WO2005002037A1 - 電動機駆動システム - Google Patents

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WO2005002037A1
WO2005002037A1 PCT/JP2003/008116 JP0308116W WO2005002037A1 WO 2005002037 A1 WO2005002037 A1 WO 2005002037A1 JP 0308116 W JP0308116 W JP 0308116W WO 2005002037 A1 WO2005002037 A1 WO 2005002037A1
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power
voltage
distribution bus
frequency
common
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PCT/JP2003/008116
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masaru Toyoda
Masato Koyama
Isao Kamiyama
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
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Publication date
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Priority to PCT/JP2003/008116 priority patent/WO2005002037A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/42—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ships or vessels

Definitions

  • a plurality of generators powered by a mechanical power generator are provided.
  • a power converter that is connected in parallel to a common distribution bus and that operates a plurality of motors that drive a load machine at a variable speed is related to a motor drive system that is connected in parallel to this common distribution bus.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a conventional electric motor drive system for electric propulsion of a ship shown in International Publication No. WO 02/10071 16 A1 pamphlet.
  • the screws 33 to 36 are driven at variable speeds by the induction motors 23 to 27 via the rotating shafts 28 to 32, respectively.
  • the induction motors 23 to 27 are respectively driven at variable speeds by the power converters 18 to 22, but the power required for the variable speed drive is supplied from the common distribution buses 12, 13 via the transformer 37. Supplied.
  • the output terminals of the generators 6 to 11 driven by the diesel engines 1 to 5 are connected to the common distribution buses 12 and 13, respectively.
  • 38 is the primary winding of the transformer 37, 39 and 41 are the secondary windings of the transformer 37, 42 and 43 are rectifiers, 44 is a capacitor, and 45 is an inverter. .
  • the mechanical power output from the diesel engines 1 to 5 is converted into electric power by the generators 6 to 11, and the common distribution buses 12 and 13, the transformer 37 and the power converter 1 8 to 22, induction motor 23 to 27 Finally, it is used as mechanical power to operate the screws 33 to 36 at variable speeds via the rotating shafts 28 to 32.
  • part of the mechanical power output by the diesel engines 1 to 5 is also supplied to other load equipment connected to the low-voltage distribution systems 16 and 17 via transformers 14 and 15. You.
  • the electric propulsion system using an electric motor drive system has less vibration, is easier to adjust the screw rotation direction and rotation speed, and has higher efficiency than the conventional propulsion system that drives the screw directly by the diesel engine. There are advantages such as good. For this reason, the use of luxury passenger ships that emphasize riding comfort and icebreakers that repeat forward and backward traveling is increasing.
  • the conventional motor drive system is configured as described above, if the diesel engine 1 fails during operation, the circuit breaker provided between the generator 6 and the common distribution bus 12 is opened. On the other hand, the load on the remaining four diesel engines 2 to 5 increases due to the cessation of the mechanical power supply from the diesel engine 1, and the rotational speed decreases. Along with this, the generator 7-11 The output voltage and, consequently, the amplitude and frequency of the common distribution buses 12 and 13 decrease. If the decrease in these amplitudes or frequencies falls below the preset lower limit, it is determined that an abnormality has occurred in the system, and the circuit breaker between the generators 7 to 11 and the common distribution buses 12 and 13 is connected. Be released. As a result, a problem of system down occurs in which supply of mechanical power to the screws 33 to 36 is stopped.
  • the circuit breaker provided between the transformer 37 and the common distribution bus 12 is opened.
  • the load on the diesel engines 1 to 5 is reduced and the rotational speed is increased because the supply of mechanical power to the screw 33 is interrupted.
  • the output voltage of the generator 6 11 and the amplitude and frequency of the voltage of the common distribution buses 12 and 13 increase. If the rise in these amplitudes or frequencies exceeds a preset upper limit, it is determined that an abnormality has occurred in the system, and the power supply between the generators ⁇ and 11 and the common distribution buses 12 and 13 is shut off.
  • the container is opened. As a result, a system down problem occurs in which the supply of mechanical power to the screws 33 to 36 is stopped.
  • rotation speed control is performed by adjusting fuel supply (so-called governor control), and in a generator, output voltage amplitude control is performed by excitation current control.
  • governor control the frequency fluctuation of the voltage of the common distribution buses 11 and 12 is suppressed by governor control of the diesel engine, and the amplitude fluctuation is suppressed by the excitation current control of the generator.
  • the response speed of the governor control and the excitation current control is slow in the order of seconds, so that the frequency fluctuation and amplitude fluctuation of the common distribution bus voltage that occurs when at least one of the diesel engine and the generator fails. It is difficult to control the level to a level that does not cause any problems, and problems with system down are likely to occur.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • the response speed is increased, and the frequency fluctuation and the amplitude fluctuation of the common distribution bus voltage are reduced to a level where there is no problem that a system down can be avoided.
  • the purpose is to control. Disclosure of the invention
  • An electric motor drive system includes: a mechanical power generator that outputs mechanical power; a plurality of generators that are driven by the mechanical power generator and generate AC power; and output terminals of the plurality of generators. Are connected in parallel, an input terminal is connected to the common distribution bus, and a plurality of power converters that output AC power of variable amplitude and variable frequency are connected to the power converter. , Each having a plurality of electric motors for driving a load machine.
  • each of the power converters detects the frequency of the common distribution bus, and in response to a decrease in the detected frequency from a predetermined value, the upper limit value of the current command value of the converter of each of the power converters.
  • the frequency control means for controlling the frequency of the common distribution bus to a predetermined value by controlling the active power exchanged between each of the power conversion devices and the common distribution bus is reduced.
  • each of the power converters detects the output DC voltage of the comparator, and corrects and reduces the speed control command value of each of the electric motors according to a decrease in the detected DC voltage from a predetermined value.
  • DC voltage control means for controlling the output DC voltage to a predetermined value by controlling the active power exchanged between them.
  • the response speed can be increased, and the frequency fluctuation and amplitude fluctuation of the common distribution bus voltage can be suppressed to a level that does not cause a problem of system down.
  • the frequency of the common distribution bus decreases, the electric power consumed by the load can be suppressed by reducing the rotation speed of the motor, so that the DC voltage can be suppressed from decreasing and the frequency of the common distribution bus can be increased to a predetermined value or more. Can be maintained.
  • a motor drive system includes a mechanical power generator that outputs mechanical power, a plurality of generators that are driven by the mechanical power generator and generate AC power, and a plurality of generators that generate AC power.
  • a common distribution bus having output terminals connected in parallel; a plurality of power converters having input terminals connected to the common distribution bus and outputting AC power of variable amplitude and variable frequency; and
  • the present invention relates to a motor having a plurality of electric motors, each of which is connected and drives a load machine.
  • each of the power converters detects the frequency of the common distribution bus, and in response to a decrease in the detected frequency from a predetermined value, the upper limit value of the current command value of the converter of each of the power converters.
  • Frequency control means for controlling the frequency of the common power distribution bus to a predetermined value by controlling the active power exchanged between each of the power conversion devices and the common power distribution bus.
  • Each of the power converters detects a voltage of the common distribution bus, and detects a voltage between the power converter and the common distribution bus in accordance with a deviation between the detected voltage and a reference voltage of the common distribution bus.
  • Voltage control means for controlling the voltage of the common distribution bus to the above-mentioned reference voltage by controlling the reactive power exchanged in the step (a).
  • each of the power converters detects the output DC voltage of the compressor and reduces and corrects the command value of the speed control of each of the electric motors according to a decrease in the detected DC voltage from a predetermined value.
  • DC voltage control means is provided for controlling the active power exchanged between each of the power converters and each of the electric motors so that the output DC voltage becomes a predetermined value.
  • the response speed can be increased, and the frequency fluctuation and amplitude fluctuation of the common distribution bus voltage can be suppressed to a level that does not cause a problem of system down. Then, the frequency of the common distribution bus is suppressed and maintained at a predetermined value, and the voltage of the common distribution bus is maintained, so that the operation of the motor can be more stably realized.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric motor drive system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a timing chart showing the operating conditions of the bus voltage, the bus frequency, and the load current in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a motor drive system according to Embodiment 2.o
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a third embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart showing operation states of the bus voltage, the bus frequency, and the load current when it is difficult to suppress the bus voltage fluctuation.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the operating conditions of bus voltage, bus frequency, and load current when Embodiment 4 is applied.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a conventional motor drive system. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric motor drive system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plurality of generators 6 to 11 are driven by diesel engines (mechanical power generators) 1 to 5 which output mechanical power, respectively, via breakers (not shown).
  • the generated power is connected in parallel to the common distribution bus 12 and supplied to the common distribution bus 12.
  • the plurality of induction motors 23 to 27 each drive a screw (loading machine) 33 to 36 connected to its rotary shaft 28 to 32.
  • the induction motors 23 to 27 are provided with respective speed detectors 49 to 52.
  • the induction motor 23 is connected to the common distribution bus 12 via a transformer 46 and a motor control device 62.
  • a circuit breaker (not shown) is connected between the common distribution bus 12 and the transformer 46.
  • the induction motors 24 to 27 are similarly connected to the common distribution bus 12 via circuit breakers, transformers, and motor control devices 63 to 65.
  • the motor control device 62 has a power conversion device 61, and its main circuit 47 can control the reactive power and active power of the input power.
  • the main circuit 47 includes, for example, a high power factor converter 81 that converts AC power into DC power, a smoothing capacitor 82 that smoothes the converted DC power, and a motor 2 that converts DC power into AC power.
  • a self-excited inverter that drives 3 8 It is composed of a conversion device of the evening-invar overnight system (DC link system). It should be noted that the conversion device may be constituted by an AC-AC conversion system using a matrix converter.
  • Reference numeral 48 denotes a frequency detection circuit that detects a frequency from the voltage of the common distribution bus 12.
  • 53 is a DC voltage detector for detecting the DC voltage of the converter 81 (the DC voltage of the smoothing capacitor 82).
  • Reference numeral 54 denotes a DC voltage control circuit that receives the DC voltage detected by the DC voltage detector 53 and controls the DC voltage of the converter 81 to the predetermined value based on a deviation from a predetermined value.
  • 55 is to compare the feedback frequency, which is the detection value of the frequency detection circuit 48, with a predetermined value (for example, in the case of FIG.
  • Reference numeral 56 denotes a converter control circuit which drives the comparator 81 of the main circuit 47 with the output of the current control circuit 55.
  • the DC voltage detector 53, the DC voltage control circuit 54, the frequency detection circuit 48, the current control circuit 55 and the converter control circuit 56 constitute a frequency control means.
  • Reference numeral 57 denotes a speed command setting circuit for setting or receiving a speed command value according to an external command.
  • 5 8 calculates the feedback speed from the signal of the speed detector 49, receives the speed command value output from the speed command setting circuit 57, calculates the deviation between this speed command value and the feedback speed, This is a speed control circuit that calculates the current command value of the inverter 83 of the main circuit 47 so as to eliminate this deviation.
  • the speed control circuit 58 further receives a detected DC voltage which is an output of the DC voltage detector 53, and when the detected DC voltage falls from a predetermined value, the speed control circuit 58 outputs an output of the speed command setting circuit 57.
  • Reference numeral 59 denotes a control circuit which receives the output of the speed control circuit 58 and controls the main circuit 47 of the main circuit 47 having a control function of controlling the speed of the motor 23.
  • These speed command setting circuit 57, speed detector 49, speed control circuit 58, DC voltage detector 53 and control circuit 59 constitute DC voltage control means.
  • Reference numeral 60 denotes a control device that controls the main circuit 47 of the power conversion device 61.
  • 63 to 65 are motor control devices having the same control functions as the motor control device 62. Part of the power from the common distribution bus 12 is also supplied to other load equipment connected to the low-voltage distribution systems 16 and 17 via the transformers 14 and 15.
  • the power generation system generates power so as to generate an AC power output of a predetermined frequency and voltage. For example, if the power consumed by the load increases within the rated range of the power generation system, the diesel engine (motor) 1 to 5
  • the frequency and voltage of the common power distribution bus 12 are maintained at predetermined values by increasing the output of the generators and making the output power of the generators 6 ′ to 11 equal to the power consumption.
  • the motor control device 62 controls the driving of the motor 23 so that the rotation speed of the motor 23 becomes the speed command value. It receives AC power from the motor control device 62 and the transformer 46, receives an external speed command value, and drives the motor 23 based on the speed command value output from the speed command setting circuit 57. Variable amplitude 'Outputs AC power with variable frequency.
  • the active power control circuit 55 of the high power factor converter increases the current to a current value corresponding to the active power necessary to maintain the frequency of the common distribution bus 12 detected by the frequency detection circuit 48 at a predetermined value.
  • the output command value of the current control circuit 55 of the power factor converter is corrected and subtracted, and is given to the converter control circuit 56 as a control command.
  • the control circuit 56 for the high power factor comparator is designed to ensure that the DC voltage is the desired value. Control. Specifically, the DC voltage of the converter 81 detected by the DC voltage detector 53 is compared with a predetermined value (voltage value) by the DC voltage control circuit 54, and the current command value is set so that the deviation is eliminated. Calculate and output. The current control circuit 55 drives and controls the converter control circuit 56 so that the current command value is obtained. At this time, if the frequency of the common distribution bus 12 detected by the frequency detection circuit 48 becomes lower than a predetermined value, the upper limit of the current command value of the DC voltage control circuit 54 is increased in accordance with the decrease from the predetermined value. Calculate to reduce the limit value and perform effective current control.
  • the frequency of the common power distribution bus is controlled to a predetermined value by controlling the active power exchanged between the power converter and the common power distribution bus.
  • the DC voltage decreases.
  • the control circuit 59 of the inverter 23 controls the driving of the motor 23 so that the rotation speed of the motor 23 becomes the speed command value.
  • the feedback speed obtained by calculating the rotation speed detected by the speed detector 49 by the speed control circuit 58 is compared with the speed command value, and the current command value is calculated so as to eliminate the deviation.
  • Driving the main circuit 47 is controlled to a predetermined value by controlling the active power exchanged between the power converter and the common power distribution bus.
  • the calculation is performed so as to decrease the speed command value of the speed command setting circuit 57 in accordance with the decrease from the predetermined value. Then, the current command value of the electric motor 23 is given to the control circuit 59 for the night.
  • the output DC voltage of converter 81 becomes a predetermined value.
  • the load power consumption characteristics of the wind-hydraulic applied machine is such that the power consumption increases and changes with the cube of the rotation speed.
  • the power consumed by the load can be suppressed by reducing the rotation speed of the electric motor 23 according to the decrease in the frequency of the common distribution bus 12. Therefore, the DC voltage can be reduced
  • the frequency of the common distribution bus 12 can be secondarily maintained at a predetermined value or more.
  • Figure 2 shows this, and the frequency drops after an overload, but this is maintained at a predetermined value to achieve continuous operation.
  • the bus voltage on the vertical axis represents the rated bus voltage as 1.
  • the bus frequency [Hz] indicates when the bus rated frequency is 50 Hz.
  • the load current is expressed by setting the rated load power to 1.
  • the horizontal axis represents time [sec].
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a second embodiment.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same or corresponding components as those in FIG.
  • the motor control device 71 has a DC voltage control means for outputting to the inverter 83 in the power conversion device 70.
  • This DC voltage control means includes a speed command setting circuit 57, a speed detector 49, a speed control circuit 66, a DC voltage detector 53, a current control circuit 67, and a control circuit 68. . 69 is a control device.
  • the motors 24 to 27 are similarly connected to the common distribution bus 12 via circuit breakers (not shown), transformers, and motor control devices 72 to 74.
  • the current control circuit 67 receives the DC voltage detected by the DC voltage detector 53, and when the DC voltage decreases from the predetermined value, the current of the current control circuit 67 changes according to the decrease from the predetermined value. Give a command to lower the upper limit of the command value.
  • the speed control circuit 66 calculates the feedback speed from the signal of the speed detector 49, receives the speed command value output from the speed command setting circuit 57, and calculates the deviation between the speed command value and the feedback speed. Calculation is performed, and a current command value is given to the current control circuit 67 so as to eliminate this deviation.
  • the current control circuit 67 sends the current command value obtained by the speed control circuit 66 directly to the control circuit 68 of the main circuit 47. Give If the DC voltage drops, control is performed to limit the current command value so that the fluctuation of the DC voltage is within a predetermined value (voltage value).
  • the bus frequency of the common distribution bus 12 is detected, and the power consumption (current) of the motor 23 of the direct power converter is reduced. Since power control can be performed, a decrease in the frequency of the common distribution bus 12 can be suppressed, the operation of the motor can be continued, and the motor can be operated more stably.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a third embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding components as those in FIG.
  • the frequency of the common distribution bus 12 is collectively detected by the frequency detection circuit 91, and the detected feedback frequency is supplied to the control devices 92 to 95 of each motor.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the frequency of the common distribution bus 12 is detected collectively and supplied to the control devices 92 to 95 of the respective motors, control instability due to variations in characteristics of individual frequency detection circuits
  • the frequency of the common distribution bus 12 can be more stably maintained at a predetermined value or more.
  • the frequency of the common distribution bus 12 is detected collectively by the frequency detection circuit 91, and the detected feedback frequency is sent to the control device of each motor. You may make it supply. By doing so, also in the second embodiment, control instability due to variations in characteristics of individual frequency detection circuits is prevented, and the frequency of the common distribution bus 12 is more stably set to a predetermined value or more. Can be maintained.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a motor drive system according to Embodiment 4. .
  • the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same or corresponding components as those in FIG.
  • the motor control device 81 detects the bus voltage of the common distribution bus 12 with a voltage detector 75 and calculates the deviation between the detected voltage and the reference voltage of the common distribution bus 12. Accordingly, the reactive power command value generated by power conversion device 80 is calculated so as to eliminate this deviation, and reactive power command circuit 7 6 is output to converter control circuit 78 of power conversion device 80. It has. 79 is a control device.
  • the reactive power command circuit 76 detects the voltage of the common distribution bus 12 with a voltage detector 75 and maintains the detected voltage at the reference voltage of the common distribution bus 12 set by the voltage setting unit 77. A reactive power output command value corresponding to the reactive power required for the operation is calculated and given to the converter control circuit 78 of the power converter 80.
  • the voltage detector 75, the voltage setting device 77, the reactive power command circuit 76, and the converter control circuit 78 constitute a voltage control means.
  • the DC voltage detector 53, the DC voltage control circuit 54, the frequency detection circuit 48, the current control circuit 55, and the frequency control are performed by the control circuit 78 of the comparator. Means.
  • the speed command setting circuit 57, the speed detector 49, the speed control circuit 58, the DC voltage detector 53, and the control circuit 59 constitute a DC voltage control means.
  • the other motor control devices 82 to 84 have the same configuration as the motor control device 81. If the voltage fluctuation that occurs when an overload occurs can be suppressed by the AC voltage control circuit (excitation current control circuit, etc.) normally provided in the generator system, the power consumption is suppressed and the frequency is reduced as shown in Fig. 3. Can be continued by maintaining the voltage at a predetermined value, but if it is difficult to suppress voltage fluctuations with the AC voltage control circuit provided in the power generation system, the bus voltage fluctuations gradually increase as shown in Fig. 6. And the power generation system will eventually stop.
  • Figure 6 shows the operation of bus voltage, bus frequency, and load current when it is difficult to suppress bus voltage fluctuations. It is a timing chart which shows a situation.
  • the voltage of common power distribution bus 12 is detected, and the output of reactive power of power converter 80 is controlled, so that the voltage of common power distribution bus 12 can be maintained at a predetermined value.
  • Figure 7 illustrates this.
  • Fig. 7 is a timing chart showing the operating conditions of the bus voltage, bus frequency, and load current when Embodiment 4 is applied. The frequency of the common distribution bus 12 is suppressed and maintained below the specified value, and the voltage of the common distribution bus 12 is maintained at the reference voltage. Form 5.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing a motor drive system according to a fifth embodiment.
  • the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 or 5 indicate the same components as those in FIG. 3 or FIG.
  • the motor control device 87 detects the bus voltage of the common power distribution bus 12 with the voltage detector 75 in addition to the configuration of the second embodiment (FIG. 3). According to the deviation between the detected voltage and the reference voltage of the common distribution bus 12, a reactive power command value corresponding to the required reactive power is calculated so as to eliminate this deviation, and the power converter 8 6 And a reactive power command circuit 76 output to the control circuit 78 of the converter. 8 5 is a control device.
  • These voltage detector 75, voltage setting device 77, reactive power command circuit 76 and converter control circuit 78 constitute voltage control means.
  • the DC voltage detector 53, the DC voltage control circuit 54, the frequency detection circuit 48, the current control circuit 55, and the control circuit 78 Is composed. Further, as in the second embodiment, the speed command setting circuit 57, the speed detector 49, the speed control circuit 66, the DC voltage detector 53, the current control circuit 67, and the control circuit 68 control the DC voltage. means Is composed.
  • the other motor control devices 88-90 have the same configuration as the motor control device 87.
  • the bus voltage of the common distribution line 12 is detected and the output of the reactive power is controlled, the voltage of the common distribution line 12 is maintained at a predetermined value.
  • the frequency of the common power distribution bus 12 is suppressed and maintained from falling below a predetermined value, and the bus voltage of the common power distribution bus 12 is maintained at a predetermined value even when driving a constant torque load device.
  • the operation of the motor can be continued more stably.
  • FIG. 9 is a structural diagram showing a motor driving system according to Embodiment 6.
  • the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 indicate the same or corresponding components as those in FIG.
  • the frequency of the common power distribution bus 12 is detected by the frequency detection circuit 91 in a lump, and the detected feedback frequency is determined by the control device 101 to 1 of each motor. We supply each to 04. Further, the bus voltage of the common distribution bus 12 is collectively detected by the voltage detector 100, and the detected feedback bus voltage is supplied to the control devices 101 to 104 of the respective motors. Others are the same as in Embodiment 4 (FIG. 5).
  • the effective current control circuit 55 of the comparator when the bus frequency of the common distribution bus 12 detected by the frequency detection circuit 91 falls below a predetermined value, reduces the current command value to reduce the high power factor Commands are given to the control circuit 78.
  • the reactive power command circuit 76 detects the bus voltage of the common distribution bus 12 with the voltage detector 100, and compares the detected voltage with the reference voltage of the common distribution bus 12 set by the voltage setting unit 77. A reactive power output command value corresponding to the reactive power required for maintaining is calculated and given to converter control circuit 78 of power converter 80.
  • the common frequency detecting circuit 91 detects the frequency of the common power distribution bus 12 collectively. The frequency may be supplied to the control device of each motor individually. Furthermore, instead of the voltage detector 75, the voltage detector 100 detects the bus voltage of the common distribution bus 12 in a lump, and supplies the detected feedback bus voltage to the control device of each motor. May be. Industrial applicability ''
  • the present invention is suitable for use in a motor drive system for marine electric propulsion and a motor drive system for an LNG plant.

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Abstract

　機械動力発生装置（１～５）により駆動される複数台の発電機（６～１１）が、共通配電母線（１２）に並列接続され、この共通配電母線（１２）に接続され、可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置（６１）が、負荷機械（３３～３６）を駆動する複数台の電動機（２３～２７）を駆動する電動機駆動システムに関する。　特に上記各電力変換装置（６１）は、上記各電力変換装置（６１）と上記共通配電母線（１２）との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記共通配電母線（１２）の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備える。さらに、上記各電力変換装置（６１）は、上記各電力変換装置（６１）と上記各電動機（２３～２７）との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、コンバータ（８１）の出力直流電圧が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備える。

Description

電動機駆動システム
技 ί分野
この発明は、 機械動力発生装置を動力源とする複数台の発電機が、 共 明
通の配電母線に並列接続され、かつ負荷機械を駆動する複数台の電動機 を可変速運転する電力変換装置が、'この共通配電母線に並列接続された 電動機駆動システムに関するものである。 背景技術
第 1 0図は、 国際公開第 W O 0 2 / 1 0 0 7 1 6 A 1号パンフレツト に示された船舶電気推進用の従来の電動機駆動システムを示す構成図 である。
図において、 スクリュー 3 3〜3 6はそれそれ、 回転軸 2 8〜3 2を 介して誘導電動機 2 3〜2 7により可変速駆動される。誘導電動機 2 3 〜2 7はそれぞれ、電力変換装置 1 8〜2 2により可変速駆動されるが 、 可変速駆動に必要な電力は変圧器 3 7を介して共通配電母線 1 2， 1 3から供給される。 この共通配電母線 1 2， 1 3には、 ディーゼル機関 1〜5によって駆動される発電機 6〜 1 1の出力端子が接続されてい る。 なお、 3 8は変圧器 3 7の一次巻線、 3 9 , 4 1は変圧器 3 7の二 次巻線、 4 2 , 4 3は整流器、 4 4はコンデンサ、 4 5はインバー夕で ある。
このようなシステム構成により、 ディーゼル機関 1〜 5が出力する機 械動力は、 発電機 6〜1 1によって電力に変換され、 共通配電母線 1 2 ， 1 3 , 変圧器 3 7， 電力変換装置 1 8〜 2 2， 誘導電動機 2 3〜 2 7 ,回転軸 2 8〜3 2を経由して最終的にスクリユー 3 3〜3 6を可変速 運転する機械動力として利用される。 さらに、 ディーゼル機関 1〜5が 出力する機械動力の一部は、 変圧器 1 4 , 1 5を経由して、 低圧配電系 統 1 6 , 1 7に接続された他の負荷機器にも供給される。
なお、 図示されていないが、 発電機 6〜 1 1と共通配電母線 1 2， 1 3との間、 および変圧器 3 7 ( 4台あり） と共通配電母線 1 2 , 1 3と の間には、 それそれ遮断器が設けられる。発電機側あるいは誘導電動機 側に異常が生じた場合は、 該当する箇所の遮断器が開放され、 共通配電 母線 1 2 , 1 3から切り離される。
電動機駆動システムを適用した電気推進システムは、 ディ一ゼル機関 により直接、 スクリユーを駆動する従来の推進システムと比較して、 振 動が少ない、 スクリューの回転方向や回転数の調整が容易、 効率がよい などの利点がある。 このため、 乗り心地を重視する豪華客船や前後進を 繰り返す砕氷船などの適用が増加しつつある。
また， 天然ガスを液化する.ための L N Gプラントでは、 従来、 液化設 備に使用されるコンプレヅサの駆動に、ガスタービンやスチーム夕一ビ ンなどの機械動力発生装置が使用されてきた。 しかし、 排気ガスが少な い、 効率がよいといった利点から、 船舶電気推進システムと同様の電動 機駆動システムの適用が開始されつつある。この L N Gプラント用の電 動機駆動システムの構成は、 例えば、 第 1 0図において、 スクリュー 3 3〜3 6をコンプレッサで置換えたものとなる。
従来の電動機駆動システムは上記のように構成されているが、 運転中 にディーゼル機関 1が故障した場合、発電機 6と共通配電母線 1 2との 間に設けられた遮断器が開放される。一方、 残りの 4台のディーゼル機 関 2〜 5は，ディ一ゼル機関 1からの機械動力の供給がなくなつたこと により負荷が増加し， 回転数が低下する。 これに伴い発電機 7〜1 1の 出力電圧、 ひいては共通配電母線 1 2 , 1 3の電圧の振幅や周波数が低 下する。これらの振幅や周波数の低下が予め設定された下限値以下にな るとシステムに異常が起こったと判断され、発電機 7〜 1 1と共通配電 母線 1 2 , 1 3との間の遮断器が開放される。 その結果、 スクリユー 3 3〜 3 6への機械動力の供給が停止されるというシステムダウンの問 題が生じる。
一方， 電力変換回路 1 8が故障した場合は、 変圧器 3 7と.共通配電母 線 1 2との間に設けちれた遮断器が開放される。 この場合は， スクリュ — 3 3への機械動力の供給がなぐなつたことにより，ディーゼル機関 1 〜 5の負荷が減少し， 回転数が上昇する。 これに伴い発電機 6 1 1の 出力電圧、 びいては共通配電母線 1 2 , 1 3の電圧の振幅や周波数が上 昇する。これらの振幅や周波数の上昇が予め設定された上限値以上にな ると、 システムに異常が起こったと判断され、 発電機^〜 1 1と共通配 電母線 1 2 , 1 3との間の遮断器が開放される。 その結果， スクリュー 3 3〜3 6への機械動力の供給が停止されるというシステムダウンの 問題が生じる。
通常， ディーゼル機関では燃料供給量の調整 （いわゆるガバナ制御） による回転数制御が行われ、発電機では励磁電流制御による出力電圧振 幅制御が行われる'。 すなわち， 共通配電母線 1 1 , 1 2の電圧の周波数 変動は、 ディーゼル機関のガバナ制御、 振幅変動は発電機の励磁電流制 御によって抑制される。 しかし， これらガバナ制御や励磁電流制御の応 答速度は秒オーダで遅いため、ディ一ゼル機関や発電機の少なくとも 1 台が故障した場合に発生する共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変 動を問題のないレベルまで抑制することが困難で，システムダウンの問 題が生じ易い。
特に， 船舶電気推進用や L N Gプラント用の電動機駆動システムでは ， 投資コストを抑えるために、 ディーゼル機関， 発電機， 電力変換装置 や誘導電動機の台数は少ないことが望まれている。 このため， 1台のデ ィーゼル機関や発電機の故障が、 共通配電母線電圧の振幅 ·周波数変動 に及ぼす影響が大きい。
この発明は、 上記のような問題点を解消するためになされたもので、 応答速度を速くして、 共通配電母線電圧の周波数変動や振幅変動を、 シ ステムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制することを目的 とする。 発明の開示
この発明の電動機駆動システムは、 機械動力を出力する機械動力発生 装置と、 上記機械動力発生装置により駆動され、 交流電力を発生する複 数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続された共通 配電母線と、 上記共通配電母線に入力端子が接続され、 可変振幅及び可 変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記電力変換 装置にそれそれ接続され、それそれ負荷機械を駆動する複数台の電動機 を有するものに関する。
特に、 上記各電力変換装置は、 上記共通配電母線の周波数を検出し、 この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコ ンバ一夕の電流指令値の上限制限値を、補正低減し、 上記各電力変換装 置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御するこ とにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手 段を備えている。
且つ、 上記各電力変換装置は、 上記コンパ'一夕の出力直流電圧を検出 し、 この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、 上記各電動機の速 度制御の指令値を補正低減し、上記各電力変換装置と上記各電動機との 間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧 が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えている。
これにより、 応答速度を速くして、 共通配電母線電圧の周波数変動や 振幅変動を、 システムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制で きる。 そして、 共通配電母線の周波数の低下に応じて、 電動機の回転速 度を低下させることにより負荷の消費する電力を抑制できるので、直流 電圧の低下を抑制でき、共通配電母線の周波数を所定値以上に維持する ことができる。
また、 この発明の電動機駆動システムは、 機械動力を出力する機械動 力発生装置と、 上記機械動力発生装置により駆動され、 交流電力を発生 する複数台の発電機と、上記複数台の発電機の出力端子が並列接続され た共通配電母線と、 上記共通配電母線に入力端子が接続され、 可変振幅 及び可変周波数の交流電力を出力する複数台の電力変換装置と、上記電 力変換装置にそれそれ接続され、それそれ負荷機械を駆動する複数台の 電動機を有するものに関する。
特に、 上記各電力変換装置は、 上記共通配電母線の周波数を検出し、 この検出周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコ ンバ一夕の電流指令値の上限制限値を、 補正低減し、 上記各電力変換装 置と上記共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御するこ とにより、上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手 段を備えている。
そして、 上記各電力変換装置は、 上記共通配電母線の電圧を検出し、 この検出電圧と上記共通配電母線の基準電圧との偏差に応じて、上記各 電力変換装置と上記共通配電母線との間でやり取りされる無効電力を 制御することにより、上記共通配電母線の電圧を上記基準電圧に制御す る電圧制御手段を備えている。 且つ、 上記各電力変換装置は、 上記コンパ一夕の出力直流電圧を検出 し、 この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、 上記各電動機の速 度制御の指令値を補正低減し、上記各電力変換装置と上記各電動機との 間でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧 が所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えている。
これにより、 応答速度を速くして、 共通配電母線電圧の周波数変動や 振幅変動を、 システムダウンを回避できる問題のないレベルまで抑制で きる。そして、 共通配電母線の周波数を所定値よりの低下を抑制して維 持するとともに、 共通配電母線の電圧を維持して、 より安定に電動機の 運転継続を実現できる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の実施の形態 1である電動機駆動システムを示す 構成図である。
第 2図は、 実施の形態 1における母線電圧， 母線周波数， 負荷電流の 動作状況を示すタイミングチヤ一トである。
第 3図は、 実施の形態 2である電動機駆動システムを示す構成図であ る o
第 4図は、 実施の形態 3である電動機駆動システムを示す構成図であ る。
第 5図は、 実施の形態 4である電動機駆動システムを示す構成図であ る。
第 6図は、 母線電圧変動の抑制が困難な場合の母線電圧， 母線周波数 ， 負荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。
第 7図は、 実施の形態 4を適用した場合の母線電圧， 母線周波数， 負 荷電流の動作状況を示すタイミングチャートである。 第 8図は、 実施の形態 5である電動機駆動システムを示す構成図であ る。
第 9図は、 実施の形態 6である電動機駆動システムを示す構成図であ る
第 1 0図は、 従来の電動機駆動システムを示す構成図である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 .
第 1図はこの発明の実施の形態 1である電動機駆動システムを示す構 成図である。第 1図において、 複数台の発電機 6〜1 1は、 それそれ機 械動力を出力するディーゼル機関（機械動力発生装置） 1 ~ 5により駆 動され、 遮断器（図示せず） を介して共通配電母線 1 2に並列接続され 、 発生した電力を共通配電母線 1 2に供給する。複数の誘導電動機 2 3 〜2 7は、 それそれその回転軸 2 8〜3 2に接続されたスクリユー（負 荷機械） 3 3〜3 6を駆動する。誘導電動機 2 3〜2 7には、 それそれ その速度検出器 4 9〜5 2が設けられている。誘導電動機 2 3は共通配 電母線 1 2に、 変圧器 4 6、 電動機の制御装置 6 2を経て接続されてい る。共通配電母線 1 2と変圧器 4 6間には遮断器（図示せず） が接続さ れている。誘導電動機 2 4〜2 7も、 それそれ同様に共通配電母線 1 2 に、 遮断器、 変圧器、 電動機の制御装置 6 3〜6 5を経て接続されてい る
電動機の制御装置 6 2は電力変換装置 6 1を有し、 その主回路 4 7で 入力電力の無効電力と有効電力が制御できる。 その主回路 4 7は、 例え ば交流電力を直流電力に変換する高力率コンバータ 8 1と、変換された 直流電力を平滑する平滑コンデンサ 8 2と、直流電力を交流電力に変換 して電動機 2 3を駆動する自励式ィンバ一夕 8 3とを有するコンパ一 夕-インバ一夕方式 （D Cリンク方式） の変換装置で構成される。 なお 、 マトリクスコンバータによる交流-交流変換方式の変換装置で構成す ることもできる。
4 8は、 共通配電母線 1 2の電圧から周波数を検出する周波数検出回 路である。 5 3は、 コンバータ 8 1の直流電圧 （平滑コンデンサ 8 2の 直流電圧） を検出する直流電圧検出器である。 5 4は、 直流電圧検出器 5 3の検出直流電圧を受け所定値との偏差をもとに、コンバータ 8 1の 直流電圧をその所定値に制御する直流電圧制御回路である。 5 5は、 周 波数検出回路 4 8の検出値である帰還周波数を所定値（例えば図 2の場 合は定格周波数を 5 0 H zとしたとき、 4 9 H z ) と比較し、 その所定 値から減少したときに、直流電圧制御回路 5 4の出力である電流指令値 を補正低減し、 コンバータの電流を制御する電流制御回路である。 5 6 は、電流制御回路 5 5の出力で主回路 4 7のコンパ一夕 8 1の駆動を行 うコンバータの制御回路である。 これらの直流電圧検出器 5 3 , 直流電 圧制御回路 5 4 , 周波数検出回路 4 8 , 電流制御回路 5 5とコンバータ の制御回路 5 6で周波数制御手段を構成している。
5 7は、 外部の指令により速度指令値を設定または受ける速度指令設 定回路である。 5 8は、 速度検出器 4 9の信号より帰還速度を演算する と共に、 速度指令設定回路 5 7の出力である速度指令値を受け、 この速 度指令値と帰還速度との偏差を演算し、 この偏差がなくなるように主回 路 4 7のィンバ一夕 8 3の電流指令値を演算する速度制御回路である。 この速度制御回路 5 8は、 さらに、 直流電圧検出器 5 3の出力である検 出直流電圧を受け、 この検出直流電圧が所定値から低下したときに、 速 度指令設定回路 5 7の出力である速度指令値を低減補正し、低減補正し た速度指令値と帰還速度との偏差を演算し、 この偏差がなくなるように 主回路 4 7のィンバ一夕 8 3の電流指令値を演算する速度制御回路で ある。 5 9は、 速度制御回路 5 8の出力を受け、 電動機 2 3の速度 制 御する制御機能を有する主回路 4 7のィンバ一夕 8 3を制御する制御 回路である。 これらの速度指令設定回路 5 7， 速度検出器 4 9 , 速度制 御回路 5 8 ,直流電圧検出器 5 3と制御回路 5 9で直流電圧制御手段を 構成する。 6 0は、 電力変換装置 6 1の主回路 4 7を制御する制御装置 である。 6 3〜 6 5は、 電動機の制御装置 6 2と同等の制御機能を有し た電動機の制御装置である。 なお、 共通配電母線 1 2からの電力の一部 は、 変圧器 1 4， 1 5を経由して低圧配電系統 1 6 , 1 7に接続された 他の負荷機器にも供給される。
次に第 1図の動作について説明する。 発電システムは所定の周波数， 電圧の交流電力出力となるように発電を行っており、例えば負荷が消費 する電力が発電システムの定格範囲内で増加した場合は、ディーゼル機 関（原動機） 1〜5の出カを増加して発電機6'〜1 1の出力電力を消費 電力と等しくすることにより、共通配電母線 1 2の周波数および電圧を 所定値に維持している。
電動機の制御装置 6 2は、 電動機 2 3の回転速度が速度指令値となる ように電動機 2 3の駆動制御を行う。電動機の制御装置 6 2、 変圧器 4 6から交流電力を受電し、 外部よりの速度指令値を受け、 速度指令設定 回路 5 7の出力である速度指令値に基づいて、電動機 2 3を駆動する可 変振幅 '可変周波数の交流電力を出力する。
高力率コンバータの有効電流制御回路 5 5は、 周波数検出回路 4 8で 検出した共通配電母線 1 2の周波数を所定値に維持するのに必要な有 効電力に応じた電流値になるまで高力率コンバータの電流制御回路 5 5の出力指令値を補正減算演算し制御指令として、 コンバータ制御回路 5 6に与える。
高力率コンパ'一夕の制御回路 5 6は、 直流電圧が所望の値となるよう に制御を行う。具体的には、 直流電圧検出器 5 3で検出したコンバータ 8 1の直流電圧と所定値（電圧値） とを直流電圧制御回路 5 4で比較し 、 その偏差が無くなるように、 電流指令値を演算し出力する。 電流制御 回路 5 5は、その電流指令値になるようにコンバータ制御回路 5 6を駆 動制御する。 この時、 周波数検出回路 4 8で検出した共通配電母線 1 2 の周波数が所定値より低下した場合には、その所定値からの減少に応じ て、直流電圧制御回路 5 4の電流指令値の上限制限値を下げるように演 算して有効電流制御を行う。 このようにして、 電力変換装置と共通配電 母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、共通配電 母線の周波数を所定値に制御する。 その場合、 電動機 2 3の消寳電力が 、 コンバータの入力有効電力より多い場合は、 直流電圧が低下する。 インバ一夕 8 3の制御回路 5 9は、 電動機 2 3の回転数が速度指令値 になるように電動機 2 3の駆動制御を行う。具体的には、 速度検出器 4 9で検出した回転速度を速度制御回路 5 8で演算して得た帰還速度と 速度指令値とを比較し、その偏差が無くなるように電流指令値を演算し 、 主回路 4 7を駆動する。 この時、 直流電圧検出器 5 3で検出した直流 電圧が所定値から減少したときは、 その所定値からの減少に応じて、 速 度指令設定回路 5 7の速度指令値を下げるように演算して、電動機 2 3 の電流指令値をィンバ一夕の制御回路 5 9に与える。. このようにして、 電力変換装置と電動機との間でやり取りされる有効電力を制御するこ とにより、 コンバータ 8 1の出力直流電圧が所定値になる。
実施の形態 1で、 風水力応用機械 （例えば船舶用のスクリユー、 コン プレーサー、 ブロワ一等の 2乗トルク負荷機器）の負荷消費電力特性は 、 回転速度の 3乗で消費電力が増加変化するので、 共通配電母線 1 2の 周波数の低下に応じて、電動機 2 3の回転速度を低下させることにより 負荷の消費する電力を抑制できる。 そのため、 直流電圧の低下を抑制で き、二次的に共通配電母線 1 2の周波数を所定値以上に維持することが できる。 図 2はこれを示すものであり、 過負荷となつてから周波数が低 下するが、 これを所定値に維持し、 運転継続を実現している。縦軸の母 線電圧は定格母線電圧を 1として表している。母線周波数 [ H z ]は母線 定格周波数が 5 0 H zのときを表している。負荷電流は定格負荷電^を 1として表している。 横軸はいずれも時間 [sec]を表している。
実施の形態 2 .
第 3図は実施の形態 2である電動機駆動システムを示す構成図である 。第 3図において、 第 1図と同一の符号を付したものは、 第 1図のもの と同一または相当するものを示す。第 3図に示すように、 電動機の制御 装置 7 1は、電力変換装置 7 0にインバー夕 8 3へ出力するための直流 電圧制御手段を有している。 この直流電圧制御手段は、速度指令設定回 路 5 7 , 速度検出器 4 9 , 速度制御回路 6 6 , 直流電圧検出器 5 3、 電 流制御回路 6 7と制御回路 6 8で構成されている。 6 9は制御装置であ る。電動機 2 4〜2 7も、 それそれ同様に共通配電母線 1 2に、 遮断器 (図示せず）、 変圧器、 電動機の制御装置 7 2〜7 4を経て接続されて いる。
電流制御回路 6 7は、 直流電圧検出器 5 3で検出した直流電圧を受け 、 その直流電圧が所定値から減少したときは、 その所定値からの減少に 応じて、電流制御回路 6 7の電流指令値の上限値を下げる指令を与える 。速度制御回路 6 6は、 速度検出器 4 9の信号より帰還速度を演算する と共に、 速度指令設定回路 5 7の出力である速度指令値を受け、 この速 度指令値と帰還速度との偏差を演算し、この偏差がなくなるように電流 制御回路 6 7に電流指令値を与える。電流制御回路 6 7は、 直流電圧検 出回路 5 3の検出直流電圧が、 所定値以内であれば、 速度制御回路 6 6 で求めた電流指令値をそのまま主回路 4 7の制御回路 6 8に与えるが、 直流電圧が低下した場合は、 直流電圧の変動が所定値 （電圧値） 以内に なるように電流指令値を制限するように制御する。
実施の形態 2では、 共通配電母線 1 2の母線周波数を検出し、 直接電 力変換装置の電動機 2 3の消費電力 （電流） を低減するので、 負荷であ る機械が風水力機器以外でも消費電力制御を行うことができるため、共 通配電母線 1 2の周波数の低下を抑制することができ、かつ電動機の運 転継続が可能であり、 より安定に電動機運転が可能である。
実施の形態 3 .
第 4図は実施の形態 3である電動機駆動システムを示す構成図である 。第 4図において、 第 1図と同一の符号を付したものは、 第 1図のもの と同一または相当するものを示す。実施の形態 3では、 共通配電母線 1 2の周波数を周波数検出回路 9 1で一括して検出し、 この検出帰還周波 数を各電動機の制御装置 9 2〜9 5に供給している。その他は、 実施の 形態 1と同様である。
実施の形態 3では、 共通配電母線 1 2の周波数を一括して検出し各鼋 動機の制御装置 9 2〜 9 5に供給するので、個別の周波数検出回路の特 性のバラツキによる制御の不安定性を防止し、 より安定的に共通配電母 線 1 2の周波数を所定値以上に維持することができる。
なお、 実施の形態 2においても、 個別周波数検出回路 4 8に替え、 共 通配電母線 1 2の周波数を周波数検出回路 9 1で一括して検出し、 この 検出帰還周波数を各電動機の制御装置に供給するようにしても良い。こ のようにすれば、 実施の形態 2においても、 個別の周波数検出回路の特 性のバラツキによる制御の不安定性を防止し、 より安定的に共通配電母 線 1 2の周波数を所定値以上に維持することができる。
実施の形態 4 .
第 5図は実施の形態 4である電動機駆動システムを示す構成図である 。第 5図において、 第 1図と同一の符号を付したものは、 第 1図のもの と同一または相当するものを示す。第 5図に示すように、 電動機の制御 装置 8 1は、 共通配電母線 1 2の母線電圧を電圧検出器 7 5で検出し、 その検出電圧と共通配電母線 1 2の基準電圧との偏差に応じて、 この偏 差がなくなるように、電力変換装置 8 0が発生する無効電力指令値を演 算して、電力変換装置 8 0のコンバータの制御回路 7 8へ出力する無効 電力指令回路 7 6を備えている。 7 9は制御装置である。
無効電力指令回路 7 6は、 共通配電母線 1 2の電圧を電圧検出器 7 5 で検出し、その検出電圧を電圧設定器 7 7で設定される共通配電母線 1 2の基準電圧に維持するのに必要な無効電力に応じた無効電力出力指 令値を演算し、 電力変換装置 8 0のコンバータ制御回路 7 8に与える。 これらの電圧検出器 7 5 , 電圧設定器 7 7 , 無効電力指令回路 7 6と コンバータの制御回路 7 8で電圧制御手段を構成している。 また、 実施 の形態 1と同様に、 直流電圧検出器 5 3 , 直流電圧制御回路 5 4 , 周波 数検出回路 4 8，電流制御回路 5 5とコンパ'一夕の制御回路 7 8で周波 数制御手段を構成している。 さらに、 実施の形態 1と同様に、 速度指令 設定回路 5 7 , 速度検出器 4 9 , 速度制御回路 5 8， 直流電圧検出器 5 3と制御回路 5 9で直流電圧制御手段を構成している。なお、 他の電動 機の制御装置 8 2〜 8 4も電動機の制御装置 8 1と同様な構成である。 過負荷となった時に発生する電圧変動を発電機システムが通常備える 交流電圧制御回路 （励磁電流制御回路等） で抑制可能な場合は、 第 3図 に示したように消費電力を抑制して周波数を所定値に維持することに よって運転継続が可能であるが、発電システムが備える交流電圧制御回 路で電圧変動の抑制が困難である場合は、第 6図に示すように次第に母 線電圧変動が拡大し、 やがて発電システムの停止に至る。第 6図は母線 電圧変動の抑制が困難な場合の母線電圧， 母線周波数， 負荷電流の動作 状況を示すタイミングチャートである。
実施の形態 4では、 共通配電母線 1 2の電圧を検出し、 電力変換装置 8 0の無効電力の出力制御を行うので、共通配電母線 1 2の電圧を所定 値に維持することができる。第 7図はこれを示すものである。第 7図は 実施の形態 4を適用した場合の母線電圧， 母線周波数， 負荷電流の動作 状況を示すタイミングチャートである。共通配電母線 1 2の周波数を所 定値よりの低下を抑制し維持するとともに、共通配電母線 1 2の電圧を 基準電圧に維持しており、 より安定に電動機の運転継続を実現している 実施の形態 5 .
第 8図は実施の形態 5である電動機駆動システムを示す構成図である 。 第 8図において、 第 3図又は第 5図と同一の符号を付したものは、 第 3図又は第 5図のものと同一または相当するものを示す。第 8図に示す ように、 電動機の制御装置 8 7は、 実施の形態 2 (第 3図） の構成に加 えて、 共通配電母線 1 2の母線電圧を電圧検出器 7 5で検出し、 その検 出電圧と共通配電母線 1 2の基準電圧との偏差に応じて、 この偏差がな くなるように、 必要な無効電力に応じた無効電力指令値を演算して、 電 力変換装置 8 6のコンバータの制御回路 7 8へ出力する無効電力指令 回路 7 6を備えている。 8 5は制御装置である。 これらの電圧検出器 7 5 , 電圧設定器 7 7 ,無効電力指令回路 7 6とコンバータの制御回路 7 8で電圧制御手段を構成している。
また、 実施の形態 2と同様に、 直流電圧検出器 5 3 , 直流電圧制御回 路 5 4 , 周波数検出回路 4 8 , 電流制御回路 5 5とコンパ一夕の制御回 路 7 8で周波数制御手段を構成している。 さらに、 実施の形態 2と同様 に、 速度指令設定回路 5 7 , 速度検出器 4 9 , 速度制御回路 6 6 , 直流 電圧検出器 5 3、電流制御回路 6 7と制御回路 6 8で直流電圧制御手段 を構成している。 なお、 他の電動機の制御装置 8 8 - 9 0も電動機の制 御装置 8 7と同様な構成である。
この実施の形態 5では、 実施の形態 2に加え、 共通配電 ¾線 1 2の母 線電圧を検出し、 無効電力の出力制御を行うので、 共通配電母線 1 2の 電圧を所定値に維持することができるため、定トルク負荷機器駆動に対 しても、共通配電母線 1 2の周波数を所定値よりの低下を抑制し維持す るとともに、 共通配電母線 1 2の母線電圧を所定値に維持しており、 よ り安定に電動機の運転継続を実現できる。
実施の形態 6 . . 第 9図は実施の形態 6である電動機駆動シスデムを示す構^ ¾図である 。第 9図において、 第 5図と同一の符号を付したものは、 第 5図と同一 または相当するものを示す。 第 9図に示すように、 実施の形態 6では、 共通配電母線 1 2の周波数を周波数検出回路 9 1で一括して検出し、 こ の検出帰還周波数を各電動機の制御装置 1 0 1〜 1 0 4にそれそれ供 給している。 さらに、 共通配電母線 1 2の母線電圧を電圧検出器 1 0 0 で一括して検出し、 この検出帰還母線電圧を各電動機の制御装置 1 0 1 〜 1 0 4にそれそれ供給している。 その他は、 実施の形態 4 (第 5図） と同様である。
コンパ一夕の有効電流制御回路 5 5は、 周波数検出回路 9 1で検出し た共通配電母線 1 2の母線周波数が所定値より低下したときに、電流指 令値を下げて高力率コンバータの制御回路 7 8に指令を与える。無効電 力指令回路 7 6は、共通配電母線 1 2の母線電圧を電圧検出器 1 0 0で 検出し、その検出電圧を電圧設定器 7 7で設定される共通配電母線 1 2 の基準電圧に維持するのに必要な無効電力に応じた無効電力出力指令 値を演算し、 電力変換装置 8 0のコンバータ制御回路 7 8に与える。 この実施の形態 6では、 共通配電母線 1 2の母線電圧の周波数および 母線電圧を一括して検出し各電力変換装置（電動機の制御装置 1 0 1〜 1 0 4 ) に供給するので、 周波数検出回路や電圧検出器のバラヅキによ る影響を受けず、 より安定に電動機運転が可能となる。
なお、 同様に、 実施の形態 5 (第 8図） の周波数検出回路' 4 8に替え て、共通の周波数検出回路 9 1で共通配電母線 1 2の周波数を一括して 検出し、 この検出帰還周波数を各電動機の制御装置にそれそれ供袷して もよい。 さらに、 電圧検出器 7 5に替えて、 共通に電圧検出器 1 0 0で 共通配電母線 1 2の母線電圧を一括して検出し、 この検出帰還母線電圧 を各電動機の制御装置にそれそれ供給してもよい。 産業上の利用可能性 '
この発明は、 船舶電気推進用の電動機駆動システムや L N Gプラント 用の電動機駆動システムに用いて、 好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 .機械動力を出力する機械動力発生装置と、 上記機械動力発生装置に より駆動され、 交流電力を発生する複数台の発電機と、 上記複数台の発 電機の出力端子が並列接続された共通配電母線と、上記共通配電母線に 入力端子が接続され、可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複 数台の電力変換装置と、 上記電力変換装置にそれそれ接続され、 それそ れ負荷機械を駆動する複数台の電動機を有し、
上記各電力変換装置は、上記共通配電母線の周波数を検出し、 この検出 周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータ の電流指令値の上限制限値を、 補正低減し、 上記各電力変換装置と上記 共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、 上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備え、 且つ、 上記各電力変換装置は、 上記コンパ'一夕の出力直流電圧を検出し 、 この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、 上記各電動機の速度 制御の指令値を補正低減し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間 でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が 所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えたことを特徴と する電動機駆動システム。
2 . 上記各電動機の速度制御の指令値は、 上記各電動機の速度制御の出 力である電流指令値の上限値である請求の範囲第 1項記載の電動機駆 動システム。
3 . 上記共通配電母線の周波数は、 上記共通配電母線より共通の周波数 検出回路で検出し、検出した周波数を上記各電力変換装置にそれそれ供 給するようにした請求の範囲第 1項または第 2項記載の電動機駆動シ ス： 7 "ム。
4 .機械動力を出力する機械動力発生装置と、 上記機械動力発生装置に より駆動され、 交流電力を発生する複数台の発電機と、 上記複数台の発 電機の出力端子が並列接続された共通配電母線と、上記共通配電母線に 入力端子が接続され、可変振幅及び可変周波数の交流電力を出力する複 数台の電力変換装置と、 上記電力変換装置にそれぞれ接続され、 それそ れ負荷機械を駆動する複数台の電動機を有し、
上記各電力変換装置は、 上記共通配電母線の周波数を検出し、 この検出 周波数の所定値からの減少に応じて、上記各電力変換装置のコンバータ の電流指令値の上限制限値を、 補正低減し、 上記各電力変換装置と上記 共通配電母線との間でやり取りされる有効電力を制御することにより、 上記共通配電母線の周波数を所定値に制御する周波数制御手段を備え、 上記各電力変換装置は、 上記共通配電母線の電圧を検出し、 この検出電 圧と上記共通配電母線の基準電圧との偏差に応じて、上記各電力変換装 置と上記共通配電母線との間でやり取りされる無効電力を制御するこ とにより、上記共通配電母線の電圧を上記基準電圧に制御する電圧制御 手段を備え、
且つ、 上記各電力変換装置は、 上記コンパ一夕の出力直流電圧を検出し 、 この検出直流電圧の所定値からの減少に応じて、 上記各電動機の速度 制御の指令値を補正低減し、上記各電力変換装置と上記各電動機との間 でやり取りされる有効電力を制御することにより、上記出力直流電圧が 所定値になるように制御する直流電圧制御手段を備えたことを特徴と する電動機駆動システム。
5 . 上記各電動機の速度制御の指令値は、 上記各電動機の速度制御の出 力である電流指令値の上限値である請求の範囲第 4項記載の電動機駆 動システム。
6 . 上記共通配電母線の電圧は、 上記共通配電母線より共通の電圧検出 器で検出し、検出した電圧を上記各電力変換装置にそれそれ供給するよ うにした請求の範囲第 4項または第 5項記載の電動機駆動システム。
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