船舶用インバータシステム
【課題】推進用誘導電動機と非推進用誘導電動機とを同一のインバータで切換え使用する際に、電動機定数及び速度センサーの有無、ベクトル制御、Ｖ／Ｆ制御などの最適な制御方式の電動機毎の固有の情報を制御データとしてインバータへ与える。
【解決手段】推進用プロペラ１２を駆動する推進用誘導電動機９およびその他の非推進用誘導電動機１０、１１をそれぞれ選択的に駆動する第１および第２のインバータ７−１、７−２を有する船舶用インバータシステムにおいて、第１のインバータ７−１の制御回路および第２のインバータ７−２の制御回路にそれぞれ誘導電動機の制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１、１５−２と、これらの制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納された制御データを切換える制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３を生成出力する第１、第２の制御データ切換装置１６−１、１６−２を付加した。
【解決手段】推進用プロペラ１２を駆動する推進用誘導電動機９およびその他の非推進用誘導電動機１０、１１をそれぞれ選択的に駆動する第１および第２のインバータ７−１、７−２を有する船舶用インバータシステムにおいて、第１のインバータ７−１の制御回路および第２のインバータ７−２の制御回路にそれぞれ誘導電動機の制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１、１５−２と、これらの制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納された制御データを切換える制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３を生成出力する第１、第２の制御データ切換装置１６−１、１６−２を付加した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進機およびその他の搭載機器用電動機を駆動するインバータを共用化した船舶用インバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケミカル船などにおいては、荷役作業の高効率化や環境負荷低減などを目的として推進用のディーゼル主機関、あるいはカーゴポンプやウィンチなどの油圧機器等を電動機に置き換え、この電動機をインバータで可変速駆動するようにした駆動システムが拡大して採用されるようになってきた。
【０００３】
しかも、船舶の駆動システムの電動化を採用するにあたり留意すべきことは、推進機用インバータと非推進機用インバータとの共用化を図ってインバータの総数を減らして設備費を抑制することである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、特許文献１に記載の推進機用誘導電動機および非推進機用誘導電動機を駆動するインバータを共用化してなる船舶用インバータシステムの船内電気系統図を示す。
図７において、１−１、１−２はそれぞれディーゼルエンジン２−１、２−２によって駆動される同期発電機等の発電機（以下、ディーゼル発電機という）であり、発電機用遮断器３−１、３−２を介して船内母線４に接続され、当該船内母線４を通して船舶内の電気推進機および一般負荷に電力を供給するものである。
【０００５】
船内母線４には、インバータ用遮断器５を介して後述する電気推進機に電力を供給する３巻線変圧器６が接続されている。この３巻線変圧器は、インバータ用遮断器５を介して船内母線４に接続される一次巻線６−１と、第１のインバータ７−１の入力端子に接続される二次巻線６−２と、第２のインバータ７−２の入力端子に接続される三次巻線６−３とを備え、一次巻線６−１および二次巻線６−２はそれぞれデルタ（Δ）結線され、三次巻線６−３はスター（Ｙ）結線されている。なお、二次巻線６−２および三次巻線６−３は、ほぼ同じ定格の電圧、電流を出力するように設計されている。
【０００６】
前記第１のインバータ７−１の出力端子には、２個の開閉器８−１および８−２が並列に接続されており、このうち開閉器８−１には非推進機用誘導電動機である電動ウィンチ用誘導電動機１０が接続され、開閉器８−２には二重に固定子巻線（図示せず）を巻装してなる推進機用誘導電動機９の一方の固定子巻線が接続されている。
【０００７】
一方、前記第２のインバータ７−２の出力端子にも、同様に２個の開閉器８−３および８−４が並列に接続されており、このうち開閉器８−３には前記推進機用誘導電動機９の他方の固定子巻線が接続され、開閉器８−４には非推進機用誘導電動機であるカーゴポンプ用誘導電動機１１が接続されている。
【０００８】
なお、開閉器８−２および８−３は推進機用誘導電動機９に接続されることから、推進機側開閉器と呼び、開閉器８−１および８−４は非推進機用誘導電動機に接続されることから、非推進機側開閉器と呼ぶ。
【０００９】
推進機用誘導電動機９は、２つの固定子巻線の双方またはいずれか一方にインバータから可変周波数・可変電圧が印加されることによって推進用プロペラ１２を駆動する電気推進機を構成している。なお、１３は船内負荷であり、船内負荷用遮断器１４を介して、前記船内母線４に接続されている。
【００１０】
このように船内電気系統が構成された船舶を定格航行する場合、第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を閉じることにより、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２をそれぞれ第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を介して推進用誘導電動機９に接続し、第１の非推進機側開閉器８−１および第２の非推進機側開閉器８−４を開いてそれぞれ第１のインバータ７−１とウィンチ用電動機１０との間、および第２のインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１との間を断路する。
【００１１】
この回路状態で、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２から推進用誘導電動機９の別々の固定子巻線にそれぞれ電圧を印加すると、推進用誘導電動機９はそれぞれの固定子巻線と回転子の間で駆動トルクが生じるので、１つの固定子巻線に電圧が印加させる場合に比べて倍に近い駆動トルクで推進用プロペラ１２を駆動し、船舶を推進させる。
【００１２】
このとき、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の運転に必要な電力は、船内母線４からインバータ用遮断器５および変圧器６の回路を経て給電される。また、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２に接続される電動機負荷以外の船内負荷１３が消費する電力は船内母線４より船内負荷用遮断器１４を介して給電される。
【００１３】
電気推進装置およびその他の船内負荷１３が消費する電力はディーゼル発電機１−１ないし１−２が発電し、発電装置用遮断器３−１ないし３−２を介して船内母線４へ供給される。
【００１４】
一方、船舶の非定格航行時には第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の両方から電圧を印加して推進用誘導電動機９を駆動しなくても、第１のインバータ７−１もしくは第２のインバータ７−２のいずれか一方から推進用誘導電動機９を駆動することによって船舶を推進させるのに十分な推進力を得ることができる。
【００１５】
例えば上記の定格航行時から推進用誘導電動機９とカーゴポンプ用電動機１１とを同時に駆動する非定格航行に移行する場合には、第２の推進機側開閉器８−３を開いて第２のインバータ７−２と推進用誘導電動機９との間を断路し、第２の非推進機側開閉器８−４を閉じて第２のインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１とを接続する。推進用誘導電動機９は第１のインバータ７−１により駆動され、カーゴポンプ用電動機１１は第２のインバータ７−２により駆動される。
【００１６】
また、上記の定格航行時から推進用誘導電動機９と電動ウィンチ用電動機１０とを同時に駆動する非定格航行に移行する場合には、第１の推進機側開閉器８−２を開いて第１のインバータ７−１と推進用誘導電動機９との間を断路し、第１の非推進機側開閉器８−１を閉じて第１のインバータ７−１と電動ウィンチ用電動機１０とを接続し、推進用誘導電動機９は第２のインバータ７−２により駆動し、電動ウィンチ用電動機１０は第１のインバータ７−１により駆動する。
【特許文献１】特許第３５２４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記特許文献１によれば、上記のように推進用誘導電動機９を駆動するインバータと非推進用誘導電動機とを共用する基本的な構成を実現することが可能である。しかしながら一般的に誘導電動機の駆動に使用されるインバータには、電動機を所要の周波数・電圧・電力で駆動するために電動機固有の情報を制御データとして予め設定しておく必要がある。従って、あるインバータで駆動する誘導電動機が２種類以上存在する場合には、上述の電動機固有の情報である制御データもそれぞれ切換える必要がある。
【００１８】
しかし、上記特許文献１にはそのような電動機固有の情報を切換える方法について全く記載されておらず、したがって、上記特許文献１に記載されている内容ではインバータを切換えて２種類以上の誘導電動機を選択的に駆動することは難しい。
【００１９】
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、推進用誘導電動機と非推進用誘導電動機とを同一のインバータで切換えて使用する際に、電動機定数及び速度センサーの有無、ベクトル制御・Ｖ／Ｆ制御などの最適な制御方式の選択情報といった電動機毎の固有の情報を制御データとしてインバータへ与えるようにした船舶用インバータシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、複数の固定子巻線を巻装し、回転子の軸と結合した推進用プロペラを駆動する推進用誘導電動機と、入力端子を船内母線にそれぞれ接続されると共に、出力端子をそれぞれ個別に設けた推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動の各固定子巻線に接続される複数のインバータと、前記複数のインバータの各出力端子にそれぞれ前記推進機側開閉器とは別に設けられた非推進機側開閉器を介して接続される非推進用誘導電動機とを備え、前記船内母線から前記複数のインバータ、前記推進機側開閉器または非推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動機または非推進用誘導電動機に交流電力を供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、
前記複数のインバータの制御回路には、前記推進用誘導電動機および前記非推進用誘導電動機を制御するために必要な誘導電動機毎の固有の情報を制御データとして予め格納しておくメモリを有する記憶手段を設け、前記複数のインバータの出力端子側に接続された推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号を入力し、当該入力した推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号に対応した制御データ切換信号を生成し出力する制御データ切換装置を設け、前記制御データ切換装置は、前記インバータが前記推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力し、前記インバータが前記非推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該非推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、インバータで駆動する推進用誘導電動機および非推進用誘導電動機を備えた船舶用インバータシステムにおいて、インバータを推進用誘導電動機および非推進用誘導電動機に最適な運用方法で共用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図７に記載されている電気部品と同じ電気部品には同一符号を付けることにより、重複した説明は割愛するものとする。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による船舶用インバータシステムの船内電気系統図である。
図１の船内電気系統図が図７の船内電気系統図と相違する点は、第１のインバータ７−１の制御回路および第２のインバータ７−２の制御回路（なお、制御回路の詳細については図２を参照して説明する）にそれぞれ誘導電動機の固有情報である制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１、１５−２を付加したこと、さらに、これらの記憶手段１５−１、１５−２の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納されている制御データを切換える制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３を生成し出力する第１、第２の制御データ切換装置１６−１、１６−２を付加したことである。その他の構成については同一であるので、説明を省略する。
【００２４】
図２は、前記第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の内部構成の一例を詳細に示す回路構成図である。
本実施形態で採用する第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２は、同一仕様で設計・製作されたものであり、それぞれ主回路７−１Ｍと７−２Ｍ、制御回路７−１Ｃと７−２Ｃとは同一である。以下、第１のインバータ７−１を代表して説明する。
【００２５】
インバータの主回路７−１Ｍは、ダイオード素子を三相ブリッジ接続することにより入力した三相交流を直流に変換する順変換器２０と、ＩＧＢＴ等の制御整流素子を三相ブリッジ接続して直流を任意周波数・任意電圧の三相交流に変換する逆変換器２１と、両変換器２０および２１間に接続された平滑用コンデンサ２２とから構成されている。
【００２６】
一方、インバータの制御回路７−１Ｃは、逆変換器２１の出力側から電圧、電流を取り込むベクトル制御回路２３と、制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１と、制御データ切換装置１６−１から出力された制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３に応じて記憶手段１５−１の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納されている制御データを前記ベクトル制御回路２３に入力する選択手段２５と、ＩＧＢＴにゲート信号を与えて逆変換器２１の動作を制御するゲート回路２４等を備えている。
【００２７】
図２において、第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃに設けられている記憶手段１５−１の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３には、それぞれ予め複数の誘導電動機を駆動するための固有情報である制御データが格納されている。
【００２８】
例えば、制御データ格納メモリＭ１には、推進用誘導電動機９を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等、推進用誘導電動機９にとって固有の情報が制御データとして格納されており、また、制御データ格納メモリＭ２にはウィンチ用誘導電動機１０を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等、ウィンチ用誘導電動機１０にとって固有の情報が制御データとして格納されている。
【００２９】
なお、図１の船内電気系統図の場合、第１のインバータ７−１からカーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動するようには結線されていないが、インバータとしての汎用化を図るため、すなわち、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の部品の共通化を図るために、カーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格、定格容量、定格電流などのカーゴポンプ用誘導電動機１１にとって固有の情報を制御データとして格納している制御データ格納メモリＭ３も備えている。同様に、図１の船内電気系統図では、第２のインバータ７−２からウィンチ用誘導電動機１０を駆動することは無いが、ウィンチ用誘導電動機１０を駆動する場合の定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等のウィンチ用誘導電動機１０にとって固有の情報が制御データとして格納されている制御データ格納メモリＭ２を備えている。
【００３０】
そして、制御データ切換装置１６−１は、第１の非推進機側開閉器８−１または第１の推進機側開閉器８−２から開閉器「入」情報を入力すると、「入」状態の開閉器に応じて切換信号Ｓ１またはＳ２を出力する。なお、後述する図３で示すように、共通するインバータに接続されている第１の非推進機側開閉器８−１または第１の推進機側開閉器８−２、第２の推進機側開閉器８−３または第２の非推進機側開閉器８−４が同時に閉路することがないようにインターロックが組まれている。
【００３１】
そして、例えば、第１の推進機側開閉器開閉器８−２が閉路した場合、制御データ切換装置１６−１から切換信号Ｓ１のみが出力されて制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データが制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。一方、第１の非推進機側開閉器８−１が閉路した場合、制御データ切換装置１６−１から切換信号Ｓ２のみが出力されて制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データが第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。
【００３２】
この結果、第１のインバータ７−１では、選択された開閉器の「入」情報に基づいて、ベクトル制御回路２３が動作し、第１のインバータ７−１に接続された誘導電動機を最適なベクトル制御を行う。
【００３３】
以上の説明は第１のインバータ７−１側についてであるが、第２のインバータ７−２側についても同じように説明することができる。
すなわち、制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３または第２の非推進機側開閉器８−４から開閉器「入」情報を入力すると、「入」状態の開閉器に応じて制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ１またはＳ３のいずれかが出力される。例えば、第２の推進機側開閉器開閉器８−３が閉路した場合、制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ１のみが出力されて制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データが制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。一方、第２の非推進機側開閉器８−４が閉路した場合、制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ３のみが出力されて制御データ格納メモリＭ３に格納されている制御データが制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。
【００３４】
この結果、第２のインバータ７−２においても、選択された開閉器の「入」情報に基づいて、ベクトル制御回路２３が動作し、第２のインバータ７−２に接続された誘導電動機を最適なベクトル制御を行う。
【００３５】
図３は、図示しない制御盤等に設けられて、開閉器８−１〜開閉器８−４を「入」または「切」するための制御回路を示す。
図３において、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれ図１で示した開閉器８−１、８−２、８−３および８−４を開閉操作するための押しボタンスイッチであり、８−１Ｃ〜８−４Ｃは開閉器８−１〜開閉器８−４を「入」または「切」するコイルである。符号ａは常開接点、ｂは常閉接点を示す。また、この制御回路では、共用するインバータに接続される第１の非推進機側開閉器８−１と第１の推進機側開閉器８−２、および第２の推進機側開閉器８−３と第２の非推進機側開閉器８−４とが誤って同時に選択されて閉じることが無いように、開閉器８−１および８−２間、開閉器８−３および８−４間にはそれぞれ相手方の開閉器のｂ接点８−２ｂ、８−１ｂ、８−４ｂ、８−３ｂを介挿してインターロックを組んでいる。
【００３６】
図４は制御データ切換装置１６−１の動作チャートである。
図４において、制御データ切換装置１６−１は第１の非推進機側開閉器８−１および第１の推進機側開閉器８−２と連動して動作し、第１の非推進機側開閉器８−１が閉じた場合に制御データ切換信号Ｓ２を、第１の推進機側開閉器８−２が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ１をインバータ７−１に出力する様子を示す。
【００３７】
一方、図５は制御データ切換装置１６−２の動作チャートである。
図５において、制御データ切換装置１６−２は第２の推進機側開閉器８−３および第２の非推進機側開閉器８−４と連動して動作し、第２の推進機側開閉器８−３が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ１を、第２の非推進機側開閉器８−４が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ３をインバータ７−２に出力する様子を示す。
【００３８】
図６は、船舶が定格航行時、あるいは非定格航行時、または停止時の各状態において、前記各押しボタンスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４のオン指令またはオフ指令（on／off）に対応して選択されるインバータ、開閉器、制御データ切換信号、および選択される制御データ格納メモリの関係を一覧形式に纏めた図である。
【００３９】
次に、以上説明した図１乃至図６を参照して、本実施形態の作用を説明する。
（１）船舶の定格航行時
船舶の定格航行時は、大きな推進力が必要なため、押しボタンスイッチＳＷ２およびＳＷ３を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を閉じ、インバータ７−１および７−２をそれぞれ第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を介して推進用誘導電動機９の別々の固定子巻線に接続する。このとき、インターロックが働いて第１の非推進機側開閉器８−１および第２の非推進機側開閉器８−４は開いたままであり、インバータ７−１とウィンチ用電動機１０、およびインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１とが接続することは無い。
【００４０】
このとき、第１の制御データ切換装置１６−１は、第１の推進機側開閉器８−２が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。同様に、第２の制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３が閉じたことに連動して第２のインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。
【００４１】
第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２は、制御回路７−１Ｃおよび制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ１を入力すると、それぞれ推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをそれぞれのベクトル制御回路２３に入力する。
【００４２】
第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は２つの固定子巻線にそれぞれ制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を供給して推進用誘導電動機９の回転子を所定の回転速度で駆動する。この回転子が駆動されることによって回転子の軸に結合した推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００４３】
（２）船舶の非定格航行時（ｉ）
船舶の非定格航行時において、推進用誘導電動機９と電動ウィンチ用誘導電動機１０とを同時に駆動する必要のある場合には、押しボタンスイッチＳＷ１を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２を開くとともに、第１の非推進機側開閉器８−１を閉じ、第１のインバータ７−１を推進用誘導電動機９から切り離すとともに電動ウィンチ用誘導電動機１０に接続する。
【００４４】
第２のインバータ７−２については、押しボタンスイッチＳＷ３を閉じることによって第２の推進機側開閉器８−３を閉じるとともに、第２の非推進機側開閉器８−４を開いて、第２のインバータ７−２をカーゴポンプ用誘導電動機１１から切り離すとともに推進用誘導電動機９に接続する。
【００４５】
すると、第１の制御データ切換装置１６−１は第１の非推進機側開閉器８−１が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ２を出力する。第１のインバータ７−１は、制御回路７−１Ｃに制御データ切換信号Ｓ２が入力されると、電動ウィンチ用誘導電動機１０を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００４６】
第１のインバータ７−１のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を電動ウィンチ用誘導電動機１０の固定子巻線に供給して電動ウィンチ用誘導電動機１０の回転子を所定の回転速度で駆動する。この回転子を駆動することによってウィンチが駆動され荷役作業が行われる。
【００４７】
同様に第２の制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３が閉じたことに連動して第２のインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。第２のインバータ７−２は、制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ１が入力されると推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００４８】
第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を推進用誘導電動機９の一方の固定子巻線に供給して推進用誘導電動機９の回転子を駆動する。この回転子の駆動によって推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００４９】
（３）船舶の非定格航行時（ii）
船舶の非定格航行時において、推進用誘導電動機９とカーゴポンプ用誘導電動機１１を同時に駆動する場合には、押しボタンスイッチＳＷ２を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２を閉じるとともに、第１の非推進機側開閉器８−１を開いて、第１のインバータ７−１を電動ウィンチ用誘導電動機１０から切り離すとともに推進用誘導電動機９に接続する。
【００５０】
第２のインバータ７−２については、押しボタンスイッチＳＷ４を閉じることによって第２の推進機側開閉器８−３を開くとともに、第２の非推進機側開閉器８−４を閉じて、第２のインバータ７−２を推進用誘導電動機９から切り離すとともにカーゴポンプ用誘導電動機１１に接続する。
【００５１】
第１の制御データ切換装置１６−１は、第１の推進機側開閉器８−２が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。
同様に、制御データ切換装置１６−２は、第２の非推進機側開閉器８−４が閉じたことに連動してインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ３を出力する。
【００５２】
第１のインバータ７−１は制御回路７−１Ｃに制御データ切換信号Ｓ１を入力すると、推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００５３】
第１のインバータ７−１のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を推進用誘導電動機９の一方の固定子巻線に供給して回転子を駆動する。この回転子の駆動によって推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００５４】
一方第２のインバータ７−２は、制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ３を入力すると、カーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ３の制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００５５】
第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力カーゴポンプ用誘導電動機１１の固定子巻線に供給して回転子を駆動する。この回転子の駆動によってカーゴポンプが最適に駆動される。
【００５６】
（４）船舶の停止時
船舶の停止時には、推進用誘導電動機９を駆動する必要はないため、前述した非定格航行時（ｉ）、（ii）と同様にして、第１の制御データ切換装置１６−１は制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データを第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力し、第２の制御データ切換装置１６−２は制御データ格納メモリＭ３に格納されている制御データを第２のインバータ７−２の制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力することで、第１のインバータ７−１により電動ウィンチ用誘導電動機１０を駆動することができ、第２のインバータ７−２によりカーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動することが可能である。
【００５７】
なお、以上説明した実施形態では、インバータの制御回路７−１Ｃ，７−２Ｃにベクトル制御回路２３を設けたが、本発明は、これに限定されるものではなく、ベクトル制御回路２３に替えてＶ／Ｆ制御回路を設けたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示す船舶用インバータシステムを用いた船内電気系統図。
【図２】本発明の実施形態に係る第１のインバータおよび第２のインバータの一例を詳細に示す回路構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る開閉器を「入」または「切」制御するための制御回路図。
【図４】本発明の実施形態に係る第１の制御データ切換装置の動作チャート。
【図５】本発明の実施形態に係る第２の制御データ切換装置の動作チャート。
【図６】船舶の定格航行時、非定格航行時、停止時の各状態において、各押しボタンスイッチのオン／オフ指令に対応して選択されるインバータ、開閉器、制御データ切換信号、および使用する制御データ格納メモリの関係を一覧形式に纏めた図。
【図７】従来の船舶用インバータシステムを用いた船内電気系統図。
【符号の説明】
【００５９】
１−１、１−２…発電機、２−１、２−２…ディーゼルエンジン、３−１，３−２…発電機用遮断器、４…船内母線、５…インバータ用遮断器、６…変圧器、７−１，７−２…インバータ、８−１〜８−４…開閉器、９…推進用誘導電動機、１０…電動ウィンチ用誘導電動機、１１…カーゴポンプ用誘導電動機、１２…推進用プロペラ、１３…船内負荷、１４…船内負荷用遮断器、１５−１，１５−２…制御データ格納メモリ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）１６−１，１６−２…制御データ切換装置、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…制御データ切換信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進機およびその他の搭載機器用電動機を駆動するインバータを共用化した船舶用インバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケミカル船などにおいては、荷役作業の高効率化や環境負荷低減などを目的として推進用のディーゼル主機関、あるいはカーゴポンプやウィンチなどの油圧機器等を電動機に置き換え、この電動機をインバータで可変速駆動するようにした駆動システムが拡大して採用されるようになってきた。
【０００３】
しかも、船舶の駆動システムの電動化を採用するにあたり留意すべきことは、推進機用インバータと非推進機用インバータとの共用化を図ってインバータの総数を減らして設備費を抑制することである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、特許文献１に記載の推進機用誘導電動機および非推進機用誘導電動機を駆動するインバータを共用化してなる船舶用インバータシステムの船内電気系統図を示す。
図７において、１−１、１−２はそれぞれディーゼルエンジン２−１、２−２によって駆動される同期発電機等の発電機（以下、ディーゼル発電機という）であり、発電機用遮断器３−１、３−２を介して船内母線４に接続され、当該船内母線４を通して船舶内の電気推進機および一般負荷に電力を供給するものである。
【０００５】
船内母線４には、インバータ用遮断器５を介して後述する電気推進機に電力を供給する３巻線変圧器６が接続されている。この３巻線変圧器は、インバータ用遮断器５を介して船内母線４に接続される一次巻線６−１と、第１のインバータ７−１の入力端子に接続される二次巻線６−２と、第２のインバータ７−２の入力端子に接続される三次巻線６−３とを備え、一次巻線６−１および二次巻線６−２はそれぞれデルタ（Δ）結線され、三次巻線６−３はスター（Ｙ）結線されている。なお、二次巻線６−２および三次巻線６−３は、ほぼ同じ定格の電圧、電流を出力するように設計されている。
【０００６】
前記第１のインバータ７−１の出力端子には、２個の開閉器８−１および８−２が並列に接続されており、このうち開閉器８−１には非推進機用誘導電動機である電動ウィンチ用誘導電動機１０が接続され、開閉器８−２には二重に固定子巻線（図示せず）を巻装してなる推進機用誘導電動機９の一方の固定子巻線が接続されている。
【０００７】
一方、前記第２のインバータ７−２の出力端子にも、同様に２個の開閉器８−３および８−４が並列に接続されており、このうち開閉器８−３には前記推進機用誘導電動機９の他方の固定子巻線が接続され、開閉器８−４には非推進機用誘導電動機であるカーゴポンプ用誘導電動機１１が接続されている。
【０００８】
なお、開閉器８−２および８−３は推進機用誘導電動機９に接続されることから、推進機側開閉器と呼び、開閉器８−１および８−４は非推進機用誘導電動機に接続されることから、非推進機側開閉器と呼ぶ。
【０００９】
推進機用誘導電動機９は、２つの固定子巻線の双方またはいずれか一方にインバータから可変周波数・可変電圧が印加されることによって推進用プロペラ１２を駆動する電気推進機を構成している。なお、１３は船内負荷であり、船内負荷用遮断器１４を介して、前記船内母線４に接続されている。
【００１０】
このように船内電気系統が構成された船舶を定格航行する場合、第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を閉じることにより、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２をそれぞれ第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を介して推進用誘導電動機９に接続し、第１の非推進機側開閉器８−１および第２の非推進機側開閉器８−４を開いてそれぞれ第１のインバータ７−１とウィンチ用電動機１０との間、および第２のインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１との間を断路する。
【００１１】
この回路状態で、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２から推進用誘導電動機９の別々の固定子巻線にそれぞれ電圧を印加すると、推進用誘導電動機９はそれぞれの固定子巻線と回転子の間で駆動トルクが生じるので、１つの固定子巻線に電圧が印加させる場合に比べて倍に近い駆動トルクで推進用プロペラ１２を駆動し、船舶を推進させる。
【００１２】
このとき、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の運転に必要な電力は、船内母線４からインバータ用遮断器５および変圧器６の回路を経て給電される。また、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２に接続される電動機負荷以外の船内負荷１３が消費する電力は船内母線４より船内負荷用遮断器１４を介して給電される。
【００１３】
電気推進装置およびその他の船内負荷１３が消費する電力はディーゼル発電機１−１ないし１−２が発電し、発電装置用遮断器３−１ないし３−２を介して船内母線４へ供給される。
【００１４】
一方、船舶の非定格航行時には第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の両方から電圧を印加して推進用誘導電動機９を駆動しなくても、第１のインバータ７−１もしくは第２のインバータ７−２のいずれか一方から推進用誘導電動機９を駆動することによって船舶を推進させるのに十分な推進力を得ることができる。
【００１５】
例えば上記の定格航行時から推進用誘導電動機９とカーゴポンプ用電動機１１とを同時に駆動する非定格航行に移行する場合には、第２の推進機側開閉器８−３を開いて第２のインバータ７−２と推進用誘導電動機９との間を断路し、第２の非推進機側開閉器８−４を閉じて第２のインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１とを接続する。推進用誘導電動機９は第１のインバータ７−１により駆動され、カーゴポンプ用電動機１１は第２のインバータ７−２により駆動される。
【００１６】
また、上記の定格航行時から推進用誘導電動機９と電動ウィンチ用電動機１０とを同時に駆動する非定格航行に移行する場合には、第１の推進機側開閉器８−２を開いて第１のインバータ７−１と推進用誘導電動機９との間を断路し、第１の非推進機側開閉器８−１を閉じて第１のインバータ７−１と電動ウィンチ用電動機１０とを接続し、推進用誘導電動機９は第２のインバータ７−２により駆動し、電動ウィンチ用電動機１０は第１のインバータ７−１により駆動する。
【特許文献１】特許第３５２４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記特許文献１によれば、上記のように推進用誘導電動機９を駆動するインバータと非推進用誘導電動機とを共用する基本的な構成を実現することが可能である。しかしながら一般的に誘導電動機の駆動に使用されるインバータには、電動機を所要の周波数・電圧・電力で駆動するために電動機固有の情報を制御データとして予め設定しておく必要がある。従って、あるインバータで駆動する誘導電動機が２種類以上存在する場合には、上述の電動機固有の情報である制御データもそれぞれ切換える必要がある。
【００１８】
しかし、上記特許文献１にはそのような電動機固有の情報を切換える方法について全く記載されておらず、したがって、上記特許文献１に記載されている内容ではインバータを切換えて２種類以上の誘導電動機を選択的に駆動することは難しい。
【００１９】
そこで、本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、推進用誘導電動機と非推進用誘導電動機とを同一のインバータで切換えて使用する際に、電動機定数及び速度センサーの有無、ベクトル制御・Ｖ／Ｆ制御などの最適な制御方式の選択情報といった電動機毎の固有の情報を制御データとしてインバータへ与えるようにした船舶用インバータシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、複数の固定子巻線を巻装し、回転子の軸と結合した推進用プロペラを駆動する推進用誘導電動機と、入力端子を船内母線にそれぞれ接続されると共に、出力端子をそれぞれ個別に設けた推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動の各固定子巻線に接続される複数のインバータと、前記複数のインバータの各出力端子にそれぞれ前記推進機側開閉器とは別に設けられた非推進機側開閉器を介して接続される非推進用誘導電動機とを備え、前記船内母線から前記複数のインバータ、前記推進機側開閉器または非推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動機または非推進用誘導電動機に交流電力を供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、
前記複数のインバータの制御回路には、前記推進用誘導電動機および前記非推進用誘導電動機を制御するために必要な誘導電動機毎の固有の情報を制御データとして予め格納しておくメモリを有する記憶手段を設け、前記複数のインバータの出力端子側に接続された推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号を入力し、当該入力した推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号に対応した制御データ切換信号を生成し出力する制御データ切換装置を設け、前記制御データ切換装置は、前記インバータが前記推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力し、前記インバータが前記非推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該非推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、インバータで駆動する推進用誘導電動機および非推進用誘導電動機を備えた船舶用インバータシステムにおいて、インバータを推進用誘導電動機および非推進用誘導電動機に最適な運用方法で共用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図７に記載されている電気部品と同じ電気部品には同一符号を付けることにより、重複した説明は割愛するものとする。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による船舶用インバータシステムの船内電気系統図である。
図１の船内電気系統図が図７の船内電気系統図と相違する点は、第１のインバータ７−１の制御回路および第２のインバータ７−２の制御回路（なお、制御回路の詳細については図２を参照して説明する）にそれぞれ誘導電動機の固有情報である制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１、１５−２を付加したこと、さらに、これらの記憶手段１５−１、１５−２の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納されている制御データを切換える制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３を生成し出力する第１、第２の制御データ切換装置１６−１、１６−２を付加したことである。その他の構成については同一であるので、説明を省略する。
【００２４】
図２は、前記第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の内部構成の一例を詳細に示す回路構成図である。
本実施形態で採用する第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２は、同一仕様で設計・製作されたものであり、それぞれ主回路７−１Ｍと７−２Ｍ、制御回路７−１Ｃと７−２Ｃとは同一である。以下、第１のインバータ７−１を代表して説明する。
【００２５】
インバータの主回路７−１Ｍは、ダイオード素子を三相ブリッジ接続することにより入力した三相交流を直流に変換する順変換器２０と、ＩＧＢＴ等の制御整流素子を三相ブリッジ接続して直流を任意周波数・任意電圧の三相交流に変換する逆変換器２１と、両変換器２０および２１間に接続された平滑用コンデンサ２２とから構成されている。
【００２６】
一方、インバータの制御回路７−１Ｃは、逆変換器２１の出力側から電圧、電流を取り込むベクトル制御回路２３と、制御データを格納する制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３を備えた記憶手段１５−１と、制御データ切換装置１６−１から出力された制御データ切換信号Ｓ１〜Ｓ３に応じて記憶手段１５−１の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３に格納されている制御データを前記ベクトル制御回路２３に入力する選択手段２５と、ＩＧＢＴにゲート信号を与えて逆変換器２１の動作を制御するゲート回路２４等を備えている。
【００２７】
図２において、第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃに設けられている記憶手段１５−１の制御データ格納メモリＭ１〜Ｍ３には、それぞれ予め複数の誘導電動機を駆動するための固有情報である制御データが格納されている。
【００２８】
例えば、制御データ格納メモリＭ１には、推進用誘導電動機９を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等、推進用誘導電動機９にとって固有の情報が制御データとして格納されており、また、制御データ格納メモリＭ２にはウィンチ用誘導電動機１０を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等、ウィンチ用誘導電動機１０にとって固有の情報が制御データとして格納されている。
【００２９】
なお、図１の船内電気系統図の場合、第１のインバータ７−１からカーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動するようには結線されていないが、インバータとしての汎用化を図るため、すなわち、第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２の部品の共通化を図るために、カーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動する場合に必要な定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格、定格容量、定格電流などのカーゴポンプ用誘導電動機１１にとって固有の情報を制御データとして格納している制御データ格納メモリＭ３も備えている。同様に、図１の船内電気系統図では、第２のインバータ７−２からウィンチ用誘導電動機１０を駆動することは無いが、ウィンチ用誘導電動機１０を駆動する場合の定格回転速度、定格周波数、定格電圧、定格容量、定格電流等のウィンチ用誘導電動機１０にとって固有の情報が制御データとして格納されている制御データ格納メモリＭ２を備えている。
【００３０】
そして、制御データ切換装置１６−１は、第１の非推進機側開閉器８−１または第１の推進機側開閉器８−２から開閉器「入」情報を入力すると、「入」状態の開閉器に応じて切換信号Ｓ１またはＳ２を出力する。なお、後述する図３で示すように、共通するインバータに接続されている第１の非推進機側開閉器８−１または第１の推進機側開閉器８−２、第２の推進機側開閉器８−３または第２の非推進機側開閉器８−４が同時に閉路することがないようにインターロックが組まれている。
【００３１】
そして、例えば、第１の推進機側開閉器開閉器８−２が閉路した場合、制御データ切換装置１６−１から切換信号Ｓ１のみが出力されて制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データが制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。一方、第１の非推進機側開閉器８−１が閉路した場合、制御データ切換装置１６−１から切換信号Ｓ２のみが出力されて制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データが第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。
【００３２】
この結果、第１のインバータ７−１では、選択された開閉器の「入」情報に基づいて、ベクトル制御回路２３が動作し、第１のインバータ７−１に接続された誘導電動機を最適なベクトル制御を行う。
【００３３】
以上の説明は第１のインバータ７−１側についてであるが、第２のインバータ７−２側についても同じように説明することができる。
すなわち、制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３または第２の非推進機側開閉器８−４から開閉器「入」情報を入力すると、「入」状態の開閉器に応じて制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ１またはＳ３のいずれかが出力される。例えば、第２の推進機側開閉器開閉器８−３が閉路した場合、制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ１のみが出力されて制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データが制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。一方、第２の非推進機側開閉器８−４が閉路した場合、制御データ切換装置１６−２から切換信号Ｓ３のみが出力されて制御データ格納メモリＭ３に格納されている制御データが制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力される。
【００３４】
この結果、第２のインバータ７−２においても、選択された開閉器の「入」情報に基づいて、ベクトル制御回路２３が動作し、第２のインバータ７−２に接続された誘導電動機を最適なベクトル制御を行う。
【００３５】
図３は、図示しない制御盤等に設けられて、開閉器８−１〜開閉器８−４を「入」または「切」するための制御回路を示す。
図３において、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４は、それぞれ図１で示した開閉器８−１、８−２、８−３および８−４を開閉操作するための押しボタンスイッチであり、８−１Ｃ〜８−４Ｃは開閉器８−１〜開閉器８−４を「入」または「切」するコイルである。符号ａは常開接点、ｂは常閉接点を示す。また、この制御回路では、共用するインバータに接続される第１の非推進機側開閉器８−１と第１の推進機側開閉器８−２、および第２の推進機側開閉器８−３と第２の非推進機側開閉器８−４とが誤って同時に選択されて閉じることが無いように、開閉器８−１および８−２間、開閉器８−３および８−４間にはそれぞれ相手方の開閉器のｂ接点８−２ｂ、８−１ｂ、８−４ｂ、８−３ｂを介挿してインターロックを組んでいる。
【００３６】
図４は制御データ切換装置１６−１の動作チャートである。
図４において、制御データ切換装置１６−１は第１の非推進機側開閉器８−１および第１の推進機側開閉器８−２と連動して動作し、第１の非推進機側開閉器８−１が閉じた場合に制御データ切換信号Ｓ２を、第１の推進機側開閉器８−２が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ１をインバータ７−１に出力する様子を示す。
【００３７】
一方、図５は制御データ切換装置１６−２の動作チャートである。
図５において、制御データ切換装置１６−２は第２の推進機側開閉器８−３および第２の非推進機側開閉器８−４と連動して動作し、第２の推進機側開閉器８−３が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ１を、第２の非推進機側開閉器８−４が閉じた場合には制御データ切換信号Ｓ３をインバータ７−２に出力する様子を示す。
【００３８】
図６は、船舶が定格航行時、あるいは非定格航行時、または停止時の各状態において、前記各押しボタンスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４のオン指令またはオフ指令（on／off）に対応して選択されるインバータ、開閉器、制御データ切換信号、および選択される制御データ格納メモリの関係を一覧形式に纏めた図である。
【００３９】
次に、以上説明した図１乃至図６を参照して、本実施形態の作用を説明する。
（１）船舶の定格航行時
船舶の定格航行時は、大きな推進力が必要なため、押しボタンスイッチＳＷ２およびＳＷ３を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を閉じ、インバータ７−１および７−２をそれぞれ第１の推進機側開閉器８−２および第２の推進機側開閉器８−３を介して推進用誘導電動機９の別々の固定子巻線に接続する。このとき、インターロックが働いて第１の非推進機側開閉器８−１および第２の非推進機側開閉器８−４は開いたままであり、インバータ７−１とウィンチ用電動機１０、およびインバータ７−２とカーゴポンプ用電動機１１とが接続することは無い。
【００４０】
このとき、第１の制御データ切換装置１６−１は、第１の推進機側開閉器８−２が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。同様に、第２の制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３が閉じたことに連動して第２のインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。
【００４１】
第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２は、制御回路７−１Ｃおよび制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ１を入力すると、それぞれ推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをそれぞれのベクトル制御回路２３に入力する。
【００４２】
第１のインバータ７−１および第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は２つの固定子巻線にそれぞれ制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を供給して推進用誘導電動機９の回転子を所定の回転速度で駆動する。この回転子が駆動されることによって回転子の軸に結合した推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００４３】
（２）船舶の非定格航行時（ｉ）
船舶の非定格航行時において、推進用誘導電動機９と電動ウィンチ用誘導電動機１０とを同時に駆動する必要のある場合には、押しボタンスイッチＳＷ１を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２を開くとともに、第１の非推進機側開閉器８−１を閉じ、第１のインバータ７−１を推進用誘導電動機９から切り離すとともに電動ウィンチ用誘導電動機１０に接続する。
【００４４】
第２のインバータ７−２については、押しボタンスイッチＳＷ３を閉じることによって第２の推進機側開閉器８−３を閉じるとともに、第２の非推進機側開閉器８−４を開いて、第２のインバータ７−２をカーゴポンプ用誘導電動機１１から切り離すとともに推進用誘導電動機９に接続する。
【００４５】
すると、第１の制御データ切換装置１６−１は第１の非推進機側開閉器８−１が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ２を出力する。第１のインバータ７−１は、制御回路７−１Ｃに制御データ切換信号Ｓ２が入力されると、電動ウィンチ用誘導電動機１０を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００４６】
第１のインバータ７−１のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を電動ウィンチ用誘導電動機１０の固定子巻線に供給して電動ウィンチ用誘導電動機１０の回転子を所定の回転速度で駆動する。この回転子を駆動することによってウィンチが駆動され荷役作業が行われる。
【００４７】
同様に第２の制御データ切換装置１６−２は、第２の推進機側開閉器８−３が閉じたことに連動して第２のインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。第２のインバータ７−２は、制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ１が入力されると推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００４８】
第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を推進用誘導電動機９の一方の固定子巻線に供給して推進用誘導電動機９の回転子を駆動する。この回転子の駆動によって推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００４９】
（３）船舶の非定格航行時（ii）
船舶の非定格航行時において、推進用誘導電動機９とカーゴポンプ用誘導電動機１１を同時に駆動する場合には、押しボタンスイッチＳＷ２を閉じることによって第１の推進機側開閉器８−２を閉じるとともに、第１の非推進機側開閉器８−１を開いて、第１のインバータ７−１を電動ウィンチ用誘導電動機１０から切り離すとともに推進用誘導電動機９に接続する。
【００５０】
第２のインバータ７−２については、押しボタンスイッチＳＷ４を閉じることによって第２の推進機側開閉器８−３を開くとともに、第２の非推進機側開閉器８−４を閉じて、第２のインバータ７−２を推進用誘導電動機９から切り離すとともにカーゴポンプ用誘導電動機１１に接続する。
【００５１】
第１の制御データ切換装置１６−１は、第１の推進機側開閉器８−２が閉じたことに連動して第１のインバータ７−１に対して制御データ切換信号Ｓ１を出力する。
同様に、制御データ切換装置１６−２は、第２の非推進機側開閉器８−４が閉じたことに連動してインバータ７−２に対して制御データ切換信号Ｓ３を出力する。
【００５２】
第１のインバータ７−１は制御回路７−１Ｃに制御データ切換信号Ｓ１を入力すると、推進用誘導電動機９を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ１に格納されている制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００５３】
第１のインバータ７−１のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力を推進用誘導電動機９の一方の固定子巻線に供給して回転子を駆動する。この回転子の駆動によって推進用プロペラ１２が駆動されて船舶の推進力を得る。
【００５４】
一方第２のインバータ７−２は、制御回路７−２Ｃに制御データ切換信号Ｓ３を入力すると、カーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動するために必要な情報として制御データ格納メモリＭ３の制御データをベクトル制御回路２３に入力する。
【００５５】
第２のインバータ７−２のベクトル制御回路２３は入力された制御データに基づいた周波数の電圧および電流による交流電力カーゴポンプ用誘導電動機１１の固定子巻線に供給して回転子を駆動する。この回転子の駆動によってカーゴポンプが最適に駆動される。
【００５６】
（４）船舶の停止時
船舶の停止時には、推進用誘導電動機９を駆動する必要はないため、前述した非定格航行時（ｉ）、（ii）と同様にして、第１の制御データ切換装置１６−１は制御データ格納メモリＭ２に格納されている制御データを第１のインバータ７−１の制御回路７−１Ｃのベクトル制御回路２３に入力し、第２の制御データ切換装置１６−２は制御データ格納メモリＭ３に格納されている制御データを第２のインバータ７−２の制御回路７−２Ｃのベクトル制御回路２３に入力することで、第１のインバータ７−１により電動ウィンチ用誘導電動機１０を駆動することができ、第２のインバータ７−２によりカーゴポンプ用誘導電動機１１を駆動することが可能である。
【００５７】
なお、以上説明した実施形態では、インバータの制御回路７−１Ｃ，７−２Ｃにベクトル制御回路２３を設けたが、本発明は、これに限定されるものではなく、ベクトル制御回路２３に替えてＶ／Ｆ制御回路を設けたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示す船舶用インバータシステムを用いた船内電気系統図。
【図２】本発明の実施形態に係る第１のインバータおよび第２のインバータの一例を詳細に示す回路構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る開閉器を「入」または「切」制御するための制御回路図。
【図４】本発明の実施形態に係る第１の制御データ切換装置の動作チャート。
【図５】本発明の実施形態に係る第２の制御データ切換装置の動作チャート。
【図６】船舶の定格航行時、非定格航行時、停止時の各状態において、各押しボタンスイッチのオン／オフ指令に対応して選択されるインバータ、開閉器、制御データ切換信号、および使用する制御データ格納メモリの関係を一覧形式に纏めた図。
【図７】従来の船舶用インバータシステムを用いた船内電気系統図。
【符号の説明】
【００５９】
１−１、１−２…発電機、２−１、２−２…ディーゼルエンジン、３−１，３−２…発電機用遮断器、４…船内母線、５…インバータ用遮断器、６…変圧器、７−１，７−２…インバータ、８−１〜８−４…開閉器、９…推進用誘導電動機、１０…電動ウィンチ用誘導電動機、１１…カーゴポンプ用誘導電動機、１２…推進用プロペラ、１３…船内負荷、１４…船内負荷用遮断器、１５−１，１５−２…制御データ格納メモリ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）１６−１，１６−２…制御データ切換装置、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…制御データ切換信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定子巻線を巻装し、回転子の軸と結合した推進用プロペラを駆動する推進用誘導電動機と、
入力端子を船内母線にそれぞれ接続されると共に、出力端子をそれぞれ個別に設けた推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動の各固定子巻線に接続される複数のインバータと、
前記複数のインバータの各出力端子にそれぞれ前記推進機側開閉器とは別に設けられた非推進機側開閉器を介して接続される非推進用誘導電動機とを備え、
前記船内母線から前記複数のインバータ、前記推進機側開閉器または非推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動機または非推進用誘導電動機に交流電力を供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、
前記複数のインバータの制御回路には、前記推進用誘導電動機および前記非推進用誘導電動機を制御するために必要な誘導電動機毎の固有の情報を制御データとして予め格納しておくメモリを有する記憶手段を設け、
前記複数のインバータの出力端子側に接続された推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号を入力し、当該入力した推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号に対応した制御データ切換信号を生成し出力する制御データ切換装置を設け、
前記制御データ切換装置は、前記インバータが前記推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力し、前記インバータが前記非推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該非推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力することを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項２】
前記複数のインバータは、それぞれ同一仕様に基づいて製作された主回路および制御回路を備えることを特徴とする請求項１記載の船舶用インバータシステム。
【請求項３】
前記インバータの制御回路は、ベクトル制御回路を備え当該ベクトル制御回路に前記推進用誘導電動機に係わる制御データまたは非推進用誘導電動機に係わる制御データを受けることを特徴とする請求項１または２記載の船舶用インバータシステム。
【請求項１】
複数の固定子巻線を巻装し、回転子の軸と結合した推進用プロペラを駆動する推進用誘導電動機と、
入力端子を船内母線にそれぞれ接続されると共に、出力端子をそれぞれ個別に設けた推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動の各固定子巻線に接続される複数のインバータと、
前記複数のインバータの各出力端子にそれぞれ前記推進機側開閉器とは別に設けられた非推進機側開閉器を介して接続される非推進用誘導電動機とを備え、
前記船内母線から前記複数のインバータ、前記推進機側開閉器または非推進機側開閉器を介して前記推進用誘導電動機または非推進用誘導電動機に交流電力を供給するようにした船舶用インバータシステムにおいて、
前記複数のインバータの制御回路には、前記推進用誘導電動機および前記非推進用誘導電動機を制御するために必要な誘導電動機毎の固有の情報を制御データとして予め格納しておくメモリを有する記憶手段を設け、
前記複数のインバータの出力端子側に接続された推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号を入力し、当該入力した推進機側開閉器または非推進機側開閉器の開閉状態信号に対応した制御データ切換信号を生成し出力する制御データ切換装置を設け、
前記制御データ切換装置は、前記インバータが前記推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力し、前記インバータが前記非推進用誘導電動機に接続されている場合には前記記憶手段に格納されている当該非推進用誘導電動機に係わる制御データを前記制御データ切換信号により選択して前記インバータの制御回路に入力することを特徴とする船舶用インバータシステム。
【請求項２】
前記複数のインバータは、それぞれ同一仕様に基づいて製作された主回路および制御回路を備えることを特徴とする請求項１記載の船舶用インバータシステム。
【請求項３】
前記インバータの制御回路は、ベクトル制御回路を備え当該ベクトル制御回路に前記推進用誘導電動機に係わる制御データまたは非推進用誘導電動機に係わる制御データを受けることを特徴とする請求項１または２記載の船舶用インバータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５８１１９（Ｐ２０１０−１５８１１９Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４２９（Ｐ２００８−３３５４２９）
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００１９５９５９）西芝電機株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００１９５９５９）西芝電機株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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