JPH079100U - 船舶用軸発電システムの同期式電圧検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】周波数、位相が変化した場合でも検出電圧値の
リップル電圧値が大きくならずに検出可能な船舶用軸発
電システムの同期式電圧検出回路を提供する。 【構成】コンバータあるいはインバータの三相主回路電
圧を安定に保つ船舶用軸発電システムの同期式電圧検出
回路１，２において、三相主回路電圧を検出する計器用
変圧器６，７と、その二次出力を三相全波整流する整流
器と、その出力をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ
変換器３４と、計器用変圧器の二次出力の電圧位相を検
出する位相同期ループ回路と、その回路のカウンタ出力
の特定値からタイミング・パルス信号を生成するデコー
ド回路３７とから構成され、主回路の電圧を平滑回路の
時定数を大きくすることなく周波数・位相が変化しても
安定にディジタル量に変換ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は船舶用軸発電システムに係わり、特に船舶用軸発電システムの同期式 電圧検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の船舶用軸発電システムの構成を単線結線図で示したものである。 同図において、１２は電力変換装置、２１は船舶の推進用原動機、２２は軸発電 機、２３は推進用のプロペラ、２４は同期調相機、２５は主遮断器、２６は船内 の電源母線であり、また電力変換装置１２は、電圧検出開路１，２と位相同期ル ープ回路（以下ＰＬＬ回路という）３，４と電力変換制御回路５と計器用変成器 （ＰＴ）６，７とコンバータ８とリアクトル９，１１とインバータ１０とから構 成されている。

【０００３】 船舶の推進軸に軸発電機（交流発電機）２２が機械的に結合されており、船舶 の航行状態により推進用原動機２１の速度は変化するので、軸発電機２２の出力 周波数も変動する。しかし出力周波数が変化してしまっては一般負荷の電源とし ては適切ではないので、電力変換装置１２を介して一定周波数、一定電圧の交流 電力に変換している。

【０００４】 次に、従来の船舶用軸発電システムの作用の概要について説明する。 図４において、軸発電機２２の出力をコンバータ８を介して直流に変換した後 、他励インバータ１０を用いて一定周波数の交流電力に再変換する。他励インバ ータ１０の転流電源の確保及び負荷への無効電力供給などの目的で同期調相機２ ４を設ける。５はコンバータ８、インバータ１０のサイリスタを点弧駆動させる ための電力変換制御回路である。しかし、電力変換装置１２の中にはコンバータ 側には軸発電機２２の出力位相に、またインバータ側には同期調相機２４の出力 位相にコンバータ８、またはインバータ１０のサイリスタの点弧時期を同期させ る目的でそれぞれのＰＬＬ回路３，４が設けられている。電力変換制御回路５で は、現在の電圧値を知るための電圧検出は電力変換装置12の出力電圧を一定に保 つための制御上重要な要素である。この電圧検出はコンバータ側の入力電圧また は、インバータ側の出力電圧を検出するためにＰＴ６（７）と電圧検出回路１（ ２）とから構成されている。従来の電圧検出は図５に示す如く三相の電圧を検出 する場合は、ＰＴ６（７）を用い一次側（Ｐ．Ｓ．）はデルタ結線、二次側（Ｓ ．Ｓ．）はスター結線として使用している。

【０００５】 図５は図４のＰＴ６（７）の二次側（Ｓ．Ｓ．）をスター結線としたもので、 整流回路３１により交流電圧を直流に変換し、抵抗３２およびコンデンサ３３に て平滑し、直流電圧をＡ／Ｄ変換器３４に入力し、ディジタル量に変換されたＮ ビットのバイナリ信号３５を電圧検出信号として電力変換制御回路５に入力して いる。また、Ａ／Ｄ変換開始のタイミングは、電力変換制御回路５よりバイナリ 信号３５を読み込む直前に非同期でＡ／Ｄ変換開始タイミング信号３６を出力し ている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このように構成した電圧検出回路では、電力変換制御回路５が非同期、任意の タイミングで読み込むために検出電圧にリップル変動があっては検出値の誤差、 ひいてはシステム全体の制御誤差となってしまうので、整流回路３１の出力Ｅ₀ の後にリップル電圧を取り除くために平滑回路を設ける。平滑回路の時定数は、 リップル電圧を少なくしようとするほど大きな値になり、平滑回路での時間遅れ 、即ち制御応答時間が大きくなるという欠点がある。また、コンバータ側のよう に船舶の航行状態により軸発電機の周波数・位相が著しく変化する場合には、リ ップル電圧をなるべく小さくする必要から軸発電機の運転下限周波数（周期）に 合わせて平滑回路の時定数を大きく設計せざるを得ず、より制御応答時間が大き くなるという欠点があった。

【０００７】 本考案は上記欠点を解消するためになされたもので、その目的は軸発電システ ムの従来の回路構成を大幅に変更することなく、主回路電圧が定常の運転状態で 正確に、かつ制御応答時間を少なくバイナリ信号に変換し、さらに周波数、位相 が変化した場合でも検出電圧値のリップル電圧値が大きくならずに検出可能な船 舶用軸発電システムの同期式電圧検出回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、船舶推進用の原動機で駆動される軸発 電機に接続されるコンバータあるいはインバータの三相主回路電圧を安定に保つ 船舶用軸発電システムの同期式電圧検出回路において、前記三相主回路電圧を検 出する計器用変圧器と、前記計器用変圧器の二次出力を三相全波整流し，直流に 変換する整流器と、前記整流器の出力をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変 換器と、前記計器用変圧器の二次出力の電圧位相を検出する位相同期ループ回路 と、前記位相同期ループ回路のカウンタ出力の特定値からタイミング・パルス信 号を生成するデコード回路とから構成されたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

本考案によれば軸発電システムにおける電圧検出のために、主回路の電圧を平 滑回路の時定数を大きくすることなく周波数・位相が変化しても安定にディジタ ル量に変換することができる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を参照して説明する。 図１は本考案の一実施例の構成図であり、既に説明した図４と図５の従来例と 同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

【００１１】 図１において、２０はコンバータの入力主回路またはインバータの出力主回路 で、電圧検出回路１，２の対象となる主回路である。この主回路より出力される 電圧を検出する計器用変圧器の二次側（Ｓ．Ｓ．）出力は図３（ａ）に示すよう な電圧波形となる。すなわち、三相全波整流回路３１に入力して直流Ｅ₀ に変換 し、Ａ／Ｄ変換器にてバイナリ・コードのディジタル量に変換される。この時の 整流回路３１の出力波形は図３（ｂ）のようにリップル成分を含んだπ／３の周 期を持つ波形になっている。

【００１２】 一方、ＰＬＬ回路３，４は図２に示すような回路構成である。すなわち、三相 電圧信号ｕ（ｒ），ｖ（ｓ），ｗ（ｔ）を直交する二相信号に変換し、この正弦 成分、余弦成分を外積することで位相差Δθを得、さらにフィルタＰＩを通過さ せ電圧制御発振器ＶＣＯを用いて、Ｍビットのカウンタに接続している。データ 変換では正弦、余弦関数テーブルがあり、入力信号と同期した信号を生成する。 このように連続して位相を比較するＰＬＬ回路３，４では、そのフィルタＰＩは 小さな時定数のものでよく、入力電圧位相信号に対して高速での追従が可能であ る。

【００１３】 このＰＬＬ回路３，４のカウンタはバイナリ・カウンタで入力信号の一周期の 間に２^M のカウントを行う。このカウント出力をデコード回路３７で、図３（ｂ ）のリップル波形の周期毎の位相角、この例の場合π／３毎のカウント値をデコ ードし図３（ｃ）のようなタイミング・パルス信号を得る。この位相角は周波数 が変化してもＰＬＬ回路の追従の範囲であれば変わることはない。このパルス信 号をＡ／Ｄ変換開始のタイミング信号Ｔ３６としてＡ／Ｄ変換器に入力すれば整 流後のリップル成分による誤差の影響が少ないディジタル量に変換された検出電 圧値３５が得られる。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、主回路電圧をＰＴで検出するとともに 、三相電圧位相連続比較検出用のＰＬＬ回路のカウンタ出力とデコーダにより電 圧検出位相角度のタイミング・パルス信号を生成し、前記タイミング・パルス信 号をＡ／Ｄ変換開始タイミング入力端子に入力し、検出電圧値をディジタル変換 しているので、整流器の後の平滑回路は不要となり、電圧検出回路での遅れ時間 を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の船舶用軸発電システムの電圧検出の一
実施例の回路図。

【図２】図１のＰＬＬ回路の回路図。

【図３】本考案の動作波形図で、同図（ａ）はＰＴの二
次側の各相電圧波形図、同図（ｂ）は整流器電圧出力Ｅ
₀ のリップル成分を含む直流電圧波形図、同図（ｃ）は
ＰＬＬ回路のカウンタ出力波形図。

【図４】従来の船舶用軸発電システムの単線結線図。

【図５】図４の軸発電システムの電圧検出の回路図。

【符号の説明】

１，２…電圧検出回路、３，４…ＰＬＬ回路、５…電力
変換制御回路、６，７…ＰＴ、８…コンバータ、９…Ｄ
Ｃリアクトル、１０…インバータ、１１…ＡＣリアクト
ル、１２…電力変換装置、２１…原動機、２２…軸発電
機、２３…プロペラ、２４…同期調相機、２５…主遮断
器、２６…船内電源母線、３２…抵抗、３３…コンデン
サ、３４…Ａ／Ｄ変換器、３５…バイナリ信号、３６…
Ａ／Ｄ変換開始タイミング信号、３７…デコード回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 船舶推進用の原動機で駆動される軸発電
   機に接続されるコンバータあるいはインバータの三相主
   回路電圧を安定に保つ船舶用軸発電システムの同期式電
   圧検出回路において、前記三相主回路電圧を検出する計
   器用変圧器と、前記計器用変圧器の二次出力を三相全波
   整流し，直流に変換する整流器と、前記整流器の出力を
   アナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記計
   器用変圧器の二次出力の電圧位相を検出する位相同期ル
   ープ回路と、前記位相同期ループ回路のカウンタ出力の
   特定値からタイミング・パルス信号を生成するデコード
   回路とから構成されたことを特徴とする船舶用軸発電シ
   ステムの同期式電圧検出回路。