JPS59223599A - 船舶の主機駆動発電システム - 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】 特に他励静止インバータ式の主機，・駆動発電／ステム
を装備した船で、尚該発電システムを使用しないときに
、これを無整流子電動機／ステムに流用することにより
船内の特定の負荷を１１．ｕ動しイ１）るようにした主
機駆動発電機システムに関する。

第１図は従来の船舶の主機、駆動発電システムの構成を
示したものであるが、これを簡単に説明すると、主機１
にはこれにより駆動されて交流出力を発生する主機駆動
発電機２が連結されていて、この主機駆動発電機２の交
流出力は電力変換装置３に入力されている。電力変換装
置３はサイリスクコンバータ４とサイリスクインバータ
５とから成り、上記交流出力をコンバータゲ−１・ｉｉ
ｊｌｌ　１ｆｌ４１回路６及びインバータゲートＩｔｉ
制御回路Ｔからのイ８ー弓に基いて、直流／交流変換す
る。電力変換装Ｊ　３　Ｕ一コノバータ４は主機、駆動
発電機からその転流電源を与えられ又インバータ５はそ
れに接続されている同期調相機８から転流電源を与える
ようにした他励式変換器でアシ、その出力が船内負荷に
接続されている。しかして、その作動は、主機１の回転
数の変化に伴い、周波数の変化する不安定な主機駆動発
電機２の交流出力をサイリスタコンノ＜−タ４で船内負
荷の需要に応じた値の直流に変え、直流リアクトル９で
平滑化する。この平滑化した直流を一定に保たれた同期
調和機８の発生する周波数及び交流電圧をもとに、サイ
リスタインノ（−タ５を順次転流させることにより、周
波数の安定した交流電源に変換しそれを船内負荷１０に
供給する。船内負荷の要求量が変化した場合はサイリス
タコンバータ４の制御角を制御する。そして、上記供給
は主機駆動発電機２が運転しているときのみ可能である
。船が停泊中などのように主機１が停止しているとき、
換言すれば主機駆動発電機２が停止しているときには電
力供給は不可能となり、ひいては主機駆動発電システム
は無用のものとなる。

ところで、船舶にはカーゴオイルポンプ、サイドスラス
タ等、主機駆動発電システムと同時使用されない船内機
器が存在する。例えば、船が港湾に停泊し荷役を行なっ
ているとき主機、駆動今市／ステムは使用されないが、
積載される荷の積み出しにカーゴオイルポンプを使用す
る。かかるカーゴオイルポンプ等の船内機器を駆動する
ために、従来利用されていた回転機（特殊な船、特殊な
場合に装備される回転機も含め）を列挙すると凡そ次の
ようなものがある。

（（１）無整流子電動機システム、（２）サイリスタレ
オナード装置、（ニー３））ワードレオナード装置、（
（４））サイリスタ式セルビウス装置、（５））Ｍ　−
ｃ、式セルビウス゛装置、（６）クン−マー速度制御装
置、Ｃ７））巻線型電動機、（８））誘導電動機、（９
））タービン、（（１０））ディーゼルエンジン、（１
１））油圧モータ。

上記の各回転機はいずれもその負荷の特性に応じて採用
されることを考えれば、技術的には特に欠点２問題はな
い。しかし、これらは専用に設けるので本発明のごとく
主機１駆動発電システムが装　　　□備される１、１ａ
舶に於てその発電システムを上記各回転機に流用する場
合と比べると高価となる場合が多い。特に上記回転機の
うち（１）〜（６）に挙げるものはその装置自体が相当
高価となる。

しだがって、従来システムでは、主機１が停止している
時比Ｉ絞的大容量の主機駆動発電システムが遊休設備と
なって全く無用となる一方、この時使用される船内機器
の１更動源として専用の高価な回転機を別個に必要とす
ることから、設備の有効利用が図れず、設備を総１合的
に不経済なものとし又複雑化していたという欠点があっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、主機駆動発電７ステムの運転が停止
することにより遊休化する同期調和機を船内機器の、駆
動用回転機に流用して、従来必要とされていた高価な専
用の駆動用回転２機を省き、設備の有効利用と単純化を
図り、−ｊ※経済的なものとすることができる船舶の主
機１駆＠発電システムを提供するにある。

上記目的は、本発明によれば次のようにして達成される
。即ち、主機側・助発電機の周波数の変化する交流出力
を電力変換装置に入力して直流変換した後電力変換装置
の出力側に接続された向ｊυ］調和様の発生する一定の
周波数に基き転流させ安定した周波数の交流出力に変換
し、この変換された交流出力を船内負荷へ供給するよう
にした船舶の主機駆動発電システムにおいて船内負荷を
明り離すとともに上記発電機の交流出力に代えて他の交
流電源を上記電力変換装置に接続し、上記同期−１１４
相磯にロータ位置を検出する検出装置を設け、この検出
装置の信号を上記電力変換装置の制司但信−弓に加え、
上記交流電源を動力源とし電力変換装置をその演出値に
応じ制御して同期調相機のロータの回転周波数と常に同
期した交流電源を発生させ、この交流電源により上記同
期調相機を同期電動機として運転するようにしたもので
ある。

以下、本発明の好適−実施列を添付図面に従って説明す
る。

第２図は、本発明システムを説明するための装置の一例
を示す概略系統図である。

図に示すごとく、前提となる構成は、既に第１図で説明
した既存の主機駆動発電システムと全く同−であり、主
機１と、主機駆動発電機２と、交流出力側の同期調和機
８と、主機駆動発電機の交流出力及び該同期調相機８の
交流出力より転流電源を得る他励式の電力変換装置３と
を備え、ミノＪ変換装置３はサイリスタコン・く−夕４
とサイ１ノスタインバータ５とから成る。既存設備と異
なる７転は主に３点ある。第１点は、船内交流電源（一
般に４４０Ｖ３φ６０　Ｈｚ　）接続回路１１が電力変
換装置３の入力に接続され、電力変換装置３へ主機１駆
動発電槻２の交流出力以外の交流電力を入力することが
できるようになっていることである。第２点は同期調相
機８にそのロータの位置を検（記するロータ位置検出装
置１２を設け、この検出装置１２の検出信号をインノく
一タゲート制御回路７に加え、その検出値に基づいてサ
イ１スタインバ−タ５を制御するようになっている。ま
プこ、プラノく一タゲート制御回路６に同期調和機８の
速度″ｌ＋；＋１４卸のだめの信号を入力するようにな
っている。

上記第１点及び第２点で意図していることは、主機１咽
１助発電システムとして働いている場合は無負（）；１
運転となる同期調相機８をサイリスクコンバータ５と組
合わせて無整流子′１４　！ｉ功槻として適当な負荷を
１１駆動させることにあり、さらには主機駆動発電シス
テムを無整流子電動機システムとして使用することにあ
る。ここで、無整流子１に動機とは、直流Ｃに動機の整
流子の作用、即ち連；読して一定方向にトルクを発生さ
せる為の極性のリノ替を整流子の代わりに、サイリスク
等の半導体をｌ１ｌｔ’ｊ次適切にターンオン及びター
ンオフ（転流）させることにより行い、上記整流子を無
くしたもの、つ斗り無・修流子化したものを言い、更に
グラ／レス構造とする為にくし形磁極同期電動機又は回
転変圧器イ・ｊ回転界脩形同期ｒ）Ｌ動機を用いたもの
とプラノをイｊする回転界イ砿形同期電【励機又は回転
電磯子形同ｌυ］市動機を用いたものが一般的にある。

本発明で無整流子電動機という場合には、これらのいず
れのものをも」旨ず。

既存設置１ｉｆｉと異なる第３点は、主機、嚇動発電ノ
ス　　　　　１゜テムを無整流子電動機システムに切換
えるだめの切換手段を設けたことである。すなわち、図
示しない主機駆動発電システム制御盤上に、主機駆動発
電システムモード及び無整流子電動機システムモードの
切換スイッチと、無整流子電動機システムの２、タート
／ストップスイッチと、そして、図示しである速度設定
器１３とが設けられそいる。

上記切換スイッチは、無整流子電動機システムモードに
選ばれた場合、主機駆動発電機２の接続回路を断つ（図
中×印）とともに、船内負荷への給゛眠を断ち（同じく
×印）、更にインノく一タゲート制御回路７及びコンバ
ータゲート制御回路６にはロータ位置検出器１２の検出
信号及び同期調相機８の速度設定器１３による速度制御
信号が加わって、上記モードが択一的に定まる。また、
上記無整流子電動機システムのスタート／ストップスイ
ッチは、それがスタートのときは既存の同期調和機８の
始動方法を用い無整流子電動機システムを始動し、スト
ップのときはインノく一夕及びプラノ（−夕のサイリス
タ等の半導体をターンオフし無整流子電動機７ステムを
停止させる。まだ、上記速度設定器１３はこれを調節す
ることによりプラノく−タゲート制師回路６の入力信号
を可変して同機調和機８の速度を任意に変更できる機能
を有する。

上記３点以外に、主機駆動発電機システムとして使用す
る場合、無整流子電動機／ステムにより、駆動される負
荷は切り離す必要があるときは同期調相機８と負荷の間
にクラッチを設けることになることも異なる点となる。

なお、上記ロータ位置検出装置１２については、主機駆
動発電システムがその同期調相機の始動力式に電流断続
始動法及び無整流子電動機として始動する方式を採用し
ている場合は、もともと主機、駆動発電システムに含ま
れるので、これらを追加。

改造する必要はない。また、サイリスクコンバータ５の
転流による船内回路網への高調波の流出及び交流電源の
瞬時落込みを抑制するために、船内交流電＃、１４とサ
イリスクコンバータ４との間に交流リアクトルが必要な
場合には、その方がより経済的な場合は既存の交流リア
ク）・ル１５を流用する。

次に、以上の構成よりなる本装置の作動を説明する。

無整流子電動機システ、ムモードにおいては、船内交流
電源１４をサイリスタコンバータ４で直流に変換し、直
流リアクトル９で平滑化する。平滑化された直流はサイ
リスタインバータ５で同期調和機８に設けたロータ位置
検出装置１２で検出したロータ１６の界磁（Ｎ、Ｓ極）
の位置に対し電機子１７の位相が常に一定方向のトルク
を連続して発生するように順次転流される。つまり同期
調相機８のロータ１６の回転周波数と常に同期した交流
電源をサイリスタインバータ５で発生させその電源で同
期調相機８を同期電動機として運転する。回転数を変化
させたい場合は、回転数が電源電圧にほぼ比例すること
から、速度設定器１３を調節してサイリスタコンバータ
４の制御角を変更し直流電圧を変化させる。なお、同期
電動機８の界磁電流を変化させても回転数の制御が可能
なので、必要な場合は界磁電流を制御出来るようにして
もよい。

一方、主機駆動発電システムモードでは、従来の発電シ
ステムと全く同様に交流電力を発生し、船内負荷に安定
供給することになる。

つまり、本発明システムでは、主機、駆動発電システム
及び無整流子電動機システム共、供給される交流電源を
サイリスタコンバータ４に」：り一度直流に変換し、そ
の直流を主機駆動発電システムは同期調和機８の交流電
圧波形のみに準じたタイミングで、無整流子電動機シス
テムは加えて同期電動機８のロータ１６の位置を加味し
たタイミングでサイリスタインバータ５の各サイリスタ
を転流させ、前者は船内に交流電力を供給し、後者は同
期′肛動磯８を運転している。また、サイリスクコンバ
ータ４の制御角については、主機駆動発電／ステムの場
合は船内負荷の量に応じて、無整流子電動機システムの
場合は要求される回転数に応じて制御されている。

従って、サイリスタインバータ５及びサイリスクコンバ
ータ４についていえば、その制御のタイ　　　□ミング
が何に準じているかということと、その制御角の制御が
何に応じて行われているがということとが異なるのみで
、（幾能的には全く同等のことを行なっている。また、
同期調相機８ｉｄ構造上そのまま同期電動機として使え
る（尤も回転数制御範囲によっては軸付の冷却用ファン
を強制ファンに変える必要が出る場合及び負荷のトルク
特性によっては既存の同期調相機８の始動方法又は励磁
器を変える必要が出る場合もある）ことを考え合わせる
と、既に述べた主なる３点の追加又は改造を施すことで
、既存の主機駆動発電システムを、その主要構成部分は
その１−！、流用して無整流子電動′機システムとして
使用することができる。

このように、同期調和機８が同期電動機として、駆動さ
れる場合には、サイリスタインバータ５は同期電動機８
のロータ１６の位置を検出してそれに応じてサイリスタ
インバータ５のゲートを制御し、同期電動機８の界磁と
電機子の位相関係を一定にずべく同期電動機８に交流電
源を伺与する。

これらの動作は直流電動機におけるブラフと整流子の動
作と全く同一であり、しだがって無整流子１け動機の特
性は本質的に直流電動機の特性と同一となる。かかる無
整流子電動機は、本来主機４実動発心システム用として
装備した装置を流用するので比１咬的犬容量であり、寸
プ乙すイリスタコンバータ４の制御角の制御により回転
数が容易に変えられるので回転数制御の必要な大容量負
荷に使用するのが効果的となる。通常の船舶における具
体例としては、既述しだカーゴオイルポツプ、サイトス
ラスタ等が効果的な対象機と考えられる。なお、本然整
流子電動機システムで代替される、本来専用に必要とさ
れていた回転機の種類、゛容量等により効−果が異なる
こと、より効果の大きい対象機が潜在している可能性が
あること、及び特殊船等に効果的な対象機が見い出せる
可能性があることから対象機は限定されない。

以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）既存の主機駆動発電システムに変更を加えること
により無整流子電動機システムとして使用することがで
きるので、主機が停止して発電機が遊休化している場合
に船内機器の４駆動用回転磯として有効に利用すること
ができる。

（２）主機駆動発電機システム針流用して駆動用回転機
として利用できるので、従来船内機器の駆動用として専
用に設けていた回転機が不用となシ、設備の有効利用が
図れ頗る経済的である。

（３）電力変換装置の制御により同機調和機の回転数が
変えられるので、速度制御が容易で、しかも精度〃Ｓ高
い。

（４）既存の主機駆動発電システムの要部をそのま捷流
用するたけなので、本来の主機駆動発電システムの機能
は損なわれず、従来と同様に船内負荷への給電が可能で
ある。

（５）既存の主機駆動発電システムに加える変更は僅か
であるので製造が容易で製造費が低床である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の主機駆動発電システムを示す概略構成図
、第２図は本発明に係る船舶の主機、駆動発電システム
の好適一実施例を示す！概略構成図でを）る。 なお、図中２は主機駆動発電機、３は電力変換装置、８
は同期調相機、１ｏは船内負荷、１２はロータ位置検出
装置、１４は交流電源の例示である船内交流電源である
。 特許　出　願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理
士　絹　谷　信　雄 １゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主機、駆動発電機の交流出力を電力変換装置に入力し直
   流に変換した後電力変換装置の出力側に接１読された同
   期調相機の周波数に基き転流させ交流出力に変換し、船
   内負荷へ供給するようにした船舶の主機駆動発電システ
   ムにおいて、船内負荷を切り離すとともに上記発電機の
   交流出力に代えて交流電源を上記電力変換装置に接続し
   、上記同１ｔｌＪ調和機にロータ位置を検出するロータ
   位置検出装置を設け、この検出装置め検＋Ｈａｃｔ号を
   上記電力変換装置の制御信号に加え、上記交流′ｄＩ源
   を動力源とし電力変換装置を検出イ呂号に応じ制御して
   同期調相機のロータの回転周波数と常に同期した交流電
   力を発生させ、この交流電力により上記同期調相機を同
   期電動機として１重転するようにしたことを特徴とする
   船舶の主（幾、’、！に動冗電７ステム。