JPH11255194A - 電気推進装置とその制御方法 - Google Patents

電気推進装置とその制御方法

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JPH11255194A
JPH11255194A JP5936898A JP5936898A JPH11255194A JP H11255194 A JPH11255194 A JP H11255194A JP 5936898 A JP5936898 A JP 5936898A JP 5936898 A JP5936898 A JP 5936898A JP H11255194 A JPH11255194 A JP H11255194A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】メインテナンス作業を軽減した電気推進装置を
提供する。 【解決手段】電気推進装置は同期発電機2と、ダイオー
ド整流回路3と、切替スイッチ6と、平滑コンデンサ7
と、インバータ回路8と、同期電動機9と、界磁設定器
12,19とで構成し、遊転時の同期電動機9の制動電
流をインバータ回路8を構成するダイオード,切替スイ
ッチ6,ダイオード整流回路3の経路に流すようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、船舶に搭載され
る電気推進装置とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、この種の電気推進装置の従来例
を示す回路構成図であり、1はエンジン、2はエンジン
1の出力軸に連結された同期発電機、3はダイオード整
流回路、4は直流電動機、5は直流電動機4の出力軸に
連結されたプロペラ、12は同期発電機2の界磁電流を
所望の値に設定する界磁設定器、14は直流電動機4の
界磁電流を所望の値に設定する界磁設定器である。
【0003】図4に示した電気推進装置の制御方法は、
エンジン1で駆動される同期発電機2の発生電圧をダイ
オード整流回路3により直流に変換し、この直流により
直流電動機4を回転させ、船舶の速力や前進・後進の運
動を得ている。船舶の速力は直流電動機4の回転速度に
比例するが、この方式では、同期発電機2の界磁設定器
12の設定値を調整し、この設定値で同期発電機2の発
生電圧を調整することにより行われる。さらにより高速
の速力を得るには、いわゆる、直流機の弱め界磁制御に
基づく制御方法が行われている。一方、船舶の前進また
は後進は直流電動機4の界磁設定器14の設定値の極性
を反転させることにより行われる。
【0004】図4に示した電気推進装置において、例え
ば、船舶を前進から後進に切り替えた時には、船舶の慣
性,水流によってプロペラが回され、その結果、直流電
動機4も回される(一般にこれを遊転という)。すなわ
ち前進から後進へ迅速に移行するためには、遊転する直
流電動機4に有効なブレーキを掛ける必要があり、この
ため、先ず、同期発電機2の界磁設定器12の設定値を
零にし、この設定値で同期発電機2の発生電圧を零と
し、且つ、直流電動機4の界磁設定器14の設定値の極
性を反転させることにより、回された直流電動機4の発
生電圧に基づく電流がダイオード整流器3の経路に流
れ、この電流が直流電動機4にブレーキ作用をもたら
す。なおこの時、ダイオード整流器3の電流の調整は、
反転した直流電動機4の界磁設定器14の設定値を調整
することにより行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の電気推進
装置によると、整流子を有する直流電動機はメインテナ
ンスが煩雑であるという難点がある。また、船舶の速力
を調整するためには発電機の発生電圧を可変にする必要
があり、この電気推進装置には専用の発電機を備える必
要があった。
【0006】この発明の目的は上記問題点を解決するべ
く、メインテナンスの少ない交流電動機とし、また、専
用又は共用の交流発電機による電気推進装置とその制御
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この第1の発明は、エン
ジンで駆動される同期発電機と、同期発電機の出力を直
流に変換する複数個のダイオードをブリッジ接続してな
るダイオード整流回路と、該直流を所望の周波数,電圧
の交流に変換する複数組の自己消弧形素子とダイオード
との逆並列回路をブリッジ接続してなるインバータ回路
と、インバータ回路により給電され、プロペラを駆動す
る同期電動機と、ダイオード整流回路からインバータ回
路への経路に挿設され、両回路間の接続を切替える切替
スイッチとを備えた電気推進装置とする。
【0008】第2の発明は、エンジンで駆動される同期
発電機と、同期発電機の出力を直流に変換する複数個の
ダイオードをブリッジ接続してなるダイオード整流回路
と、該直流を所望の周波数,電圧の交流に変換する複数
組の自己消弧形素子とダイオードとの逆並列回路をブリ
ッジ接続してなるインバータ回路と、インバータ回路に
より給電され、プロペラを駆動する同期電動機と、同期
発電機からダイオード整流回路への経路に設置された回
路遮断器と、ダイオード整流回路からインバータ回路へ
の経路に挿設され、両回路間の接続を切替える切替スイ
ッチとを備えた電気推進装置とする。
【0009】また第3の発明は、エンジンで駆動される
同期発電機と、同期発電機の出力を直流に変換する複数
個のダイオードをブリッジ接続してなるダイオード整流
回路と、該直流を所望の周波数,電圧の交流に変換する
複数組の自己消弧形素子とダイオードとの逆並列回路を
ブリッジ接続してなるインバータ回路と、インバータ回
路により給電され、プロペラを駆動する同期電動機と、
ダイオード整流回路からインバータ回路への経路に挿設
され、両回路間の接続を切替える切替スイッチとを備え
た電気推進装置の制御方法において、前記同期電動機が
駆動動作時には前記同期発電機の出力に所定の電圧を発
生させ、該電動機の制動動作時には該発電機の出力電圧
を零とし、且つ、該駆動動作時の前記切替スイッチの接
続と、該制動動作時の該切替スイッチの接続とをそれぞ
れ所望の極性方向に切替えることを特徴とする。
【0010】さらに第4の発明は、エンジンで駆動され
る同期発電機と、同期発電機の出力を直流に変換する複
数個のダイオードをブリッジ接続してなるダイオード整
流回路と、該直流を所望の周波数,電圧の交流に変換す
る複数組の自己消弧形素子とダイオードとの逆並列回路
をブリッジ接続してなるインバータ回路と、インバータ
回路により給電され、プロペラを駆動する同期電動機
と、同期発電機からダイオード整流回路への経路に設置
された回路遮断器と、ダイオード整流回路からインバー
タ回路への経路に挿設され、両回路間の接続を切替える
切替スイッチとを備えた電気推進装置の制御方法におい
て、前記同期電動機が駆動動作時には前記回路遮断器を
閉路し、該電動機の制動動作時には該回路遮断器を開路
し、且つ、該駆動動作時の前記切替スイッチの接続と、
該制動動作時の該切替スイッチの接続とをそれぞれ所望
の極性方向に切替えることを特徴とする。
【0011】この発明によれば、相回転を容易に変える
ことのできる前記インバータ回路により給電される同期
電動機により前進・後進を行わせることができる。ま
た、第1,第3の発明によれば同期電動機が制動動作時
(遊転時)には、同期発電機の発生電圧を零とし、か
つ、インバータ回路を構成する自己消弧形素子と逆並列
のダイオード,切替スイッチ,ダイオード整流回路の経
路に同期電動機の電流を流すことでブレーキ作用が得ら
れる。
【0012】さらに、第2,第4の発明によれば同期電
動機が制動動作時(遊転時)には、回路遮断器を開路
し、かつ、インバータ回路を構成する自己消弧形素子と
逆並列のダイオード,切替スイッチ,ダイオード整流回
路の経路に同期電動機の電流を流すことでブレーキ作用
が得られ、この時に同期発電機は所定の電圧を発生した
ままにしておくことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の第1の実施例
を示す電気推進装置の回路構成図であり、図4に示した
従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付し
ている。すなわち図1に示した電気推進装置には、エン
ジン1と、同期発電機2と、同期発電機2の界磁電流設
定器12と、ダイオード整流回路3と、SW−F,SW
−Rからなる切替スイッチ6と、平滑コンデンサ7と、
トランジスタとダイオードとの逆並列回路を三相ブリッ
ジ接続してなるインバータ回路8と、同期電動機9と、
同期電動機9の界磁電流を所望の値に設定する界磁設定
器19とから構成されている。
【0014】図1の示した電気推進装置の動作を、図2
に示す波形図を参照しつつ、以下に説明する。先ず、前
進から後進への移行動作として、前進中の時刻T1 に、
図2(イ)に示す如く前進指令が落とされると、これと
連動して切替スイッチ6の閉路中の接点SW−Fを開放
し(図2(ロ)参照)、界磁電流設定器12の設定値を
零にすることにより同期発電機2の発生電圧を零とし
(図2(ハ)参照)、且つ、同期電動機9の界磁電流設
定器19の設定値も零にする(図2(ヘ)参照)。
【0015】時刻T2 に後進指令が発せられると、時刻
T2 の時点では平滑コンデンサ7の残留電荷も零となっ
ているので、図示しない制御回路からのインバータ回路
8の駆動信号をオフし、切替スイッチ6の接点SW−R
を閉路し(図2(ロ)参照)、且つ、時刻T2 より同期
電動機9の界磁電流設定器19の設定値を図2(ヘ)に
示す如く零から徐々に増加させると、遊転中の同期電動
機9(図2(ホ)参照)の発生電圧に基づく電流がイン
バータ回路8のダイドード,切替スイッチ6の接点(S
W−R),ダイオード整流器3の経路に流れ(図2
(ニ)参照)、この電流が同期電動機9にブレーキ作用
をもたらす(図2(ホ)参照)。なおこの時、同期電動
機9のブレーキ電流の調整は、同期電動機9の界磁設定
器19の設定値を調整することにより行われる。
【0016】時刻T3 になると、同期電動機9の回転速
度もほぼ零となり(図2(ホ)参照)、前記経路の電流
も零となるので(図2(ニ)参照)、切替スイッチ6の
閉路中の接点SW−Rを開放し(図2(ロ)参照)、一
旦、図2(ヘ)に示す如く同期電動機9の界磁電流設定
値を零とする。若干の確認時限を経た時刻T4 におい
て、同期電動機9を逆転駆動のため、先ず、切替スイッ
チ6の接点SW−Fを閉路し(図2(ロ)参照)、界磁
電流設定器12の設定値を所定の値にすることにより同
期発電機2の電圧を確立させる(図2(ハ)参照)。さ
らに、同期電動機9の界磁電流設定器19の設定値も所
定の値にし(図2(ヘ)参照)、図示しない制御回路か
らのインバータ回路8の駆動信号をオンさせて、インバ
ータ8により同期電動機9を逆転駆動を開始する。この
時、インバータ回路8が出力する周波数,電圧は零から
徐々に増大させることにより、同期電動機9の駆動電流
も徐々に増大し(図2(ニ)参照)、時刻T 5 で同期電
動機9の回転速度も所定の値に達し(図2(ホ)参
照)、以後、船舶は、一定速度で後進状態を継続する。
【0017】なお、同期電動機9の駆動動作時のインバ
ータ回路8の制御動作は、同期電動機9の磁極位置に基
づく方法,同期電動機9が脱調しない範囲でインバータ
回路8が出力する周波数,電圧を徐々に変化させる方法
など周知の技術により行うことができる。さらに、後進
から前進への移行動作(図2の時刻T6 〜T10間)も上
述と同様なので、その詳細説明を省略する。
【0018】図3は、この発明の第2の実施例を示す電
気推進装置の回路構成図であり、図1に示した実施例回
路と同一機能を有するものには同一符号を付している。
すなわち図3に示した電気推進装置は、エンジン1と、
同期発電機2aと、同期発電機2aの界磁電流設定器1
2aと、ダイオード整流回路3と、切替スイッチ6と、
平滑コンデンサ7と、インバータ回路8と、同期電動機
9と、界磁設定器19と、回路遮断器20とから構成さ
れている。
【0019】この電気推進装置において、図1に示した
実施例回路と異なる点は、エンジン1で駆動される同期
発電機2aは、船舶の他の負荷機器へも給電するために
界磁電流設定器12aの設定値により常時一定電圧を発
生していることである。従って、前進から後進への移行
動作又は後進から前進への移行動作の際には、一旦、回
路遮断器20を開路させて、この時に、図示しない制御
回路からのインバータ回路8の駆動信号をオフし、切替
スイッチ6の接点SW−Rを閉路し、且つ、同期電動機
9の界磁電流設定器19の設定値を零から徐々に増加さ
せて、遊転中の同期電動機9の発生電圧に基づく電流が
インバータ回路8のダイドード,切替スイッチ6の接点
(SW−R),ダイオード整流器3の経路に流すように
している。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、相回転を容易に変え
ることのできるインバータ回路により給電される同期電
動機により前進・後進を行わせることができるので、従
来必要であったメインテナンス作業が軽減できる。ま
た、第2,第4の発明によれば、同期発電機からこの船
舶の他の負荷機器へも給電できるので、総合的に省スペ
ースが図れる。
【0021】この発明は、前進・後進動作を頻繁に繰り
返す砕氷船など電気推進装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す電気推進装置の
回路構成図
【図2】図1の動作を説明する波形図
【図3】この発明の第2の実施例を示す電気推進装置の
回路構成図
【図4】従来例を示す電気推進装置の回路構成図
【符号の説明】
1…エンジン、2,2a…同期発電機、3…ダイオード
整流回路、4…直流電動機、5…プロペラ、6…切替ス
イッチ、7…平滑コンデンサ、8…インバータ回路、9
…同期電動機、12,12a,14,19…界磁設定
器、20…回路遮断器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンで駆動される同期発電機と、同期
    発電機の出力を直流に変換する複数個のダイオードをブ
    リッジ接続してなるダイオード整流回路と、該直流を所
    望の周波数,電圧の交流に変換する複数組の自己消弧形
    素子とダイオードとの逆並列回路をブリッジ接続してな
    るインバータ回路と、インバータ回路により給電され、
    プロペラを駆動する同期電動機と、ダイオード整流回路
    からインバータ回路への経路に挿設され、両回路間の接
    続を切替える切替スイッチとを備えたことを特徴とする
    電気推進装置。
  2. 【請求項2】エンジンで駆動される同期発電機と、同期
    発電機の出力を直流に変換する複数個のダイオードをブ
    リッジ接続してなるダイオード整流回路と、該直流を所
    望の周波数,電圧の交流に変換する複数組の自己消弧形
    素子とダイオードとの逆並列回路をブリッジ接続してな
    るインバータ回路と、インバータ回路により給電され、
    プロペラを駆動する同期電動機と、同期発電機からダイ
    オード整流回路への経路に設置された回路遮断器と、ダ
    イオード整流回路からインバータ回路への経路に挿設さ
    れ、両回路間の接続を切替える切替スイッチとを備えた
    ことを特徴とする電気推進装置。
  3. 【請求項3】エンジンで駆動される同期発電機と、同期
    発電機の出力を直流に変換する複数個のダイオードをブ
    リッジ接続してなるダイオード整流回路と、該直流を所
    望の周波数,電圧の交流に変換する複数組の自己消弧形
    素子とダイオードとの逆並列回路をブリッジ接続してな
    るインバータ回路と、インバータ回路により給電され、
    プロペラを駆動する同期電動機と、ダイオード整流回路
    からインバータ回路への経路に挿設され、両回路間の接
    続を切替える切替スイッチとを備えた電気推進装置の制
    御方法において、 前記同期電動機が駆動動作時には前記同期発電機の出力
    に所定の電圧を発生させ、該電動機の制動動作時には該
    発電機の出力電圧を零とし、且つ、該駆動動作時の前記
    切替スイッチの接続と、該制動動作時の該切替スイッチ
    の接続とをそれぞれ所望の極性方向に切替えることを特
    徴とする電気推進装置の制御方法。
  4. 【請求項4】エンジンで駆動される同期発電機と、同期
    発電機の出力を直流に変換する複数個のダイオードをブ
    リッジ接続してなるダイオード整流回路と、該直流を所
    望の周波数,電圧の交流に変換する複数組の自己消弧形
    素子とダイオードとの逆並列回路をブリッジ接続してな
    るインバータ回路と、インバータ回路により給電され、
    プロペラを駆動する同期電動機と、同期発電機からダイ
    オード整流回路への経路に設置された回路遮断器と、ダ
    イオード整流回路からインバータ回路への経路に挿設さ
    れ、両回路間の接続を切替える切替スイッチとを備えた
    電気推進装置の制御方法において、 前記同期電動機が駆動動作時には前記回路遮断器を閉路
    し、該電動機の制動動作時には該回路遮断器を開路し、
    且つ、該駆動動作時の前記切替スイッチの接続と、該制
    動動作時の該切替スイッチの接続とをそれぞれ所望の極
    性方向に切替えることを特徴とする電気推進装置の制御
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006129573A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置の初期充電装置
JP2007504045A (ja) * 2003-09-02 2007-03-01 ノルプロペラ・アーエス 船用推進システム
JP2008011617A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Nissan Motor Co Ltd モータ制御装置
JP2020100313A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 三菱重工業株式会社 船舶

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