JPH0691760B2 - 主機軸駆動発電装置の制御装置 - Google Patents

主機軸駆動発電装置の制御装置

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JPH0691760B2
JPH0691760B2 JP4281624A JP28162492A JPH0691760B2 JP H0691760 B2 JPH0691760 B2 JP H0691760B2 JP 4281624 A JP4281624 A JP 4281624A JP 28162492 A JP28162492 A JP 28162492A JP H0691760 B2 JPH0691760 B2 JP H0691760B2
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整 伊藤
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西芝電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は船舶用の主機軸駆動発電
装置で、常に安定した電流制御・周波数制御が可能であ
り、また通常運転時には高速の応答が得られる主機軸駆
動発電装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】主機軸駆動発電装置は船舶の主エンジン
により発電機を駆動し発電するシステムであり、省エネ
・省保守に優れているので多くの船舶で用いられてい
る。
【0003】図4は従来の主機軸駆動発電装置の構成図
である。同図において、1は軸発電機(S/G)、2は
コンバータ、3はインバータ、4は同期調相機(S/
C)、5は主エンジン(M.E.)、6はプロペラ、7
は負荷、8は遮断器、9は母線、10は出力周波数指令
設定器、11は出力周波数検出器、12は出力周波数指
令と出力周波数検出値の偏差により電流指令値を演算す
る周波数制御器、13は電流指令値を制限する電流リミ
ッタ、14は電流検出器、15は電流指令値と電流検出
値が一致するようにインバータ3およびコンバータ2の
位相を演算する電流制御器、16はコンバータ2の位相
制御器、17はインバータ3の位相制御器、18は軸発
電機1の端子電圧を制御する電圧調整器、19は同期調
相機4の端子電圧を制御する電圧調整器である。
【0004】次に、従来の主機軸駆動発電装置の動作を
図4を参照して説明する。主エンジン5はプロペラ6を
駆動するが、同時に軸発電機1をも駆動する。主エンジ
ン5の回転数は航行状態により変化するため軸発電機1
の交流電力の周波数も変化する。そこで、コンバータ2
により交流を一旦直流に変換しインバータ3により定周
波数の交流電力に変換する。同期調相機4はインバータ
3及び負荷7に無効電力を供給して母線9の電圧を一定
に保つ。得られた定周波定電圧の電力は遮断器8を通し
て母線9により負荷7に供給される。
【0005】船舶の主エンジン5は、大容量機であり回
転数は低い。したがって、軸発電機1も出力周波数5〜
20Hzの低速機である。低速機はもともと大きいのに
加え、少しの出力容量の違いで、外形寸法が随分変化す
る。そこで、軸発電機の力率を、できるだけ1に近づけ
て運転するようにすれば容量は最小になり、外形寸法も
小さくできる。そのため通常の発電運転中は、コンバー
タ2を制御角α=0°で運転し、インバータ3の位相制
御で電流を調節するようにしている。こうすると、同期
調相機4の外形寸法は大きくなるが、高速機であり、少
しの増加で対応できる。電動運転は図示していない別の
エンジン発電機を母線に接続し、その電力で軸発電機1
の回転を加勢する運転である。このときも、コンバータ
2は制御角α=150°程度で一定に運転し、インバー
タ3の位相制御で電流を調節するようにしている。同期
調相機4の端子電圧、軸発電機1の端子電圧は、各々の
電圧調整器により、それぞれ独立に制御されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の主機軸駆動発電装置によれば、主エンジンのパワーに
より定周波数・定電圧の電源が得られ、省エネ・省保守
に効果がある。しかしながら、従来の発電システムにお
いて、通常の運転状態でなく、同期調相機4の始動中や
電圧調整器19により同期調相機4の端子電圧を低くし
た場合、制御が安定しない現象があった。そのような場
合には同期調相機4の端子電圧は低く、インバータ3の
位相制御では、コンバータ2の直流側電圧に対し、充分
なフォーシング電圧が得られないため、インバータ側で
なくコンバータ側による電流制御を行っていた。このと
きインバータ3は、発電運転ではα=150°程度で一
定に運転し、電動運転ではα=0°での運転となる。コ
ンバータ2は電流を目標値に一致させるように位相制御
される。
【0007】しかしながら、軸発電機1の周波数は同期
調相機4の周波数に比べて低いため、コンバータ2の点
弧時間間隔による無駄時間は、インバータ3で位相制御
する場合に比べ数倍に長くなる。フィードバック制御系
において無駄時間が長くなると、位相余裕が少なくな
り、制御が不安定になるため、従来の発電システムでは
電流制御系・周波数制御系が不安定になるという不具合
があった。
【0008】そこで、どのような場合でも安定になるよ
う応答を下げることが考えられるが、通常のインバータ
3での運転時にも応答が低いままとなってしまうため、
負荷の変化に対し周波数の回復が遅くなってしまい実用
的ではなかった。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、常に安定した電流制御・周波数制御が
可能であり、また通常運転時には高速の応答が得られる
主機軸駆動発電装置の制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の主機軸駆動発電装置の制御装置は、船舶の
主エンジンによって駆動される軸発電機と、この軸発電
機の出力を直流に変換するコンバータと、このコンバー
タの直流出力を定周波数の交流に変換するインバータ
と、このインバータ及び負荷に無効電力を供給する同期
調相機と、この同期調相機の周波数が所定の値になるよ
うに前記コンバータの出力電流指令値を演算する周波数
制御器と、前記出力電流指令値に出力電流が一致するよ
う前記コンバータ及び前記インバータに点弧角指令値を
与える電流制御器と、前記コンバータの点弧角を制御す
る第1の位相制御器と、前記インバータの点弧角を制御
する第2の位相制御器とからなる主機軸駆動発電装置に
おいて、位相制御を行うのがコンバータであるかインバ
ータであるかを判断し、前記周波数制御器及び前記電流
制御器の制御ゲインを高安定ゲインと高速応答ゲインと
で切換えるようにしたことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の主機軸駆動発電装置の制御装置によれ
ば、電流制御・周波数制御のゲインを2種類用意し、電
流制御を行う変換器がコンバータであるか、インバータ
であるかに応じて、前記制御ゲインを切換えて用いるよ
うに構成しているので、同期調相機の始動中や同期調相
機の端子電圧を低くした場合でも安定な制御が可能であ
り、また通常の運転では高速応答の周波数制御を行うこ
とができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の構成図であり、図4の従
来例と同一構成要素には同一符号を付してその説明は省
略する。同図において、20は位相制御が行われている
のがコンバータ2かインバータ3かを判定する切換信号
発生器、21は周波数制御器12の第1の制御ゲインを
設定するゲイン設定器A,22は周波数制御器12の第
2の制御ゲインを設定するゲイン設定器B、23は電流
制御器15の第1の制御ゲインを設定するゲイン設定器
C,24は電流制御器15の第2の制御ゲインを設定す
るゲイン設定器D、25は周波数制御器12の制御ゲイ
ンを切換える切換器A、26は電流制御器15の制御ゲ
インを切換える切換器Bである。
【0013】次に、本実施例の動作を説明する。ゲイン
設定器21,23では各々の制御系において、インバー
タ3で位相制御する場合に得られる高速応答の制御ゲイ
ンを設定している。一方、ゲイン設定器22,24では
各々の制御系において、コンバータ2で位相制御する場
合でも制御可能な応答の遅い高安定の制御ゲインを設定
している。切換信号発生器20は現在位相制御が行われ
ているのがコンバータ2かインバータ3かを判定し、コ
ンバータ2であればゲイン設定器22,24のゲイン
を、インバータ3であればゲイン設定器21,23のゲ
インを、周波数制御器12及び電流制御器15へ送るよ
うに切換器25,26に指令を発する。これにより、常
に安定でまた通常運転時は高速の応答が得られる。
【0014】上記実施例では、制御要素20〜26を独
立したハードウエアにより実現する方法について述べ
た。しかし、本発明はこれに限るものではなく、同様の
機能をマイクロコンピュータのソフトウエアによっても
実現できる。なお上記実施例では電流検出をインバータ
出力で検出する方式としているが、コンバータ入力の交
流部でも、コンバータ出力の直流部ででも検出する構成
としてもよい。
【0015】また、上記実施例では、周波数制御器12
と電流制御器15の両方のゲインを切換える方式につい
て述べたが、応答が遅くてもよい制御器がある場合は、
速い応答が必要な制御器のゲインのみを切換えるように
してもよい。その例を図2及び図3に示す。
【0016】図2は本発明の他の実施例のブロック構成
図であり、本実施例が上記した図1の実施例と相違する
点は、切換信号発生器20から指令によりゲイン設定器
21とゲイン設定器22を切換えて周波数制御器12の
みのゲインを切換える構成とした点のみであり、その他
の構成は同一であるのでその説明は省略する。
【0017】図3は本発明のさらに他の実施例のブロッ
ク構成図であり、本実施例が上記した図1の実施例と相
違する点は、切換信号発生器20から指令によりゲイン
設定器23とゲイン設定器24を切換えて電流制御器1
5のみのゲインを切換える構成とした点のみであり、そ
の他の構成は同一であるのでその説明は省略する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の主機軸駆
動発電装置の制御装置によれば、同期調相機の始動中や
同期調相機の端子電圧を低くした場合でも安定な制御が
可能で、また通常の運転では高速応答の周波数制御を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の主機軸駆動発電装置の制御装置の一実
施例のブロック構成図。
【図2】本発明の他の実施例のブロック構成図。
【図3】本発明のさらに他の実施例のブロック図。
【図4】従来の主機軸駆動発電装置の制御装置のブロッ
ク構成図。
【符号の説明】
1…軸発電機、2…コンバータ、3…インバータ、4…
同期調相機、5…主エンジン、7…負荷、12…周波数
制御器、15…電流制御器、16,17…位相制御器、
20…切換信号発生器、21〜24…ゲイン設定器、2
5,26…切換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 3/50 B 7509−5G H02M 7/48 E 9181−5H

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船舶の主エンジンによって駆動される軸
    発電機と、この軸発電機の出力を直流に変換するコンバ
    ータと、このコンバータの直流出力を定周波数の交流に
    変換するインバータと、このインバータ及び負荷に無効
    電力を供給する同期調相機と、この同期調相機の周波数
    が所定の値になるように前記コンバータの出力電流指令
    値を演算する周波数制御器と、前記出力電流指令値に出
    力電流が一致するよう前記コンバータ及び前記インバー
    タに点弧角指令値を与える電流制御器と、前記コンバー
    タの点弧角を制御する第1の位相制御器と、前記インバ
    ータの点弧角を制御する第2の位相制御器とからなる主
    機軸駆動発電装置において、位相制御を行うのがコンバ
    ータであるかインバータであるかを判断し、前記周波数
    制御器及び前記電流制御器の制御ゲインを高安定ゲイン
    と高速応答ゲインとで切換えるようにしたことを特徴と
    する主機軸駆動発電装置の制御装置。
  2. 【請求項2】 制御ゲインの切換えは周波数制御器のみ
    行うことを特徴とした請求項1記載の主機軸駆動発電装
    置の制御装置。
  3. 【請求項3】 制御ゲインの切換えは電流制御器のみ行
    うことを特徴とした請求項1記載の主機軸駆動発電装置
    の制御装置。
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