KR20230103339A - Automatic power factor compensation system and method for ships using a shaft generator - Google Patents

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KR20230103339A KR1020210194157A KR20210194157A KR20230103339A KR 20230103339 A KR20230103339 A KR 20230103339A KR 1020210194157 A KR1020210194157 A KR 1020210194157A KR 20210194157 A KR20210194157 A KR 20210194157A KR 20230103339 A KR20230103339 A KR 20230103339A
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Abstract

Disclosed are an automatic power factor compensation system and method for a ship using a shaft generator, which may enhance the convenience and safety of the operation of the ship. The automatic power factor compensation system for a ship using a shaft generator according to the present invention comprises: a main engine which generates propulsion power of a ship; a generator engine which produces electricity required in the ship; a shaft generator which performs generation by using a rotational force of a shaft that transmits power of the main engine to a propeller; and a shaft generator drive which converts the electricity produced by the shaft generator into a fixed frequency and then supplies the same to an electrical power system of the ship. The shaft generator drive is connected to the generator engine and is operated in a power factor compensation mode that compensates for reactive power when the shaft generator cannot be operated for electricity production.

Description

축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템 및 방법 {Automatic power factor compensation system and method for ships using a shaft generator}Automatic power factor compensation system and method for ships using a shaft generator {Automatic power factor compensation system and method for ships using a shaft generator}

본 발명은 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인엔진의 RPM에 따라 축발전기의 PFC 모드(역률 보상 모드)를 자동으로 개시/중단하고 전력 계통의 역률을 자동으로 보상하도록 구성되는, 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic power factor correction system and method for a ship using a shaft generator, and more particularly, automatically starts/stops the PFC mode (power factor correction mode) of the shaft generator according to the RPM of the main engine and It relates to an automatic power factor correction system and method for a ship using a shaft generator configured to automatically compensate for the power factor.

최근 친환경 정책에 따라 대형 상선에서 메인엔진(main Engine)의 샤프트에 설치되는 축발전기(shaft generator)의 적용이 점차 확대되는 추세이다.In accordance with recent eco-friendly policies, the application of a shaft generator installed on the shaft of a main engine in large merchant ships is gradually expanding.

축발전기는 메인엔진의 잉여 동력을 인출하여 전력을 생산하는 발전기로서 기능하는 PTO(Power Take Off) 모드와 메인엔진에 추가적인 동력을 인가하는 모터로서 기능하는 PTI(Power Take In) 모드 외에도 전력변환기인 컨버터를 활용하여 역률을 보상하는 PFC(Power Factor Compensation) 모드로서 운전될 수 있다.In addition to the PTO (Power Take Off) mode that functions as a generator that draws out surplus power from the main engine and produces power, and the PTI (Power Take In) mode that functions as a motor that supplies additional power to the main engine, the shaft generator is a power converter. It can be operated as a Power Factor Compensation (PFC) mode that compensates the power factor by utilizing a converter.

통상적으로 선박은 선박의 부하에 따른 고정 역률로 발전기엔진을 운전하여 선내 전력 수요처에 전기를 공급하고, 발전기엔진의 역률 개선(역률 보상)이 필요할 시에는 오퍼레이터가 직접 본선 역률을 확인하여 축발전기드라이브의 컨버터 단에 수동으로 신호를 입력하는 방식으로 역률 제어를 실시하고 있다.Normally, a ship operates a generator engine with a fixed power factor according to the load of the ship to supply electricity to the power demanders on board, and when it is necessary to improve the power factor of the generator engine (power factor compensation), the operator directly checks the power factor of the main line to drive the shaft generator Power factor control is implemented by manually inputting a signal to the converter stage.

그런데 상기와 같은 종래의 방식은 축발전기의 PFC 기능을 오퍼레이터가 직접 수동으로 제어하는 것으로서 사용에 불편함이 크고 실제 사용 빈도 또한 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the conventional method as described above, the operator directly and manually controls the PFC function of the axial generator, which is inconvenient for use and has a problem in that the frequency of actual use is also low.

또한, 종래의 방식은 오퍼레이터가 선박 배전반의 로컬 게이지(local guage)의 역률값을 직접 확인하면서 제어가 이루어지기에 선박의 부하 변동에 대한 빠른 대응이 불가하다는 단점도 있다.In addition, the conventional method has a disadvantage in that it is impossible to quickly respond to changes in the load of the ship because control is performed while the operator directly checks the power factor value of the local gauge of the ship's switchboard.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축발전기의 PFC 기능 사용시 선박의 운항 속도 및 전력 상태에 따라 자동으로 역률을 개선하는 로직을 선박 전력관리시스템(PMS: Power Management System)에 구현함으로써 선박의 부하 변동에 대하여 빠른 대응이 가능하고 운전 편의성 및 안정성을 현저히 향상시킬 수 있는, 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above conventional problems, and when using the PFC function of a shaft generator, a logic that automatically improves the power factor according to the ship's operating speed and power state is added to the ship's power management system (PMS). An object of the present invention is to provide an automatic power factor correction system and method for a ship using a shaft generator, which can respond quickly to changes in the load of the ship and significantly improve driving convenience and stability.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 추진 동력을 발생시키는 메인엔진; 상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 발전기엔진; 상기 메인엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 샤프트의 회전력을 이용하여 발전하는 축발전기; 및 상기 축발전기에 의해 생산된 전력을 고정 주파수로 변환하여 상기 선박의 전력 계통에 공급하기 위한 축발전기드라이브;를 포함하고, 상기 축발전기드라이브는 상기 발전기엔진과 연결되어 상기 축발전기가 전력 생산을 위해 가동될 수 없을 시 상기 발전기엔진의 무효전력을 보상하는 역률 보상(Power Factor Compensation) 모드로 운전되는 것을 특징으로 하는, 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, the main engine for generating the propulsion power of the ship; A generator engine for generating power required in the ship; A shaft generator that generates power by using the rotational force of a shaft that transmits the power of the main engine to the propeller; And a shaft generator drive for converting the power produced by the shaft generator into a fixed frequency and supplying it to the power system of the ship, wherein the shaft generator drive is connected to the generator engine so that the shaft generator generates power. An automatic power factor compensation system for a ship using a shaft generator may be provided, characterized in that it operates in a power factor compensation mode that compensates for the reactive power of the generator engine when it cannot be operated for the purpose.

본 발명의 일 측면에 따른 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템은, 상기 메인엔진의 RPM 및 상기 발전기엔진의 역률값에 관한 정보를 수집하고 수집된 정보를 토대로 상기 축발전기 및 상기 축발전기드라이브의 동작을 자동으로 제어하는 전력관리시스템(Power Management System)을 더 포함할 수 있다.An automatic power factor correction system for a ship using a shaft generator according to an aspect of the present invention collects information on the RPM of the main engine and the power factor value of the generator engine, and based on the collected information, the shaft generator and the shaft generator A power management system that automatically controls the operation of the drive may be further included.

상기 전력관리시스템은 상기 메인엔진의 RPM 구간별로 상기 축발전기의 운전 가능 구간과 운전 불가능 구간을 구분하여, 상기 메인엔진의 RPM이 상기 축발전기의 운전 가능 구간에 돌입하는 경우 상기 축발전기의 다른 동작을 멈추고 동력 인출(Power take Off) 모드로 운전되도록 제어하고, 상기 메인엔진의 RPM이 상기 축발전기의 운전 불가능 구간에 돌입하는 경우에는 상기 축발전기의 다른 동작을 멈추고 역률 보상 모드로 운전되도록 제어할 수 있다.The power management system distinguishes between an operable section and an inoperable section of the shaft generator for each RPM section of the main engine, and when the RPM of the main engine enters the operable section of the shaft generator, other operations of the shaft generator and control to stop and operate in power take-off mode, and stop other operations of the shaft generator and control to operate in power factor correction mode when the RPM of the main engine enters the non-operable section of the shaft generator. can

상기 축발전기가 역률 보상 모드로 운전될 시, 상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브 내에 구비되는 컨버터의 커패시터 성분을 조절하는 신호를 보내어 상기 발전기엔진의 무효전류를 보상하도록 제어할 수 있다.When the shaft generator is operated in the power factor correction mode, the power management system may send a signal for adjusting a capacitor component of a converter included in the shaft generator drive to compensate for the reactive current of the generator engine.

상기 발전기엔진이 복수대로 마련되어 상기 축발전기드라이브에 연결되는 경우, 상기 전력관리시스템은 상기 복수의 발전기엔진 중에서 역률값이 가장 높은 발전기엔진의 역률값이 타겟 역률값이 될 때까지 역률 보상 제어를 실시할 수 있다.When a plurality of generator engines are provided and connected to the shaft generator drive, the power management system performs power factor correction control until the power factor value of the generator engine having the highest power factor value among the plurality of generator engines reaches the target power factor value. can do.

상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브로부터 현재 보상 중인 무효전류값에 관한 정보를 실시간으로 더 수집하고, 보상 중인 무효전류값이 최대 보상값을 넘지 않도록 제어할 수 있다.The power management system may further collect information on the reactive current value being compensated in real time from the axis generator drive and control the reactive current value being compensated not to exceed a maximum compensation value.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 추진 동력을 발생시키는 메인엔진과, 상기 메인엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 샤프트의 회전력을 이용하여 발전하는 축발전기, 상기 축발전기에 의해 생산된 전력을 고정 주파수로 변환하여 상기 선박의 전력 계통에 공급하기 위한 축발전기드라이브, 그리고 상기 선박 내에 필요한 전력 생산을 위해 설치되되 무효전력을 보상받기 위하여 상기 축발전기드라이브와 연결되는 발전기엔진을 포함하는 선박의 역률 보상 방법에 있어서, 상기 메인엔진의 RPM 및 상기 발전기엔진의 역률값을 포함하는 정보를 수집하는 단계; 상기 메인엔진의 RPM 구간에 따라 상기 축발전기가 동력 인출(Power Take Off) 모드 및 역률 보상(Power Factor Compensation) 모드 중 어느 하나의 운전모드로 운전되도록 제어하는 단계; 및 상기 축발전기의 역률 보상 모드 동작시, 상기 선박 내에 구비되는 전력관리시스템의 제어에 의해 상기 축발전기드라이브 내에 구비되는 컨버터의 커패시터 성분을 조절하여 상기 발전기엔진의 무효전력을 보상하는 단계;를 포함하는, 축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a main engine for generating propulsion power of a ship, and a shaft generator for generating power using rotational force of a shaft for transmitting power of the main engine to a propeller, the A shaft generator drive for converting the power produced by the shaft generator into a fixed frequency and supplying it to the power system of the ship, and a shaft generator drive installed to generate power required in the ship but connected to the shaft generator drive to compensate for the reactive power A power factor correction method for a ship including a generator engine, comprising: collecting information including RPM of the main engine and power factor value of the generator engine; Controlling the shaft generator to be operated in one of a power take off mode and a power factor compensation mode according to an RPM section of the main engine; and compensating for reactive power of the generator engine by adjusting a capacitor component of a converter provided in the shaft generator drive under the control of a power management system provided in the ship when the shaft generator operates in a power factor correction mode. A method for automatic power factor correction of a ship using an axial generator may be provided.

상기 전력관리시스템은 실시간으로 수집되는 상기 메인엔진의 RPM값 정보를 기반으로 상기 축발전기의 운전모드를 명령하는 신호를 자동으로 전송하고, 실시간으로 수집되는 상기 발전기엔진의 역률값 정보를 기반으로 상기 커패시터 성분을 조절하는 신호를 자동으로 전송할 수 있다.The power management system automatically transmits a signal instructing the operation mode of the shaft generator based on the RPM value information of the main engine collected in real time, and based on the power factor value information of the generator engine collected in real time. A signal that adjusts the capacitor component can be automatically transmitted.

상기 축발전기의 역률 보상 모드 동작시, 상기 전력관리시스템은 상기 축발전기가 동력 인출 모드로 운전되지 않도록 인터록을 걸 수 있다.When the power factor correction mode of the shaft generator operates, the power management system may apply an interlock so that the shaft generator does not operate in the power take-off mode.

상기 발전기엔진이 복수대로 마련되는 경우, 상기 전력관리시스템은 상기 복수의 발전기엔진 중에서 역률값이 가장 높은 발전기엔진의 역률값이 타겟 역률값이 될 때까지 역률 보상 제어를 실시할 수 있다.When a plurality of generator engines are provided, the power management system may perform power factor correction control until the power factor value of the generator engine having the highest power factor value among the plurality of generator engines becomes a target power factor value.

상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브로부터 현재 보상 중인 무효전류값에 관한 정보를 실시간으로 더 수집하고, 보상 중인 무효전류값이 최대 보상값을 넘지 않도록 제어할 수 있다.The power management system may further collect information on the reactive current value being compensated in real time from the axis generator drive and control the reactive current value being compensated not to exceed a maximum compensation value.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 선박에 구비되는 축발전기를 운용함에 있어서, 전력관리시스템의 자동 제어에 따른 최적의 역률 보상 운전이 가능하고, 선박의 부하 변동에 대하여도 빠른 대응이 가능하여, 궁극적으로는 선박 운항의 편의성 및 안전성이 증대되는 효과가 도모될 수 있다.According to the present invention as described above, in operating the shaft generator provided in the ship, it is possible to operate the optimal power factor correction according to the automatic control of the power management system, and it is possible to respond quickly to the change in the load of the ship. As a result, the effect of increasing the convenience and safety of ship operation can be achieved.

본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood from the description below.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 자동 역률 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 메인엔진의 RPM 구간에 따른 축발전기의 정격출력용량을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic configuration diagram of an automatic power factor correction system for a ship according to the present invention.
2 is a graph showing the rated output capacity of the shaft generator according to the RPM section of the main engine.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적 및 효과를 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조해야 한다.In order to fully understand the present invention and the operational advantages of the present invention and the objects and effects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Matters represented in the drawings accompanying this specification may be somewhat different from the form actually implemented as a schematic drawing to easily explain the embodiments of the present invention, and the size of each component shown in the drawings is for explanation. They may be exaggerated or reduced and are not meant to be of actual size.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, terms used in this specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. For example, in the present specification, 'including' a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components unless otherwise stated.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.In addition, it should be understood that saying that a component is 'connected' to another component includes a direct connection as well as an indirect connection, and another component may exist between the two components. Singular expressions may be interpreted as including plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Embodiments described below are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited thereby.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 자동 역률 보상 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 메인엔진의 RPM 구간에 따른 축발전기의 정격출력용량을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram of an automatic power factor correction system for a ship according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the rated output capacity of a shaft generator according to the RPM section of the main engine.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 선박에는, 선박의 추진 동력을 발생시키는 메인엔진(10)과, 메인엔진(10)의 동력을 프로펠러(P)로 전달하는 샤프트(S)의 회전력을 이용하여 발전하는 축발전기(20), 그리고 선내 필요한 전력을 생산하기 위한 복수의 발전기엔진(30)이 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the ship according to the present invention uses a main engine 10 that generates propulsion power of the ship and a rotational force of a shaft S that transmits the power of the main engine 10 to a propeller P. A shaft generator 20 that generates power by doing so, and a plurality of generator engines 30 for generating necessary power in the ship may be provided.

메인엔진(10)은 오일유(HFO, MDO 등) 및/또는 연료가스(LNG, LPG 등) 등의 연료를 연소시켜 동력을 얻을 수 있는 내연기관으로서, 예컨대 ME-GI 엔진(MAN Electronic-Gas Injection Engine)과 같은 2행정 추진용 엔진으로 마련될 수 있다.The main engine 10 is an internal combustion engine capable of obtaining power by burning fuel such as oil oil (HFO, MDO, etc.) and/or fuel gas (LNG, LPG, etc.), for example, an ME-GI engine (MAN Electronic-Gas Injection Engine) can be provided as a two-stroke propulsion engine.

메인엔진(10)은 샤프트(S)를 통해 선박의 선미에 설치된 프로펠러(P)와 연결되며, 메인엔진(10) 내부에서 피스톤의 왕복운동시 발생하는 샤프트(S)의 회전력이 프로펠러(P)로 전달되어 선박이 추진하게 된다.The main engine 10 is connected to the propeller P installed at the stern of the ship through the shaft S, and the rotational force of the shaft S generated when the piston reciprocates inside the main engine 10 propeller P is transmitted to the ship to propel it.

축발전기(20)는 상기 샤프트(S)에 기계적으로 결합되어 메인엔진(10)의 동력 중 선박의 추진에 사용되고 남는 잉여 동력으로 전력을 생산하는 일종의 동력인출장치(PTO: Power Take Off)이다. 축발전기(20)는 메인엔진(10)으로부터 프로펠러(P)로 공급되는 동력의 일부를 인출하여 전력을 생산할 수 있고, 선박이 정박 중인 경우에는 메인엔진(10)의 동력을 고스란히 전력 생산에 이용할 수도 있다.The shaft generator 20 is a kind of power take-off (PTO) that is mechanically coupled to the shaft S and produces power with surplus power used for propulsion of the ship among the power of the main engine 10. The shaft generator 20 can produce electric power by extracting some of the power supplied to the propeller P from the main engine 10, and when the ship is at anchor, the power of the main engine 10 can be used for electric power generation. may be

축발전기(20)는 축발전기드라이브(Shaft Generator Drive, SGD)를 통해 배전반(Switchboard, SWBD)과 연결될 수 있다. 배전반(SWBD)은 축발전기(20)에서 생산되는 전력을 선내 각종 전력 수요처로 분배하여 공급한다. 여기서 축발전기드라이브(SGD)는 가변주파수드라이브(VFD: Variable Frequency Drive)와 같은 전력변환장치일 수 있다.The shaft generator 20 may be connected to a switchboard (SWBD) through a shaft generator drive (SGD). The switchboard (SWBD) distributes and supplies the power produced by the storage generator 20 to various power demanders in the ship. Here, the shaft generator drive (SGD) may be a power converter such as a variable frequency drive (VFD).

축발전기드라이브(SGD)는, 축발전기(20)에서 생산된 전기를 교류에서 직류로 변환하는 AC/DC 컨버터, 직류로 변환된 전기를 다시 교류로 변환하는 DC/AC 컨버터, AC/DC 컨버터와 DC/AC 컨버터 사이를 연결하는 DC 링크 및 L-C 필터 등으로 구성될 수 있다.The shaft generator drive (SGD) includes an AC/DC converter that converts the electricity produced by the shaft generator 20 from alternating current to direct current, a DC/AC converter that converts the electricity converted to direct current back into alternating current, and an AC/DC converter. It can be composed of a DC link and an L-C filter that connects DC/AC converters.

발전기엔진(30)은 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급하기 위한 내연기관으로서, DFDG(Dual Fuel Diesel Generator), DFGE(Dual Fuel GEnerator) 등과 같은 일반적인 4행정 발전용 엔진으로 마련될 수 있다. 발전기엔진(30)은 선내 전력 수요량에 따라 복수대로 구비될 수 있다.The generator engine 30 is an internal combustion engine for producing and supplying power required by the ship, and may be provided with a general 4-stroke power generation engine such as a Dual Fuel Diesel Generator (DFDG) and a Dual Fuel GEnerator (DFGE). A plurality of generator engines 30 may be provided according to the power demand in the ship.

축발전기(20) 및 발전기엔진(30)에서 생산되는 전기는 배전반(SWBD)을 통해 선박 내 각종 전력 수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급된다.Electricity produced by the shaft generator 20 and the generator engine 30 is supplied to various power demanders (various electrical equipment, power storage devices, etc.) in the ship through a switchboard (SWBD).

또한, 본 발명의 선박에는 선내 전력수요를 파악하고 이를 기반으로 축발전기(20) 및 발전기엔진(30)의 운전 상태(예컨대, 운전 출력 등)를 제어하는 전력관리시스템(Power Management System, PMS)이 구비될 수 있다. 전력관리시스템(PMS)은 메인엔진(10)으로부터 제공받는 데이터 및 선내 전력수요에 관한 정보와 연계하여 축발전기(20) 및 발전기엔진(30)의 제어를 수행할 수 있다.In addition, in the ship of the present invention, a power management system (Power Management System, PMS) that identifies the demand for power on board and controls the operating state (eg, operating output, etc.) of the shaft generator 20 and the generator engine 30 based on this may be provided. The power management system (PMS) may control the shaft generator 20 and the generator engine 30 in association with data received from the main engine 10 and information on power demand in the ship.

한편, 본 발명의 축발전기(20)는 메인엔진(10)의 잉여 동력을 인출하여 전력을 생산하는 발전기로서 기능하는 'PTO 모드'와 메인엔진(10)에 추가적인 동력을 인가하는 모터로서 기능하는 'PTI 모드'로 동작할 수 있을 뿐만 아니라, 축발전기(20)에 연결되는 축발전기드라이브(SGD) 내부의 컨버터를 활용하여 역률을 보상하는 'PFC 모드'로서 운전될 수 있다.On the other hand, the shaft generator 20 of the present invention functions as a 'PTO mode' functioning as a generator for generating power by drawing out surplus power of the main engine 10 and as a motor for applying additional power to the main engine 10 Functioning as Not only can it operate in 'PTI mode', but it can also operate in 'PFC mode' that compensates the power factor by utilizing the converter inside the shaft generator drive (SGD) connected to the shaft generator 20.

'PFC 모드'는 발전기엔진(30)이 운전되는 조건에서 축발전기(20) 자체는 상기한 발전기 또는 모터로서 동작하지 않고, 축발전기(20)와 연결되는 축발전기드라이브(SGD)의 자체 기능을 이용하여 전력 계통의 역률을 보상하는 동작 모드를 말한다. 즉, 본 발명에서 축발전기(20)가 'PFC 모드'로 동작한다고 하는 것은, 실제로는 축발전기(20)는 운전되지 않고 축발전기드라이브(SGD)만 역률 보상 기능을 위해 동작된다는 의미이다.In the 'PFC mode', the shaft generator 20 itself does not operate as the generator or motor under the condition that the generator engine 30 is operating, and the function of the shaft generator drive (SGD) connected to the shaft generator 20 is performed. It refers to an operation mode that compensates for the power factor of the power system by using That is, in the present invention, the fact that the shaft generator 20 operates in the 'PFC mode' means that the shaft generator 20 is not actually operated and only the shaft generator drive SGD is operated for the power factor correction function.

배경기술에서도 설명하였듯이, 종래에는 선내 전력 공급을 위해 운전 중인 발전기엔진의 역률을 오퍼레이터가 직접 체크하고, 역률을 수동으로 높이거나 낮춤으로써 역률 보상이 수행되었으며, 이러한 종래의 방식은 사용에 불편함이 크고 선박 내 부하 변동에 신속한 대처가 불가하다는 문제점이 있었다.As described in the background art, conventionally, power factor compensation has been performed by an operator directly checking the power factor of a generator engine in operation for power supply in a ship, and manually increasing or decreasing the power factor, and this conventional method is inconvenient to use. There was a problem that it was impossible to quickly respond to load fluctuations in the ship.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안되는 본 발명은, 선내 전력 공급을 위해 운전 중인 발전기엔진(30)의 역률 보상이 전력관리시스템(PMS)의 주관 하에 자동으로 제어됨으로써, 선박 운항의 편의성 및 안정성이 증대되고 선박의 부하 변동에 빠른 대처가 가능한 선박의 자동 역률 보상 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention, which is proposed to solve these conventional problems, is that the power factor compensation of the generator engine 30 in operation is automatically controlled under the supervision of the power management system (PMS) to supply power on board, thereby providing convenience and stability of ship operation. Its purpose is to provide an automatic power factor correction system for ships capable of rapidly coping with load variations of ships.

선박의 운항시 축발전기(20)는 메인엔진(10)에서 선박의 추진에 소모되고 남는 일부 동력을 사용하여 발전을 한다. 따라서 메인엔진(10)이 고정 속도로 운전되는 것이 아니기 때문에 축발전기(20)에서 생산되는 전력의 주파수가 일정하지 않으며, 상기한 이유로 축발전기(20)에서 생산된 전력을 고정 주파수로 전력 네트워크에 공급하기 위하여 축발전기드라이브(SGD)가 설치되는 것이다.When the ship is in operation, the shaft generator 20 generates power by using some of the remaining power consumed in the propulsion of the ship in the main engine 10. Therefore, since the main engine 10 is not operated at a fixed speed, the frequency of the power produced by the shaft generator 20 is not constant. A shaft generator drive (SGD) is installed to supply.

본 발명은 상기와 같이 축발전기(20)의 적용시 필수적으로 설치되는 축발전기드라이브(SGD)에 내장된 컨버터를 역률을 보상하는데 활용할 수 있다는 점에 착안하여 제안되는 것으로, 구체적으로는 컨버터의 커패시터(capacitor) 성분을 조절하여 운전 중인 발전기엔진(30)의 무효전력(reactive power)을 보상하도록 구성된다.The present invention is proposed based on the fact that the converter built into the shaft generator drive (SGD), which is essentially installed when applying the shaft generator 20 as described above, can be used to compensate for the power factor. Specifically, the converter's capacitor It is configured to compensate for the reactive power of the generator engine 30 in operation by adjusting the capacitor component.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 선박의 자동 역률 보상 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 선박에 구비되는 발전기엔진(30)이 축발전기드라이브(SGD)에 단독 또는 병렬로 연결되는 것을 기본 조건으로 하며, 선박 내 전력 수급을 관리하고 제어하는 전력관리시스템(PMS)에서 메인엔진(10)의 RPM에 관한 정보 및 발전기엔진(30)의 역률에 관한 정보를 수집하고 이를 토대로 축발전기(20) 및 축발전기드라이브(SGD)의 동작을 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다.More specifically, the automatic power factor correction system of a ship according to the present invention, as shown in FIG. In the power management system (PMS) that manages and controls the power supply and demand in the ship, information on the RPM of the main engine 10 and information on the power factor of the generator engine 30 are collected, and based on this, the shaft generator 20 and It may be configured to automatically control the operation of the shaft generator drive (SGD).

이하에서는 본 발명의 축발전기(20) 및 축발전기드라이브(SGD)의 동작 제어가 어떻게 수행되는지에 대하여 순차적으로 살펴본다.Hereinafter, how the operation control of the shaft generator 20 and the shaft generator drive (SGD) of the present invention is performed will be sequentially described.

1) 축발전기(Shaft Generator)의 운전 제어1) Operation control of shaft generator

본 발명에서 축발전기(20)는 메인엔진(10)의 RPM에 따라 가동이 가능한 구간과 불가능한 구간이 구분될 수 있다.In the present invention, the shaft generator 20 may be divided into an movable section and an impossible section according to the RPM of the main engine 10.

도 2를 참조하면, 축발전기(20)는 메인엔진(10)의 RPM 구간별로 적합한 출력, 즉 정격출력용량(design rating power)이 미리 설정되어 있으며, 메인엔진(10)의 운전 RPM에 따라 출력이 결정되어 운전된다.Referring to FIG. 2, the shaft generator 20 has an output suitable for each RPM section of the main engine 10, that is, a rated output capacity (design rating power) is preset, and outputs according to the operating RPM of the main engine 10. This is determined and driven.

축발전기(20)의 정격출력용량은 메인엔진(10)의 RPM 구간별로 축발전기(20)에서 낼 수 있는 출력값을 의미하는 것으로서, 메인엔진(10)의 RPM이 증가함에 따라 선형으로 증가하고 특정 RPM부터는 일정한 출력을 내도록 설계된다.The rated output capacity of the shaft generator 20 means an output value that can be generated from the shaft generator 20 for each RPM section of the main engine 10, and increases linearly as the RPM of the main engine 10 increases, and It is designed to produce constant output from RPM.

한편, 도 2에서 ①로 표시된 구간과 같이 메인엔진(10)의 RPM이 일정값(=A) 이하인 경우, 메인엔진(10)의 낮은 속도에서는 입력 전압이 낮으므로 축발전기(20)의 운전이 불가하다.On the other hand, when the RPM of the main engine 10 is less than a certain value (=A) as shown in the section indicated by ① in FIG. Impossible

그리고, 도 2에서 ③으로 표시된 구간과 같이 메인엔진(10)의 RPM이 일정값(=B)을 넘어서는 경우에도, 높은 속도에서는 엔진의 마진 부족으로 인하여 축발전기(20)의 운전이 불가하다.In addition, even when the RPM of the main engine 10 exceeds a certain value (=B) as shown in the section indicated by ③ in FIG.

즉, 도 2에서 ②로 표시된 구간만이 축발전기(20)의 정상 동작이 가능한 구간으로 볼 수 있다.That is, only the section indicated by ② in FIG. 2 can be regarded as a section in which the shaft generator 20 can operate normally.

이하에서는 상기 ① 구간을 'Working RPM 이하 구간'이라 하고, ② 구간을 'Working RPM 구간'이라 하며, ③ 구간을 'Working RPM 이상 구간'이라고 정의하여 설명을 이어나간다.Hereinafter, the section ① is referred to as a 'section below Working RPM', the section ② is referred to as a 'section at Working RPM', and the section ③ is defined as a section above 'Working RPM', and the description continues.

상기 ① 구간 및 ③ 구간에서는 선박에 설치되는 발전기엔진(30)에 의해 선박 내 전력이 공급되고, 상기 ② 구간에서는 축발전기(20)와 발전기엔진(30)의 병행 운전 또는 축발전기(20)의 단독 운전에 의해 선박 내 전력이 공급될 수 있다.In the sections ① and ③, power within the ship is supplied by the generator engine 30 installed on the ship, and in the section ②, parallel operation of the shaft generator 20 and the generator engine 30 or the use of the shaft generator 20 In-vessel power can be supplied by single operation.

본 발명은 상기와 같이 축발전기(20)의 동작이 가능한 구간과 불가능한 구간을 미리 설정하고, 전력관리시스템(PMS)에서 실시간으로 메인엔진(10)의 RPM에 관한 정보를 수집하여, 수집된 메인엔진(10)의 RPM값이 축발전기(20)의 정상 동작 구간, 즉 'Working RPM 구간'에 들어오는지를 기준으로 축발전기(20)의 운전모드를 자동으로 제어한다.As described above, the present invention sets the section in which the operation of the shaft generator 20 is possible and the section in which the operation is not possible in advance, collects information on the RPM of the main engine 10 in real time in the power management system (PMS), and collects the main The operation mode of the shaft generator 20 is automatically controlled based on whether the RPM value of the engine 10 enters the normal operation range of the shaft generator 20, that is, the 'Working RPM range'.

- Case ① : Working RPM 이하 구간- Case ① : Below Working RPM

전력관리시스템(PMS)에 의해 수집된 메인엔진(10)의 RPM값이 'Working RPM 이하 구간'에 해당하는 경우, 즉 메인엔진(10)의 RPM이 일정값(=A) 이하인 경우에는 축발전기(20)의 가동이 불가능한 것으로 판단하고 축발전기(20)의 'PFC 모드' 운전을 자동으로 개시(start)한다. 그리고 축발전기(20)가 'PTO 모드'로 운전되지 못하도록 인터록(interlock)을 건다. 여기서 인터록을 건다는 것은 축발전기(20)를 샤프트(S) 상에 기계적으로 결합시키는 클러치(clutch)를 해제시키는 것을 의미할 수 있다.If the RPM value of the main engine 10 collected by the power management system (PMS) corresponds to the 'working RPM or less section', that is, if the RPM of the main engine 10 is less than a certain value (=A), the shaft generator It is determined that operation of (20) is impossible, and 'PFC mode' operation of the shaft generator 20 is automatically started. Then, an interlock is applied to prevent the axial generator 20 from being operated in the 'PTO mode'. Here, setting the interlock may mean releasing a clutch that mechanically couples the shaft generator 20 to the shaft S.

- Case ② : Working RPM 구간- Case ② : Working RPM section

전력관리시스템(PMS)에 의해 수집된 메인엔진(10)의 RPM값이 'Working RPM 구간'에 해당하는 경우, 즉 축발전기(20)의 정상 동작 구간에서는 축발전기(20)의 'PFC 모드' 운전을 자동으로 중단(stop)하고 'PTO 모드'로서의 운전을 자동으로 개시(start)한다.When the RPM value of the main engine 10 collected by the power management system (PMS) corresponds to the 'Working RPM section', that is, in the normal operating section of the shaft generator 20, the 'PFC mode' of the shaft generator 20 It automatically stops operation and automatically starts operation as 'PTO mode'.

'PFC 모드'의 중단시, 전력관리시스템(PMS)은 축발전기드라이브(SGD)의 무효전력값이 '0'이 될 때까지 'Lower signal'을 전송(아래 설명 참고)하고, 무효전력값이 '0'이 되면 축발전기드라이브(SGD)의 가동을 멈춘다. 'PFC 모드'로 운전시 전력관리시스템(PMS)로부터 'Raise signal'을 받으면 선내 전체 무효전력이 감소함에 따라 역률이 상승하고 축발전기드라이브(SGD)가 보상하는 무효전력이 상승하게 된다. 따라서 시스템의 안전성을 고려하여 축발전기드라이브(SGD)가 보상하는 무효전력값을 '0'으로 만든 다음 장비의 가동을 멈추는 것이다.When the 'PFC mode' is interrupted, the power management system (PMS) transmits the 'Lower signal' until the reactive power value of the shaft generator drive (SGD) becomes '0' (refer to the description below), and the reactive power value is When it becomes '0', the operation of the axial generator drive (SGD) is stopped. When a 'Raise signal' is received from the power management system (PMS) during operation in 'PFC mode', the power factor rises as the total reactive power in the ship decreases, and the reactive power compensated by the shaft generator drive (SGD) rises. Therefore, considering the safety of the system, the reactive power value compensated by the axial generator drive (SGD) is set to '0' and then the operation of the equipment is stopped.

- Case ③ : Working RPM 이상 구간- Case ③ : Working RPM or higher section

전력관리시스템(PMS)에 의해 수집된 메인엔진(10)의 RPM값이 'Working RPM 이상 구간'에 해당하는 경우, 즉 메인엔진(10)의 RPM이 일정값(=B) 이상인 경우에도 축발전기(20)의 가동이 불가능하다. 이때에는 이미 전력 생산을 위해 운전되고 있는 축발전기(20)의 'PTO 모드' 운전을 자동으로 중단(stop)하고 다시 'PFC 모드'로서의 운전을 자동으로 개시(start)한다. 그리고 이와 동시에 축발전기(20)가 'PTO 모드'로 동작하지 못하도록 인터록(interlock)을 건다.If the RPM value of the main engine 10 collected by the power management system (PMS) corresponds to the 'Working RPM or more section', that is, even if the RPM of the main engine 10 is more than a certain value (=B), the shaft generator Operation of (20) is impossible. At this time, the 'PTO mode' operation of the shaft generator 20 already operated for power generation is automatically stopped and the operation in the 'PFC mode' is automatically started again. At the same time, an interlock is applied to prevent the axial generator 20 from operating in the 'PTO mode'.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 자동 역률 보상 시스템은 메인엔진(10)의 RPM값에 기반으로 하여 축발전기(20)의 가동이 불가능한 구간에서 'PFC 모드' 운전을 자동으로 개시/중단(start/stop)하도록 제어 로직이 구성됨으로써, 선박에 적용되는 축발전기(20)의 최적의 역률 보상 운전이 가능하다는 효과가 있다.As described above, the automatic power factor correction system of the ship according to the present invention automatically starts / By configuring the control logic to start/stop, there is an effect that optimal power factor correction operation of the shaft generator 20 applied to the ship is possible.

2) 축발전기의 PFC 모드 운전시 축발전기드라이브의 동작 제어 (무효전력 자동 보상)2) Operation control of the shaft generator drive during PFC mode operation of the shaft generator (automatic compensation for reactive power)

축발전기(20)의 'PFC 모드' 운전시 역률 보상을 위한 축발전기드라이브(SGD)의 동작 제어는 다음과 같이 이루어질 수 있다.Operation control of the shaft generator drive (SGD) for power factor correction during the 'PFC mode' operation of the shaft generator 20 may be performed as follows.

전력관리시스템(PMS)은 운전 중인 각 발전기엔진(30)의 역률 데이터를 수신하고, 수신된 역률값이 전력관리시스템(PMS)에 설정된 타겟 역률값과 같아질 때까지 축발전기드라이브(SGD) 측으로 'Raise/Lower signal'을 전송한다.The power management system (PMS) receives the power factor data of each generator engine 30 in operation, and the shaft generator drive (SGD) side until the received power factor value is equal to the target power factor value set in the power management system (PMS). Transmits 'Raise/Lower signal'.

이때, 전력관리시스템(PMS)에서 'Raise/Lower signal'을 전송하여 축발전기드라이브(SGD) 내에 구비되는 컨버터의 전기용량(capacitance) 성분을 조절하게 되며, 이 과정을 통하여 축발전기드라이브(SGD)에서 보상하는 무효전류(reactive current) 값이 증가/감소하여 발전기엔진(30)의 무효전력이 보상되고 선내 전체 부하의 역률이 개선될 수 있다.At this time, the power management system (PMS) transmits a 'Raise/Lower signal' to adjust the capacitance component of the converter provided in the shaft generator drive (SGD). Through this process, the shaft generator drive (SGD) As the reactive current value compensated for in is increased/decreased, the reactive power of the generator engine 30 is compensated and the power factor of the entire load in the ship can be improved.

또한, 선박 내 부하 변동에 따라 역률에도 계속 변화가 발생할 수 있기 때문에, 본 발명은 전력관리시스템(PMS)에서 발전기엔진(30)의 역률 데이터를 지속적으로(time-delay 방식도 포함) 수집하도록 하고, 'Raise/Lower signal'을 보내어 역률값이 설정된 타겟 역률값으로 유지될 수 있게끔 실시간 제어가 이루어지도록 시스템을 구성할 수 있다.In addition, since the power factor may continuously change according to the load variation in the ship, the present invention continuously collects the power factor data of the generator engine 30 in the power management system (PMS) (including the time-delay method), , the system can be configured so that real-time control is performed so that the power factor value can be maintained at the set target power factor value by sending a 'Raise/Lower signal'.

또한, 본 발명에서 전력관리시스템(PMS)은 축발전기드라이브(SGD)로부터 현재 보상 중인 무효전력값을 실시간으로 전달받아 최대 보상값을 넘지 않도록 제어할 수 있다.In addition, in the present invention, the power management system (PMS) can receive the reactive power value currently being compensated in real time from the shaft generator drive (SGD) and control it not to exceed the maximum compensation value.

선박에 발전기엔진(30)이 복수대로 구비되는 경우에는 병렬 운전 중인 발전기엔진(30)이 'Symmetric Load Sharing 모드'로서 동일한 부하를 분배받아 운전된다 하더라도 복수의 발전기엔진(30) 간 역률값이 다르게 형성될 수 있다. 이 때에는 병렬 운전되는 복수의 발전기엔진(30) 중 역률이 가장 높은 발전기의 역률값을 기준으로 역률 보상을 제어할 수 있다.When a ship is provided with a plurality of generator engines 30, even if the generator engines 30 operating in parallel are distributed and operated under the same load as a 'Symmetric Load Sharing mode', the power factor values between the plurality of generator engines 30 are different. can be formed In this case, power factor correction may be controlled based on the power factor value of the generator having the highest power factor among the plurality of generator engines 30 operated in parallel.

예컨대, 도 1에 도시된 복수의 발전기엔진(30) 중에서 첫 번째 발전기엔진(30)의 역률값이 '0.81', 두 번째 발전기엔진(30)의 역률값이 '0.82', 세 번째 발전기엔진(30)의 역률값이 '0.83'일 때 타겟 역률값이 '0.95'로 설정된다면, 3대의 발전기엔진(30) 중 역률값이 가장 높은 세 번째 발전기엔진(30)의 역률값이 타겟 역률값이 될 때까지('0.83'→'0.95') 전력관리시스템(PMS)에서 축발전기드라이브(SGD)로 'Raise signal'을 전송하고, 세 번째 발전기엔진(30)의 역률값이 타겟 역률값에 도달하였을 때에 신호 전송을 중단하거나 축발전기드라이브(SGD)의 가동을 멈출 수 있다. 이 경우에도 축발전기드라이브(SGD)의 무효전력값을 '0'으로 만든 다음 장비의 가동을 멈출 수 있다.For example, among the plurality of generator engines 30 shown in FIG. 1, the power factor value of the first generator engine 30 is '0.81', the power factor value of the second generator engine 30 is '0.82', and the third generator engine ( If the target power factor value is set to '0.95' when the power factor value of 30) is '0.83', the power factor value of the third generator engine 30 having the highest power factor value among the three generator engines 30 is the target power factor value. until ('0.83' → '0.95'), the power management system (PMS) transmits a 'Raise signal' to the shaft generator drive (SGD), and the power factor value of the third generator engine 30 reaches the target power factor value When this occurs, signal transmission may be stopped or operation of the axial generator drive (SGD) may be stopped. Even in this case, the operation of the equipment can be stopped after setting the reactive power value of the shaft generator drive (SGD) to '0'.

상기와 같은 제어를 수행하기 위하여, 전력관리시스템(PMS)와 축발전기드라이브(SGD) 간의 인터페이스 시그널(interface signal)은, PFC 모드 운전의 개시/중단을 명령하는 'Start/Stop signal'과, 역률 보상을 위해 축발전기드라이브(SGD) 컨버터의 커패시터 성분을 조절하도록 명령하는 'Raise/Lower signal', 그리고 축발전기드라이브(SGD)의 현재 무효전력값을 피드백으로 전송하는 'Current reactve power feedback'을 포함할 수 있다.In order to perform the control as described above, the interface signal between the power management system (PMS) and the axial generator drive (SGD) is a 'Start/Stop signal' commanding the start/stop of PFC mode operation, and a power factor Includes 'Raise/Lower signal', which commands the capacitor component of the SGD converter to be adjusted for compensation, and 'Current reacted power feedback', which transmits the current reactive power value of the SGD as feedback can do.

상기 'Start/Stop signal' 및 'Raise/Lower signal'은 전력관리시스템(PMS)으로부터 축발전기드라이브(SGD)로 전송되고, 'Current reactve power feedback'은 축발전기드라이브(SGD)로부터 전력관리시스템(PMS)으로 전송되는 신호이다.The 'Start/Stop signal' and 'Raise/Lower signal' are transmitted from the power management system (PMS) to the generator drive (SGD), and the 'Current reactve power feedback' is transmitted from the generator drive (SGD) to the power management system ( It is a signal transmitted to PMS).

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations should fall within the scope of the claims of the present invention.

10: 메인엔진
20: 축발전기
30: 발전기엔진
PMS: 전력관리시스템
SGD: 축발전기드라이브10: Main engine
20: shaft generator
30: generator engine
PMS: Power Management System
SGD: shaft generator drive

Claims (11)

선박의 추진 동력을 발생시키는 메인엔진;
상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 발전기엔진;
상기 메인엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 샤프트의 회전력을 이용하여 발전하는 축발전기; 및
상기 축발전기에 의해 생산된 전력을 고정 주파수로 변환하여 상기 선박의 전력 계통에 공급하기 위한 축발전기드라이브;를 포함하고,
상기 축발전기드라이브는 상기 발전기엔진과 연결되어 상기 축발전기가 전력 생산을 위해 가동될 수 없을 시 상기 발전기엔진의 무효전력을 보상하는 역률 보상(Power Factor Compensation) 모드로 운전되는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.Main engine generating the propulsion power of the ship;
A generator engine for generating power required in the ship;
A shaft generator that generates power by using the rotational force of a shaft that transmits the power of the main engine to the propeller; and
A shaft generator drive for converting the power produced by the shaft generator into a fixed frequency and supplying it to the power system of the ship;
Characterized in that the shaft generator drive is connected to the generator engine and operated in a power factor compensation mode for compensating for reactive power of the generator engine when the shaft generator cannot operate for power generation,
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 청구항 1에 있어서,
상기 메인엔진의 RPM 및 상기 발전기엔진의 역률값에 관한 정보를 수집하고 수집된 정보를 토대로 상기 축발전기 및 상기 축발전기드라이브의 동작을 자동으로 제어하는 전력관리시스템(Power Management System)을 더 포함하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a power management system for collecting information on the RPM of the main engine and the power factor value of the generator engine and automatically controlling the operation of the shaft generator and the shaft generator drive based on the collected information ,
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 청구항 2에 있어서,
상기 전력관리시스템은 상기 메인엔진의 RPM 구간별로 상기 축발전기의 운전 가능 구간과 운전 불가능 구간을 구분하여, 상기 메인엔진의 RPM이 상기 축발전기의 운전 가능 구간에 돌입하는 경우 상기 축발전기의 다른 동작을 멈추고 동력 인출(Power take Off) 모드로 운전되도록 제어하고, 상기 메인엔진의 RPM이 상기 축발전기의 운전 불가능 구간에 돌입하는 경우에는 상기 축발전기의 다른 동작을 멈추고 역률 보상 모드로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.The method of claim 2,
The power management system distinguishes between an operable section and an inoperable section of the shaft generator for each RPM section of the main engine, and when the RPM of the main engine enters the operable section of the shaft generator, other operations of the shaft generator Control to stop and operate in power take off mode, and stop other operations of the shaft generator when the RPM of the main engine enters the inoperable section of the shaft generator Control to operate in power factor correction mode characterized in that,
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 청구항 3에 있어서,
상기 축발전기가 역률 보상 모드로 운전될 시, 상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브 내에 구비되는 컨버터의 커패시터 성분을 조절하는 신호를 보내어 상기 발전기엔진의 무효전류를 보상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.The method of claim 3,
When the shaft generator is operated in the power factor correction mode, the power management system sends a signal for adjusting the capacitor component of the converter provided in the shaft generator drive to compensate for the reactive current of the generator engine. Characterized in that,
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 청구항 4에 있어서,
상기 발전기엔진이 복수대로 마련되어 상기 축발전기드라이브에 연결되는 경우, 상기 전력관리시스템은 상기 복수의 발전기엔진 중에서 역률값이 가장 높은 발전기엔진의 역률값이 타겟 역률값이 될 때까지 역률 보상 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.The method of claim 4,
When a plurality of generator engines are provided and connected to the shaft generator drive, the power management system performs power factor correction control until the power factor value of the generator engine having the highest power factor value among the plurality of generator engines reaches the target power factor value. characterized in that,
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 청구항 4에 있어서,
상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브로부터 현재 보상 중인 무효전류값에 관한 정보를 실시간으로 더 수집하고, 보상 중인 무효전류값이 최대 보상값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 시스템.The method of claim 4,
Characterized in that the power management system further collects information on the reactive current value currently being compensated in real time from the shaft generator drive and controls the reactive current value being compensated not to exceed the maximum compensation value.
Ship's automatic power factor compensation system using an axial generator. 선박의 추진 동력을 발생시키는 메인엔진과, 상기 메인엔진의 동력을 프로펠러로 전달하는 샤프트의 회전력을 이용하여 발전하는 축발전기, 상기 축발전기에 의해 생산된 전력을 고정 주파수로 변환하여 상기 선박의 전력 계통에 공급하기 위한 축발전기드라이브, 그리고 상기 선박 내에 필요한 전력 생산을 위해 설치되되 무효전력을 보상받기 위하여 상기 축발전기드라이브와 연결되는 발전기엔진을 포함하는 선박의 역률 보상 방법에 있어서,
상기 메인엔진의 RPM 및 상기 발전기엔진의 역률값을 포함하는 정보를 수집하는 단계;
상기 메인엔진의 RPM 구간에 따라 상기 축발전기가 동력 인출(Power Take Off) 모드 및 역률 보상(Power Factor Compensation) 모드 중 어느 하나의 운전모드로 운전되도록 제어하는 단계; 및
상기 축발전기의 역률 보상 모드 동작시, 상기 선박 내에 구비되는 전력관리시스템의 제어에 의해 상기 축발전기드라이브 내에 구비되는 컨버터의 커패시터 성분을 조절하여 상기 발전기엔진의 무효전력을 보상하는 단계;를 포함하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법.A main engine that generates propulsion power for the ship, a shaft generator that generates power using the rotational force of a shaft that transmits the power of the main engine to a propeller, and converts the power generated by the shaft generator into a fixed frequency to generate power for the ship. In the ship's power factor correction method, including a shaft generator drive for supplying to the system, and a generator engine installed for generating necessary power in the ship and connected to the shaft generator drive to compensate for reactive power,
Collecting information including the RPM of the main engine and the power factor value of the generator engine;
Controlling the shaft generator to be operated in one of a power take off mode and a power factor compensation mode according to an RPM section of the main engine; and
Compensating for reactive power of the generator engine by adjusting a capacitor component of a converter provided in the shaft generator drive under the control of a power management system provided in the ship when the power factor correction mode of the shaft generator operates. ,
Automatic power factor compensation method for ships using shaft generators. 청구항 7에 있어서,
상기 전력관리시스템은 실시간으로 수집되는 상기 메인엔진의 RPM값 정보를 기반으로 상기 축발전기의 운전모드를 명령하는 신호를 자동으로 전송하고, 실시간으로 수집되는 상기 발전기엔진의 역률값 정보를 기반으로 상기 커패시터 성분을 조절하는 신호를 자동으로 전송하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법.The method of claim 7,
The power management system automatically transmits a signal instructing the operation mode of the shaft generator based on the RPM value information of the main engine collected in real time, and based on the power factor value information of the generator engine collected in real time. Characterized in that the signal for adjusting the capacitor component is automatically transmitted,
Automatic power factor compensation method for ships using shaft generators. 청구항 8에 있어서,
상기 축발전기의 역률 보상 모드 동작시, 상기 전력관리시스템은 상기 축발전기가 동력 인출 모드로 운전되지 않도록 인터록을 거는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법.The method of claim 8,
Characterized in that, when the power factor correction mode of the shaft generator operates, the power management system interlocks so that the shaft generator does not operate in the power take-off mode.
Automatic power factor compensation method for ships using shaft generators. 청구항 8에 있어서,
상기 발전기엔진이 복수대로 마련되는 경우, 상기 전력관리시스템은 상기 복수의 발전기엔진 중에서 역률값이 가장 높은 발전기엔진의 역률값이 타겟 역률값이 될 때까지 역률 보상 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법.The method of claim 8,
When a plurality of generator engines are provided, the power management system performs power factor correction control until the power factor value of the generator engine having the highest power factor value among the plurality of generator engines reaches the target power factor value. Characterized in that,
Automatic power factor compensation method for ships using shaft generators. 청구항 8에 있어서,
상기 전력관리시스템은 상기 축발전기드라이브로부터 현재 보상 중인 무효전류값에 관한 정보를 실시간으로 더 수집하고, 보상 중인 무효전류값이 최대 보상값을 넘지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
축발전기를 활용한 선박의 자동 역률 보상 방법.The method of claim 8,
Characterized in that the power management system further collects information on the reactive current value currently being compensated in real time from the shaft generator drive and controls the reactive current value being compensated not to exceed the maximum compensation value.
Automatic power factor compensation method for ships using shaft generators.
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