KR20240027349A - System for controlling electricity propulsion of ship - Google Patents

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KR20240027349A
KR20240027349A KR1020220105459A KR20220105459A KR20240027349A KR 20240027349 A KR20240027349 A KR 20240027349A KR 1020220105459 A KR1020220105459 A KR 1020220105459A KR 20220105459 A KR20220105459 A KR 20220105459A KR 20240027349 A KR20240027349 A KR 20240027349A
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KR
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control unit
ship
operation mode
output
change rate
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Application number
KR1020220105459A
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Korean (ko)
Inventor
조영호
백준식
김재우
김상현
박우재
장순식
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에이치디한국조선해양 주식회사
에이치디현대마린솔루션 주식회사
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Abstract

본 발명은, 가감속 및 제어 성능이 개선되고 자율운항 시스템과의 연계가 가능한 전기 추진 제어 시스템을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템은 속도 명령을 입력받아 선박의 엔진의 출력 변화율에 기반하여 가속을 제어하고, 상기 속도 명령에 따른 토크 명령값을 안전 운전 영역으로 제한하여 감속을 제어하는 가감속 제어부, 상기 속도 명령을 전달받으면 현재 출력량을 기반으로 목표로 하는 출력량까지 시간당 출력변화율을 계산하여 계산된 출력 변화율을 기반으로 사전에 설정된 복수의 운항 모드 중 최적의 운항 모드를 결정하는 운항 제어부, 상기 운항 제어부에 의해 결정된 운항 모드에 따라 상기 복수의 운항 모드 중 해당 운항 모드로 변환하여 상기 가감속 제어부에 전달하는 운항 모드 변환부, 선박의 프로펠러 속도와 상기 속도 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정하고, 추정된 회생 에너지 발생량이 현재 부하량 이하가 되도록 상기 가감속 제어부의 토크 제한을 제어하는 회생 에너지 제어부를 포함할 수 있다. The present invention is intended to provide an electric propulsion control system with improved acceleration/deceleration and control performance and capable of linking with an autonomous navigation system. The electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention receives a speed command and An acceleration/deceleration control unit that controls acceleration based on the output change rate of the ship's engine and controls deceleration by limiting the torque command value according to the speed command to a safe operation area. When the speed command is received, the target is set based on the current output amount. An operation control unit that calculates the rate of change in output per hour up to the output amount and determines the optimal operation mode among a plurality of operation modes set in advance based on the calculated rate of change in output, among the plurality of operation modes according to the operation mode determined by the operation control unit. An operation mode conversion unit that converts to the corresponding operation mode and transmits it to the acceleration/deceleration control unit, estimates the amount of regenerative energy generated based on the ship's propeller speed and the speed command, and ensures that the estimated amount of regenerative energy generation is less than or equal to the current load. It may include a regenerative energy control unit that controls the torque limit of the acceleration/deceleration control unit.

Description

선박의 전기 추진 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING ELECTRICITY PROPULSION OF SHIP}Electric propulsion control system for ships {SYSTEM FOR CONTROLLING ELECTRICITY PROPULSION OF SHIP}

본 발명은 선박의 전기 추진 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to electric propulsion control systems for ships.

최근 들어, 환경 보호 등의 이유로 선박에 전기 추진 시스템이 채용되고 있다.Recently, electric propulsion systems have been adopted in ships for reasons such as environmental protection.

종래의 선박 추진 시스템을 제어하는 속도 제어 장치에서 가속 제어시 속도 변화율 기반으로 제어를 수행하므로 이를 엔진의 출력 관점에서 봤을 때 엔진의 출력 변화율 성능 대비 마진이 존재하여 엔진의 성능을 최적으로 활용하지 못하는 문제점이 있고, 감속 제어시 안전 영역 운전을 위해 프리 휠링(free-wheeling)을 적용하는데, 프리 휠링 운전 동안은 감속을 수행하지 않아서 제동 거리가 증가하게 되는 문제점이 있다.The speed control device that controls the conventional ship propulsion system performs control based on the speed change rate during acceleration control, so when viewed from the engine's output point of view, there is a margin compared to the engine's output change rate performance, making it impossible to optimally utilize the engine's performance. There is a problem, and during deceleration control, free-wheeling is applied for safe area operation, but deceleration is not performed during free-wheeling operation, so there is a problem that the braking distance increases.

또한, 선박의 경우 다양한 운항 모드로 구성되어 있으며, 각 운항 모드에 따라 출력 증가량, 최대 프로펠러 속도 등이 달라지므로, 출력의 변동이 필요할 때 현재의 운항 조건에서 수행 가능한지 확인하는 과정이 필요하며, 자율운항 운전 시 특정 운전 조건에 고정되어 있을 경우, 적시에 원하는 수준의 추진 성능을 구현하지 못할 수 있는 문제점이 있으며, 저부하 운전 시 부하량 이상의 회생에너지가 발생할 경우 잉여 회생에너지는 발전 제동 저항기(Braking resistor) 등을 이용하여 소비해야 하므로 발전 제동 저항기 설치가 필수적이나, 상기한 발전 제동 저항기가 고가여서 다수가 채용되는 경우 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.In addition, ships are composed of various operating modes, and the amount of power increase and maximum propeller speed, etc., vary depending on each operating mode, so when a change in output is required, a process of checking whether it can be performed under the current operating conditions is necessary. If specific operating conditions are fixed during navigation, there is a problem that the desired level of propulsion performance may not be achieved in a timely manner. In addition, when regenerative energy exceeds the load during low-load operation, the surplus regenerative energy is stored in a power generation braking resistor. ), etc., so it is essential to install a power generation braking resistor, but since the power generation braking resistor is expensive, there is a problem in that the manufacturing cost increases if a large number of power generation braking resistors are used.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0081151호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0081151

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가감속 및 제어 성능이 개선되고 자율운항 시스템과의 연계가 가능한 전기 추진 제어 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an electric propulsion control system with improved acceleration/deceleration and control performance and capable of linking with an autonomous navigation system is provided.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템은 속도 명령을 입력받아 선박의 엔진의 출력 변화율에 기반하여 가속을 제어하고, 상기 속도 명령에 따른 토크 명령값을 사전에 설정된 안전 운전 영역으로 제한하여 감속을 제어하는 가감속 제어부, 상기 속도 명령을 전달받으면 현재 발전기의 출력량을 기반으로 목표로 하는 출력량까지 시간당 출력변화율을 계산하여 계산된 출력 변화율을 기반으로 사전에 설정된 복수의 운항 모드 중 최적의 운항 모드를 결정하는 운항 제어부, 상기 운항 제어부에 의해 결정된 운항 모드에 따라 상기 복수의 운항 모드 중 해당 운항 모드로 변환하여 상기 가감속 제어부에 전달하는 운항 모드 변환부, 선박의 프로펠러 속도와 상기 속도 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정하고, 추정된 회생 에너지 발생량이 현재 부하량 이하가 되도록 상기 가감속 제어부의 토크 제한을 제어하는 회생 에너지 제어부를 포함할 수 있다. In order to solve the problem of the present invention described above, the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention receives a speed command, controls acceleration based on the output change rate of the ship's engine, and controls acceleration according to the speed command. An acceleration/deceleration control unit that controls deceleration by limiting the torque command value to a preset safe operation area. When the speed command is received, it calculates the output change rate per hour up to the target output amount based on the current output amount of the generator and calculates the calculated output change rate. A navigation control unit that determines the optimal navigation mode among a plurality of navigation modes set in advance based on the navigation mode, and a navigation control unit that converts to the corresponding navigation mode among the plurality of navigation modes according to the navigation mode determined by the navigation control unit and transmits it to the acceleration/deceleration control unit. It includes a mode conversion unit, a regenerative energy control unit that estimates the amount of regenerative energy generated based on the ship's propeller speed and the speed command, and controls the torque limit of the acceleration/deceleration control unit so that the estimated regenerative energy generation amount is less than the current load. can do.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가감속 성능이 개선되고 발전 제동 저항기의 설치를 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, acceleration/deceleration performance is improved and the installation of a power generation braking resistor can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 가감속 제어부의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 가감속 제어부에 의한 기술적 효과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 운항 제어부 및 운항 모드 변환부의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 회생 에너지 제어부의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 회생 에너지 제어부의 기술적 효과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.1 is a schematic configuration diagram of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic configuration diagram of an acceleration/deceleration control unit of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the technical effect of the acceleration/deceleration control unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic configuration diagram of the navigation control unit and the navigation mode conversion unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic configuration diagram of a regenerative energy control unit of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the technical effect of the regenerative energy control unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example computing environment in which a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention may be implemented.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템(100)은 가감속 제어부(110), 운항 제어부(120), 운항 모드 변환부(130) 및 회생 에너지 제어부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ship's electric propulsion control system 100 according to an embodiment of the present invention includes an acceleration/deceleration control unit 110, an operation control unit 120, an operation mode conversion unit 130, and a regenerative energy control unit 140. ) may include.

가감속 제어부(110)는 속도 명령을 입력받아 선박의 엔진의 출력 변화율에 기반하여 가속을 제어하고, 입력받은 상기 속도 명령에 따른 토크 명령값을 사전에 설정된 안전 운전 영역으로 제한하여 감속을 제어할 수 있다.The acceleration/deceleration control unit 110 receives a speed command, controls acceleration based on the output change rate of the ship's engine, and controls deceleration by limiting the torque command value according to the received speed command to a preset safe operation area. You can.

운항 제어부(120)는 상기 속도 명령을 전달받으면 현재 출력량을 기반으로 목표로 하는 출력량까지 시간당 출력변화율을 계산하여 계산된 출력 변화율을 기반으로 사전에 설정된 복수의 운항 모드 중 최적의 운항 모드를 결정할 수 있다.When receiving the speed command, the navigation control unit 120 calculates the rate of change in output per hour up to the target output amount based on the current output amount and determines the optimal operation mode among a plurality of preset operation modes based on the calculated rate of change in output. there is.

운항 모드 변환부(130)는 운항 제어부(120)에 의해 결정된 운항 모드에 따라 상기 복수의 운항 모드 중 해당 운항 모드로 변환하여 가감속 제어부(110)에 전달할 수 있다.The navigation mode conversion unit 130 may convert the navigation mode into the corresponding navigation mode among the plurality of navigation modes according to the navigation mode determined by the navigation control unit 120 and transmit the converted navigation mode to the acceleration/deceleration control unit 110.

회생 에너지 제어부(140)는 선박의 프로펠러 속도와 가감속 제어부(110)에서 발생한 토크 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정하고, 추정된 회생 에너지 발생량이 현재 부하량 이하가 되도록 상기 가감속 제어부의 토크 제한을 제어할 수 있다.The regenerative energy control unit 140 estimates the amount of regenerative energy generated based on the ship's propeller speed and the torque command generated by the acceleration/deceleration control unit 110, and controls the acceleration/deceleration control unit so that the estimated regenerative energy generation amount is less than or equal to the current load. Torque limit can be controlled.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 가감속 제어부의 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram of an acceleration/deceleration control unit of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.

도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템(100)의 가감속 제어부(110)는 속도 제어기(111), 출력 변화율 제한기(112) 및 안전 운전 영역 설정기(113)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, the acceleration/deceleration control unit 110 of the ship's electric propulsion control system 100 according to an embodiment of the present invention includes a speed controller 111, an output change rate limiter 112, and It may include a safe driving area setter 113.

속도 제어기(111)는 상기 속도 명령을 입력받을 수 있다. 상기 속도 명령은 선박의 프로펠러 속도 명령(RPM)일 수 있다. 속도 제어기(111)는 프로펠러 현재 속도와 선박의 프로펠러 속도 명령(RPM)에 따라 프로펠러를 구동시키는 추진 드라이브의 토크를 제어하는 토크 명령을 생성할 수 있다. The speed controller 111 can receive the speed command. The speed command may be the ship's propeller speed command (RPM). The speed controller 111 may generate a torque command that controls the torque of the propulsion drive that drives the propeller according to the propeller current speed and the ship's propeller speed command (RPM).

출력 변화율 제한기(112)는 속도 제어기(111)로부터의 토크 명령을 선박의 발전기 출력, 현재 운항 모드 및 엔진 출력 특성(Ramp characteristic)을 반영하여 출력이 엔진의 성능을 초과하지 않도록 출력 변화율을 제한한 수정 토크 명령을 출력할 수 있다.The output change rate limiter 112 reflects the torque command from the speed controller 111 to the ship's generator output, current operation mode, and engine output characteristic (ramp characteristic) to limit the output change rate so that the output does not exceed the performance of the engine. A modified torque command can be output.

안전 운전 영역 설정기는 선박의 건조 사양, 현재 운항모드 및 운전조건 등을 고려하여 안전 운전 영역을 설정하고, 출력 변화율 제한기(112)로부터의 수정 토크 명령이 안전 운전영역 내부에 존재하는지 판별하여, 만약 토크 명령이 안전 운전영역 바깥으로 벗어나는 경우 토크 명령을 안전 운전영역 이내의 값으로 제한한 다음 토크 명령을 추진드라이브로 전달할 수 있다. 이때, 안전 운전영역은 선박의 운항 상황에 따라 달라질 수 있으며, 회생에너지 제어부에 의해 회생에너지가 목표치 이상 발생하지 않도록 안전 운전영역이 조절될 수 있다. The safe operation area setter sets the safe operation area in consideration of the ship's construction specifications, current operation mode, and operating conditions, and determines whether the corrected torque command from the output change rate limiter 112 is within the safe operation area. If the torque command is outside the safe operating area, the torque command can be limited to a value within the safe operating area and then the torque command can be transmitted to the propulsion drive. At this time, the safe operation area may vary depending on the ship's operating conditions, and the safe operation area can be adjusted by the regenerative energy control unit so that the regenerative energy does not exceed the target value.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 가감속 제어부에 의한 기술적 효과를 나타내는 그래프이다. Figure 3 is a graph showing the technical effect of the acceleration/deceleration control unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2와 함께, 도 3을 참조하면, 먼저, 속도 명령에 따라 가속 제어시 엔진의 출력 변화율(kW/s)에 기반하여 제어를 수행하여, 엔진의 출력 성능을 최대로 활용할 수 있으며 도 3의 상부에 도시된 바와 같이 속도 변화율 기반 제어 대비 엔진 출력이 향상되어 가속 성능을 개선할 수 있다. Referring to FIG. 3 together with FIG. 2, first, when controlling acceleration according to a speed command, control is performed based on the output change rate (kW/s) of the engine, so that the output performance of the engine can be maximized, and the output performance of the engine can be maximized. As shown above, acceleration performance can be improved by improving engine output compared to speed change rate-based control.

다음으로, 감속 제어시 토크 제한(limitation) 기능을 통해 프리 휠링(free-wheeling)을 하지 않고도 안전 영역 내에서 운전이 가능하도록 토크를 제어하여, 프리 휠링 구간이 없으므로 감속 성능이 향상될 수 있다.Next, the torque is controlled to enable driving within a safe area without free-wheeling through a torque limitation function during deceleration control, so deceleration performance can be improved because there is no free-wheeling section.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 운항 제어부 및 운항 모드 변환부의 개략적인 구성도이다.Figure 4 is a schematic configuration diagram of the navigation control unit and the navigation mode conversion unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1과 함께, 도 4를 참조하면, 먼저, 운항 제어부(120)는 출력 변화율 계산부(121) 및 최적 운항 모드 검토부(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 along with FIG. 1 , first, the navigation control unit 120 may include an output change rate calculation unit 121 and an optimal navigation mode review unit 122.

출력 변화율 계산부(121)는 상기 속도 명령을 입력받으면, 현재 출력량을 기반으로 목표로 하는 출력량까지 시간당 출력변화율을 계산할 수 있다.When the output change rate calculation unit 121 receives the speed command, it can calculate the output change rate per hour up to the target output amount based on the current output amount.

최적 운항 모드 검토부(122)는 출력 변화율 계산부(121)에 의해 계산된 시간당 출력변화율을 기반으로 각 모드에서 수행할 수 있는 출력 변화율과 비교 및 검토를 통해 현재 운항 모드에서 수행 가능한 출력 변화율인지 확인하고, 출력 변화율 비교를 통해 최적의 운항 모드를 결정할 수 있다. 또한, 최적 운항 모드 검토부(122)는 현재 운항 조건을 확인하여 운항 모드의 변환이 필요할 경우 해당 조건에 적합한 최적의 운항 모드를 결정할 수 있다.The optimal operation mode review unit 122 compares and reviews the output change rate that can be performed in each mode based on the hourly output change rate calculated by the output change rate calculation unit 121 to determine whether the output change rate can be performed in the current operation mode. The optimal operation mode can be determined by checking and comparing the output change rate. In addition, the optimal operation mode review unit 122 can check the current operation conditions and determine the optimal operation mode suitable for the conditions when a change in the operation mode is necessary.

운항 모드 변환부(130)는 최적 운항 모드 검토부(122)의 결정에 따라 자동으로 운항 모드 변환을 실시할 수 있다.The operation mode conversion unit 130 may automatically perform the operation mode conversion according to the decision of the optimal operation mode review unit 122.

운항 모드 변환부(130)는 엔진의 출력 특성별로 사전에 설정된 노멀 모드(Normal mode)(131a) 및 패스트 모드(Fast mode)(131b)를 갖는 출력 특성별 운항 모드부(131), 엔진 연료별로 사전에 설정된 연료 모드(Fuel mode)(132a) 및 가스 모드(Gas mode)(132b)를 갖는 엔진 연료별 운항 모드부(132)와, 선박 위치별로 사전에 설정된 노멀 운항 모드(Normal seagoing mode)(133a) 및 항구 모드(Port mode)(133b)를 갖는 선박 위치별 운항 모드부(133)를 포함할 수 있다.The operation mode conversion unit 130 is an operation mode unit 131 for each output characteristic having a normal mode 131a and a fast mode 131b preset for each engine output characteristic, and an operation mode unit 131 for each engine fuel. A sailing mode unit 132 for each engine fuel having a preset fuel mode 132a and a gas mode 132b, and a normal seagoing mode preset for each ship location ( It may include a ship location-specific navigation mode unit 133 having a port mode (133a) and a port mode (133b).

운항 모드 변환부(130)는 최적 운항 모드 검토부(122)에 의해 결정된 운항 모드에 따라, 출력 특성별 운항 모드부(131), 엔진 연료별 운항 모드부(132) 및 선박 위치별 운항 모드부(133)의 각 모드 중 적합한 운항 모드로 변환하여 안전 운전 영역 설정기(113)에 전달할 수 있고, 안전 운전 영역 설정기(113)는 각 운항 모드에 적합한 안전 운전 영역을 설정하여, 출력 변화율 제한기(112)로부터의 수정 토크 명령이 안전 운전영역 내부에 존재하는지 판별하고, 만약 토크 명령이 안전 운전영역 바깥으로 벗어나는 경우 토크 명령을 안전 운전영역 이내의 값으로 제한한 다음 토크 명령을 추진드라이브로 전달할 수 있다. The operation mode conversion unit 130 includes an operation mode unit 131 for each output characteristic, an operation mode unit 132 for each engine fuel, and an operation mode unit for each ship location according to the operation mode determined by the optimal operation mode review unit 122. It can be converted into a suitable operation mode among each mode of (133) and transmitted to the safe driving area setter 113, and the safe driving area setter 113 sets a safe driving area suitable for each operation mode, limiting the output change rate. It is determined whether the corrected torque command from the device 112 is within the safe operation area, and if the torque command is outside the safe operation area, the torque command is limited to a value within the safe operation area, and then the torque command is sent to the propulsion drive. It can be delivered.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 회생 에너지 제어부의 개략적인 구성도이다.Figure 5 is a schematic configuration diagram of a regenerative energy control unit of a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템(100)의 회생 에너지 제어부(140)는 회생 에너지 발생량 추정부(141), 비교부(142) 및 토크 제어부(143)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the regenerative energy control unit 140 of the ship's electric propulsion control system 100 according to an embodiment of the present invention includes a regenerative energy generation amount estimation unit 141, a comparison unit 142, and a torque control unit 143. ) may include.

회생 에너지 발생량 추정부(141)는 현재의 프로펠러 속도와 속도제어기(111)에서 계산된 토크 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정할 수 있다.The regenerative energy generation amount estimation unit 141 may estimate the amount of regenerative energy generation based on the current propeller speed and the torque command calculated by the speed controller 111.

비교부(142)는 이후 회생 에너지 발생량 추정부(141)에 의해 추정된 회생에너지 발생량과 현재 전체 부하량을 비교할 수 있다.The comparison unit 142 may then compare the amount of regenerative energy generated by the regenerative energy generation amount estimation unit 141 with the current total load.

토크 제어부(143)는 추정된 회생 에너지 발생량이 현재 전체 부하량보다 더 많이 발생하지 않도록 안전 운전영역 설정기(113)의 토크 제한을 제어할 수 있다.The torque control unit 143 may control the torque limit of the safe operating area setter 113 so that the estimated regenerative energy generation amount does not exceed the current total load amount.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템의 회생 에너지 제어부의 기술적 효과를 나타내는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the technical effect of the regenerative energy control unit of the electric propulsion control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 5와 함께, 도 6을 참조하면, 현재의 부하량을 실시간 모니터링하여 급제동 시 회생에너지의 발생량이 현재 부하량보다 더 커지지 않도록 제어하여, 처리해야 하는 에너지를 최소화해서 회생에너지 처리장치인 발전 제동 저항기(braking resistor)의 설치용량을 최소화 할 수 있다.Referring to FIG. 6 together with FIG. 5, the current load is monitored in real time to control the amount of regenerative energy generated during sudden braking so that it does not become larger than the current load, thereby minimizing the energy to be processed and using the power generation braking resistor ( The installed capacity of braking resistor can be minimized.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전기 추진 제어 시스템이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.7 is a diagram illustrating an example computing environment in which a ship's electric propulsion control system according to an embodiment of the present invention may be implemented.

도 7을 참조하면, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.Referring to Figure 7, an example system 1000 is shown that includes a computing device 1100 configured to implement one or more embodiments described above. For example, computing device 1100 may include a personal computer, server computer, handheld or laptop device, mobile device (mobile phone, PDA, media player, etc.), multiprocessor system, consumer electronics, minicomputer, mainframe computer, including, but not limited to, distributed computing environments including any of the foregoing systems or devices.

컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Arrays; FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.Computing device 1100 may include at least one processing unit 1110 and memory 1120. Here, the processing unit 1110 may include, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microprocessor, an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (Field Programmable Gate Arrays). FPGA), etc., and may have multiple cores. Memory 1120 may be volatile memory (eg, RAM, etc.), non-volatile memory (eg, ROM, flash memory, etc.), or a combination thereof.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.Additionally, computing device 1100 may include additional storage 1130. Storage 1130 includes, but is not limited to, magnetic storage, optical storage, etc. The storage 1130 may store computer-readable instructions for implementing one or more embodiments disclosed in this specification, and other computer-readable instructions for implementing an operating system, application program, etc. may also be stored. Computer-readable instructions stored in storage 1130 may be loaded into memory 1120 for execution by processing unit 1110.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.Computing device 1100 may also include input device(s) 1140 and output device(s) 1150. Here, the input device(s) 1140 may include, for example, a keyboard, mouse, pen, voice input device, touch input device, infrared camera, video input device, or any other input device, etc. Additionally, output device(s) 1150 may include, for example, one or more displays, speakers, printers, or any other output devices. Additionally, the computing device 1100 may use an input device or output device provided in another computing device as the input device(s) 1140 or the output device(s) 1150.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.Additionally, computing device 1100 may include communication connection(s) 1160 that enable communication with another device (e.g., computing device 1300) via network 1200. Here, communication connection(s) 1160 may include a modem, network interface card (NIC), integrated network interface, radio frequency transmitter/receiver, infrared port, USB connection, or other device for connecting computing device 1100 to another computing device. May contain interfaces. Additionally, communication connection(s) 1160 may include a wired connection or a wireless connection.

상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.Each component of the computing device 1100 described above may be connected by various interconnections such as buses (e.g., peripheral component interconnect (PCI), USB, firmware (IEEE 1394), optical bus structure, etc.) and may be interconnected by a network.

본 명세서에서 사용되는 "가감속 제어부", "속도 제어기", "출력 변화율 제한기", "안전 운전영역 설정기", "운항 제어부", "출력 변화율 계산기","최적 운항 모드 검토부", "운항 모드 변환부","출력 특성별 운항 모드부", "엔진 연료별 운항 모드부","선박 위치별 운항 모드부", "회생 에너지 제어부", "회생 에너지 발생량 추정부", "비교부","토크 제어부" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.As used in this specification, “acceleration/deceleration control unit”, “speed controller”, “output change rate limiter”, “safe operation area setter”, “operation control unit”, “output change rate calculator”, “optimal operation mode review unit”, “Operation mode conversion unit”, “Operation mode unit by output characteristics”, “Operation mode unit by engine fuel”, “Operation mode unit by ship location”, “Regenerative energy control unit”, “Regenerative energy generation estimation unit”, “Comparison Terms such as "part", "torque control section", etc. generally refer to a computer-related entity that is hardware, a combination of hardware and software, software, or software in execution. For example, a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both the application running on the controller and the controller can be components. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may be localized on one computer or distributed between two or more computers.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선박의 가감속 성능이 개선되고 발전 제동 저항기설치를 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, the acceleration and deceleration performance of a ship can be improved and the installation of a power generation braking resistor can be minimized.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the scope of the patent claims described later, and the configuration of the present invention can be varied within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art can easily see that changes and modifications can be made.

100: 선박의 전기 추진 제어 시스템
110: 가감속 제어부
111: 속도 제어기
112: 출력 변화율 제한기
113: 안전 운전 영역 설정기
120: 운항 제어부
121: 출력 변화율 계산부
122: 최적 운항 모드 검토부
130: 운항 모드 변환부
131: 출력 특성별 운항 모드부
132: 엔진 연료별 운항 모드부
133: 선박 위치별 운항 모드부
140: 회생 에너지 제어부
141: 회생 에너지 발생량 추정부
142: 비교부
143: 토크 제어부100: Ship's electric propulsion control system
110: Acceleration/deceleration control unit
111: speed controller
112: Output rate of change limiter
113: Safe driving area setter
120: Flight control unit
121: Output change rate calculation unit
122: Optimal operation mode review department
130: Operation mode conversion unit
131: Operation mode section by output characteristics
132: Operation mode section for each engine fuel
133: Operation mode section by ship location
140: Regenerative energy control unit
141: Regenerative energy generation amount estimation unit
142: Comparison part
143: Torque control unit

Claims (5)

속도 명령을 입력받아 선박의 엔진의 출력 변화율에 기반하여 가속을 제어하고, 상기 속도 명령에 따른 토크 명령값을 안전 운전 영역으로 제한하여 감속을 제어하는 가감속 제어부;
상기 속도 명령을 전달받으면 현재 출력량을 기반으로 목표로 하는 출력량까지 시간당 출력변화율을 계산하여 계산된 출력 변화율을 기반으로 사전에 설정된 복수의 운항 모드 중 최적의 운항 모드를 결정하는 운항 제어부;
상기 운항 제어부에 의해 결정된 운항 모드에 따라 상기 복수의 운항 모드 중 해당 운항 모드로 변환하여 상기 가감속 제어부에 전달하는 운항 모드 변환부; 및
선박의 프로펠러 속도와 상기 가감속 제어부에 의해 발생한 토크 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정하고, 추정된 회생 에너지 발생량이 현재 부하량 이하가 되도록 상기 가감속 제어부의 토크 제한을 제어하는 회생 에너지 제어부
를 포함하는 선박의 전기 추진 제어 시스템.
An acceleration/deceleration control unit that receives a speed command, controls acceleration based on the output change rate of the ship's engine, and controls deceleration by limiting the torque command value according to the speed command to a safe operation area;
When receiving the speed command, a navigation control unit calculates an hourly output change rate up to the target output amount based on the current output amount and determines an optimal operation mode among a plurality of preset operation modes based on the calculated output change rate;
a navigation mode conversion unit that converts the navigation mode into a corresponding navigation mode among the plurality of navigation modes according to the navigation mode determined by the navigation control unit and transmits the converted navigation mode to the acceleration/deceleration control unit; and
A regenerative energy control unit that estimates the amount of regenerative energy generated based on the ship's propeller speed and the torque command generated by the acceleration/deceleration control unit, and controls the torque limit of the acceleration/deceleration control unit so that the estimated amount of regenerative energy generation is less than or equal to the current load.
A ship's electric propulsion control system comprising:
 제1항에 있어서,
상기 가감속 제어부는
상기 선박의 현재 프로펠러 속도와 목표 프로펠러 속도를 비교하여 토크 명령값을 출력하는 속도 제어기;
상기 선박의 엔진 출력 특성과 상기 선박의 발전기 출력 및 현재 운항 모드에 따라 상기 속도 제어기로부터의 토크 명령값을 수정하는 출력 변화율 제한기; 및
상기 출력 변화율 제한기로부터의 수정된 토크 명령값을 상기 안전 운전 영역으로 제한하는 안전 운전 영역 설정기
를 포함하는 선박의 전기 추진 제어 시스템.
According to paragraph 1,
The acceleration/deceleration control unit
a speed controller that compares the ship's current propeller speed and target propeller speed and outputs a torque command value;
an output change rate limiter that modifies a torque command value from the speed controller according to the engine output characteristics of the vessel, the generator output of the vessel, and the current operating mode; and
A safe driving area setter that limits the modified torque command value from the output change rate limiter to the safe driving area.
A ship's electric propulsion control system comprising:
 제2항에 있어서,
상기 운항 제어부는
상기 속도 명령을 전달받으면 상기 현재 출력량을 기반으로 상기 목표로 하는 출력량까지 상기 시간당 출력변화율을 계산하는 출력 변화율 계산부; 및
상기 출력 변화율 계산부에 의해 계산된 출력 변화율과 상기 복수의 운항 모드 각각이 수행할 수 있는 출력 변화율을 비교하여 현재 운항 모드에서 수행 가능한 출력 변화율인지 확인하고, 출력 변화율 비교를 통해 상기 복수의 운항 모드 중 최적 운항 모드를 결정하는 최적 운항 모드 검토부
를 포함하는 선박의 전기 추진 제어 시스템.
According to paragraph 2,
The flight control unit
An output change rate calculation unit that, when receiving the speed command, calculates the output change rate per hour up to the target output amount based on the current output amount; and
Compare the output change rate calculated by the output change rate calculation unit with the output change rate that can be performed in each of the plurality of operation modes to determine whether the output change rate can be performed in the current operation mode, and compare the output change rate to determine whether the output change rate can be performed in the plurality of operation modes. The optimal operation mode review department determines the optimal operation mode
A ship's electric propulsion control system comprising:
 제3항에 있어서,
상기 운항 모드 변환부는
사전에 설정된 노멀 모드 및 패스트 모드를 갖는 출력 특성별 운항 모드부;
사전에 설정된 연료 모드 및 가스 모드를 갖는 엔진 연료별 운항 모드부; 및
사전에 설정된 노멀 운항 모드 및 항구 모드를 갖는 선박 위치별 운항 모드부를 포함하고,
상기 운항 제어부에 의해 결정된 운항 모드에 따라, 상기 출력 특성별 운항 모드부, 상기 엔진 연료별 운항 모드부 및 상기 선박 위치별 운항 모드부의 각 모드 중 적합한 운항 모드로 변환하여 상기 안전 운전 영역 설정기에 전달하는 선박의 전기 추진 제어 시스템.
According to paragraph 3,
The operation mode conversion unit
A navigation mode unit for each output characteristic having a preset normal mode and fast mode;
An operation mode unit for each engine fuel having a preset fuel mode and gas mode; and
Includes an operation mode unit for each ship location having a preset normal operation mode and port mode,
According to the operation mode determined by the operation control unit, the operation mode is converted into an appropriate operation mode among the operation mode by output characteristics, the operation mode by engine fuel, and the operation mode by ship location, and is transmitted to the safe operation area setter. A ship's electric propulsion control system.
 제2항에 있어서,
상기 회생 에너지 제어부는
현재의 프로펠러 속도와 상기 속도 제어기에서 계산된 토크 명령을 기반으로 하여 회생에너지의 발생량을 추정하는 회생 에너지 발생량 추정부;
상기 회생 에너지 발생량 추정부에 의해 추정된 회생 에너지 발생량과 상기 현재 부하량을 비교하는 비교부; 및
상기 추정된 회생 에너지 발생량이 상기 현재 부하량 이하가 되도록 상기 상기 안전 운전 영역 설정기의 토크 제한을 제어하는 토크 제어부
를 포함하는 선박의 전기 추진 제어 시스템.
According to paragraph 2,
The regenerative energy control unit
A regenerative energy generation amount estimation unit that estimates the amount of regenerative energy generated based on the current propeller speed and the torque command calculated by the speed controller;
a comparison unit that compares the amount of regenerative energy generation estimated by the regenerative energy generation amount estimation unit with the current load; and
A torque control unit that controls the torque limit of the safe driving area setter so that the estimated regenerative energy generation amount is less than or equal to the current load amount.
A ship's electric propulsion control system comprising:
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