される。この信号はＡ／Ｄ変換
器１５１によりディジタル制御器１５に取り込まれる。
またパルスセンサー１１の信号はカウンタ１３によって
ディジタルの周波数値に変換され周波数表示器１４で表
示される。
じたパルスを発生し、Ｆ／Ｖ変換器１２により周波数に
比例した電圧信号に変換される。この信号はＡ／Ｄ変換
器１５１によりディジタル制御器１５に取り込まれる。
またパルスセンサー１１の信号はカウンタ１３によって
ディジタルの周波数値に変換され周波数表示器１４で表
示される。
【０００８】ディジタル制御装置１５の内部では、検出
された出力周波数が出力周波数指令設定器１５２の設定
値に一致するように周波数制御器１５３で流す電流の指
令値を決める。電流制御器１５５は、電流検出器１８の
信号をＡ／Ｄ変換器１５４で読み込み、それが電流の指
令値になるようにコンバータ・インバータの点孤角を決
める。各位相制御器１５６，１５７は決められた点孤角
で各変換器２，３のサイリスタを点弧する。得られた定
周波定電圧の電力は遮断器８を通して母線９により負荷
７に供給される。Ｆ／Ｖ変換器１２及びＡ／Ｄ変換器１
５１は高速であり、周波数の検出は高速に行われる。そ
のため出力周波数の制御も高速応答の制御が可能となっ
ている。
された出力周波数が出力周波数指令設定器１５２の設定
値に一致するように周波数制御器１５３で流す電流の指
令値を決める。電流制御器１５５は、電流検出器１８の
信号をＡ／Ｄ変換器１５４で読み込み、それが電流の指
令値になるようにコンバータ・インバータの点孤角を決
める。各位相制御器１５６，１５７は決められた点孤角
で各変換器２，３のサイリスタを点弧する。得られた定
周波定電圧の電力は遮断器８を通して母線９により負荷
７に供給される。Ｆ／Ｖ変換器１２及びＡ／Ｄ変換器１
５１は高速であり、周波数の検出は高速に行われる。そ
のため出力周波数の制御も高速応答の制御が可能となっ
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように運転され
る主機軸駆動発電装置によれば、主エンジンのパワーに
より、定周波数・定電圧の電源が得られ、省エネ・省保
守に効果がある。しかしながら、従来のシステムにおい
ては、出力周波数の制御精度に問題があった。以下、詳
細を説明する。
る主機軸駆動発電装置によれば、主エンジンのパワーに
より、定周波数・定電圧の電源が得られ、省エネ・省保
守に効果がある。しかしながら、従来のシステムにおい
ては、出力周波数の制御精度に問題があった。以下、詳
細を説明する。
【００１０】図４に示す主機軸駆動発電装置では、出力
周波数の検出にはアナログ値を用いるようになってい
る。アナログの周波数検出は高速の検出ができるという
メリットがあるが、検出信号の温度ドリフトがあり、高
精度の検出はできない。またＡ／Ｄ変換器にも温度ドリ
フトがある。検出信号の誤差は過渡特性への影響は小さ
いが、定常制御精度には大きな影響を持つ。アナログ信
号を介した検出では定常時の制御精度が得られないとい
う問題があった。
周波数の検出にはアナログ値を用いるようになってい
る。アナログの周波数検出は高速の検出ができるという
メリットがあるが、検出信号の温度ドリフトがあり、高
精度の検出はできない。またＡ／Ｄ変換器にも温度ドリ
フトがある。検出信号の誤差は過渡特性への影響は小さ
いが、定常制御精度には大きな影響を持つ。アナログ信
号を介した検出では定常時の制御精度が得られないとい
う問題があった。
【００１１】また、カウンタ１３による信号を用いて出
力周波数検出をディジタル化すれば検出精度は得られる
が、アナログ検出並の高速・高分解能の信号とするため
には、歯車の歯数を何十倍にも増やす必要があり、現実
的ではなかった。
力周波数検出をディジタル化すれば検出精度は得られる
が、アナログ検出並の高速・高分解能の信号とするため
には、歯車の歯数を何十倍にも増やす必要があり、現実
的ではなかった。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は高速で，高精度の周波数検出が可能で、
かつ高速応答・高精度の出力周波数制御が可能な主機軸
駆動発電装置の制御装置を提供することにある。
で、その目的は高速で，高精度の周波数検出が可能で、
かつ高速応答・高精度の出力周波数制御が可能な主機軸
駆動発電装置の制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、船舶の主エンジンによって駆
動される軸発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換
するコンバータと、前記コンバータの直流出力を交流に
変換するインバータと、前記インバータ及び負荷に無効
電力を供給する同期調相機と、前記同期調相機の周波数
が所定の値になるように前記軸発電機の出力電流指令値
を演算する周波数制御器と、前記出力電流指令値に出力
電流が一致するよう前記コンバータ及びインバータの点
孤角を制御する電流制御器よりなる主機軸駆動発電装置
において、ディジタル値で周波数を検出する第１の周波
数検出手段と、アナログ値で周波数を検出する第２の周
波数検出手段を設け、前記第１の周波数検出手段からの
信号は低域通過フィルタを通し、前記第２の周波数検出
手段からの信号は広域通過フィルタを通し、両者を加算
して周波数検出信号とし、この周波数検出信号を前記周
波数制御器に与えることを特徴とする
に、本発明の請求項１は、船舶の主エンジンによって駆
動される軸発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換
するコンバータと、前記コンバータの直流出力を交流に
変換するインバータと、前記インバータ及び負荷に無効
電力を供給する同期調相機と、前記同期調相機の周波数
が所定の値になるように前記軸発電機の出力電流指令値
を演算する周波数制御器と、前記出力電流指令値に出力
電流が一致するよう前記コンバータ及びインバータの点
孤角を制御する電流制御器よりなる主機軸駆動発電装置
において、ディジタル値で周波数を検出する第１の周波
数検出手段と、アナログ値で周波数を検出する第２の周
波数検出手段を設け、前記第１の周波数検出手段からの
信号は低域通過フィルタを通し、前記第２の周波数検出
手段からの信号は広域通過フィルタを通し、両者を加算
して周波数検出信号とし、この周波数検出信号を前記周
波数制御器に与えることを特徴とする
【００１４】
【作用】本発明によれば、軸発電機の出力周波数の検出
が高速かつ高精度に行え、高速応答・高精度の出力周波
数制御が実現できる。
が高速かつ高精度に行え、高速応答・高精度の出力周波
数制御が実現できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
る。
【００１６】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。本実施例が既に説明した図４の従来例である主機軸
駆動発電装置の周波数制御装置と異なる構成は、信号合
成器１５８を設けた点であり、その他の構成は同一であ
るので、同一構成部分には同一符号を付して、その説明
は省略する。
る。本実施例が既に説明した図４の従来例である主機軸
駆動発電装置の周波数制御装置と異なる構成は、信号合
成器１５８を設けた点であり、その他の構成は同一であ
るので、同一構成部分には同一符号を付して、その説明
は省略する。
【００１７】そこで、先ず信号合成器１５８を図２のブ
ロック図で説明する。
ロック図で説明する。
【００１８】図２に示すように、信号合成器１５８はロ
ーパスフィルタ２００，ハイパスフィルタ２０１，加算
器２０２より構成されている。同図においてＴｃはフィ
ルタ時定数を、Ｓは微分演算子を表す。図では説明の簡
単化のために独立した要素で示しているが、信号合成器
１５８もディジタル制御器１５中の他の要素と同じよう
にソフトウェアで処理されるものである。
ーパスフィルタ２００，ハイパスフィルタ２０１，加算
器２０２より構成されている。同図においてＴｃはフィ
ルタ時定数を、Ｓは微分演算子を表す。図では説明の簡
単化のために独立した要素で示しているが、信号合成器
１５８もディジタル制御器１５中の他の要素と同じよう
にソフトウェアで処理されるものである。
【００１９】次に、本実施例の作用を図１と図２と信号
合成器１５８中の各信号・要素の周波数−ゲイン特性図
を示す図３について説明する。
合成器１５８中の各信号・要素の周波数−ゲイン特性図
を示す図３について説明する。
【００２０】カウンタからのディジタル値による周波数
検出信号は、図３（Ａ）に示すような検出精度はよいが
低域の周波数特性しか持たない信号である。またＦ／Ｖ
変換器からのアナログ値をディジタル値に変換した周波
数検出信号は、図３（Ｂ）のように高域の周波数特性ま
で良好であるが、前述したように低域で誤差が大きい信
号である。これに対し図３（Ａ）の信号には図３（Ｃ）
に示す特性のローパスフィルタ２００を、図３（Ｂ）の
信号に対しては図３（Ｄ）に示す特性のハイパスフィル
タ２０１をかけ、その後加算器２０２により合成すれ
ば、図３（Ｅ）に示す最終の速度検出信号が得られる。
検出信号は、図３（Ａ）に示すような検出精度はよいが
低域の周波数特性しか持たない信号である。またＦ／Ｖ
変換器からのアナログ値をディジタル値に変換した周波
数検出信号は、図３（Ｂ）のように高域の周波数特性ま
で良好であるが、前述したように低域で誤差が大きい信
号である。これに対し図３（Ａ）の信号には図３（Ｃ）
に示す特性のローパスフィルタ２００を、図３（Ｂ）の
信号に対しては図３（Ｄ）に示す特性のハイパスフィル
タ２０１をかけ、その後加算器２０２により合成すれ
ば、図３（Ｅ）に示す最終の速度検出信号が得られる。
【００２１】図１に示すように、この信号（Ｅ）により
周波数制御を行う。信号（Ｅ）は、低域で誤差が小さい
ため、周波数制御の定常誤差は発生しない。高域のゲイ
ンも十分あるので、制御ゲインを上げて高速応答の制御
ができる。高域で多少の誤差を持つが、過渡的に誤差分
だけ制御ゲインが変化するだけであり問題はない。従っ
て、高速応答で高精度の周波数制御を実現できる。
周波数制御を行う。信号（Ｅ）は、低域で誤差が小さい
ため、周波数制御の定常誤差は発生しない。高域のゲイ
ンも十分あるので、制御ゲインを上げて高速応答の制御
ができる。高域で多少の誤差を持つが、過渡的に誤差分
だけ制御ゲインが変化するだけであり問題はない。従っ
て、高速応答で高精度の周波数制御を実現できる。
【００２２】なお、上記実施例ではディジタル値の周波
数信号をカウンタから直接に取り込む方式について示し
たが、シリアルデータ伝送等の手段により取り込む方法
でもよい。また、ディジタル値の周波数検出手段として
カウンタを例に上げて説明したが、これに限るものでは
なくパルスの周期を計測し、その逆数をとって周波数と
する方式でも、上記実施例と同様の効果を有する。その
場合、逆数演算は検出器でなく、ディジタル制御器中で
行う方式もある。周波数に比例したパルスを発生するの
も、歯車とパルスセンサーの組み合わせではなく、出力
電圧にＰＬＬをかけて作ったパルス信号でもよい。アナ
ログの周波数検出器もパルスセンサーとＦ／Ｖ変換器の
構成だけでなく、タコゼネレータによるものでもよい。
数信号をカウンタから直接に取り込む方式について示し
たが、シリアルデータ伝送等の手段により取り込む方法
でもよい。また、ディジタル値の周波数検出手段として
カウンタを例に上げて説明したが、これに限るものでは
なくパルスの周期を計測し、その逆数をとって周波数と
する方式でも、上記実施例と同様の効果を有する。その
場合、逆数演算は検出器でなく、ディジタル制御器中で
行う方式もある。周波数に比例したパルスを発生するの
も、歯車とパルスセンサーの組み合わせではなく、出力
電圧にＰＬＬをかけて作ったパルス信号でもよい。アナ
ログの周波数検出器もパルスセンサーとＦ／Ｖ変換器の
構成だけでなく、タコゼネレータによるものでもよい。
【００２３】以上の説明ではディジタル制御器の中の各
要素をソフトウェアによる方式について述べたが、独立
のディジタルハードウェアによる方式でも実現できるこ
とは勿論である。
要素をソフトウェアによる方式について述べたが、独立
のディジタルハードウェアによる方式でも実現できるこ
とは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速で・高精度の周波数検出が可能で、高速応答・高精
度の出力周波数制御を実現できるという効果を奏する。
高速で・高精度の周波数検出が可能で、高速応答・高精
度の出力周波数制御を実現できるという効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例のブロック図。
【図２】図１の信号合成器の詳細ブロック図。
【図３】図１における各信号の周波数−ゲイン特性図。
【図４】従来の主機軸駆動発電装置の周波数制御装置の
一例を示すブロック図。
一例を示すブロック図。
１…軸発電機、２…コンバータ、３…インバータ、４…
同期調相機、５…主エンジン、６…プロペラ、７…負
荷、８…遮断器、９…母線、１０…歯車、１１…パルス
センサー、１２…Ｆ／Ｖ変換器、１３…カウンタ、１５
…ディジタル制御装置、１８…電流検出器、１５１…第
１のＡ／Ｄ変換器、１５２…出力周波数指令設定器、１
５３…周波数制御器、１５４…第２のＡ／Ｄ変換器、１
５５…インバータ３・コンバータ２の点孤角指令値を演
算する電流制御器、１５６…コンバータ２の位相制御
器、１５７…インバータ３の位相制御器、１５８…信号
合成器、２００…ローパスフィルタ、２０１…ハイパス
フィルタ、２０２…加算器。
同期調相機、５…主エンジン、６…プロペラ、７…負
荷、８…遮断器、９…母線、１０…歯車、１１…パルス
センサー、１２…Ｆ／Ｖ変換器、１３…カウンタ、１５
…ディジタル制御装置、１８…電流検出器、１５１…第
１のＡ／Ｄ変換器、１５２…出力周波数指令設定器、１
５３…周波数制御器、１５４…第２のＡ／Ｄ変換器、１
５５…インバータ３・コンバータ２の点孤角指令値を演
算する電流制御器、１５６…コンバータ２の位相制御
器、１５７…インバータ３の位相制御器、１５８…信号
合成器、２００…ローパスフィルタ、２０１…ハイパス
フィルタ、２０２…加算器。
Claims (1)
- 【請求項１】 船舶の主エンジンによって駆動される軸
発電機と、前記軸発電機の出力を直流に変換するコンバ
ータと、前記コンバータの直流出力を交流に変換するイ
ンバータと、前記インバータ及び負荷に無効電力を供給
する同期調相機と、前記同期調相機の周波数が所定の値
になるように前記軸発電機の出力電流指令値を演算する
周波数制御器と、前記出力電流指令値に出力電流が一致
するよう前記コンバータ及びインバータの点孤角を制御
する電流制御器よりなる主機軸駆動発電装置において、
ディジタル値で周波数を検出する第１の周波数検出手段
と、アナログ値で周波数を検出する第２の周波数検出手
段を設け、前記第１の周波数検出手段からの信号は低域
通過フィルタを通し、前記第２の周波数検出手段からの
信号は広域通過フィルタを通し、両者を加算して周波数
検出信号とし、この周波数検出信号を前記周波数制御器
に与えることを特徴とする主機軸駆動発電装置の周波数
制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219898A JP2610585B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 主機軸駆動発電装置の周波数制御装置 |
| KR1019950002523A KR0166411B1 (ko) | 1994-09-14 | 1995-02-11 | 주기축 구동발전장치의 주파수 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219898A JP2610585B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 主機軸駆動発電装置の周波数制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1995
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