JPH11266532A

JPH11266532A - 船舶用電源装置

Info

Publication number: JPH11266532A
Application number: JP10065132A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nomura; 村廣之野; Masayoshi Terakado; 門正義寺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JP4124855B2

Abstract

(57)【要約】【課題】装置全体の小型化及び軽量化を図り、さら
に、省エネルギー化をも図ること。【解決手段】交流発電機１Ａ，１Ｂ及び非常用交流発
電機２の出力側に整流装置２６Ａ，２６Ｂ，２７を設
け、母線が直流母線２８となるように構成したので、従
来、母線上に発生する高調波を除去するため必要とされ
ていたアクティブフィルタ等の大きな機器を省略するこ
とができる。また、母線が直流母線２８であるため、蓄
電池２９を接続することが可能となり、非常用交流発電
機２を常時運転して待機状態にしておく必要がないの
で、省エネルギー化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、電気推
進装置を搭載した船舶に用いられる船舶用電源装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常の船舶は、スクリューが内燃機関に
より駆動されるようになっているが、近年は速度制御の
容易性に着目して、電気推進装置の推進電動機によりス
クリューを駆動する形式の船舶が次第に多く建造される
ようになってきている。図５は、このような電気推進装
置を搭載した船舶に用いられる従来の船舶用電源装置の
構成図である。

【０００３】図５において、２台の交流発電機１Ａ，１
Ｂ及び１台の非常用交流発電機２がそれぞれ遮断機３
Ａ，３Ｂ及び遮断機４を介して交流母線５の電源側に接
続されている。一方、交流母線５の負荷側には、遮断機
６Ａ，６Ｂを介して２系統の電気推進装置を構成する交
流／直流変換装置７Ａ，７Ｂ、電力変換装置（例えば、
インバータ装置等）８Ａ，８Ｂ及び推進電動機９Ａ，９
Ｂが接続されており、２つのスクリュー１０Ａ，Ｂを駆
動できるようになっている。これら２系統の電気推進装
置の運転には大電力を必要とし、交流母線５上には波形
歪みのために発生する高調波が含まれるようになるが、
この高調波を除去するために、交流母線５には遮断機１
１Ａ，１１Ｂを介してアクティブフィルタ１２Ａ，１２
Ｂが接続されている。

【０００４】交流母線５には、また、遮断機１３を介し
て複数の遮断機１４が接続されており、これら複数の遮
断機１４のそれぞれに複数の交流／直流変換装置１５、
複数の電力変換装置（例えば、インバータ装置又は静止
型起動器等）１６、及び複数の補機用電動機１７が接続
されている。

【０００５】交流母線５には、さらに、遮断機１８を介
して変圧器１９が接続されている。そして、この変圧器
１９の２次形側には、変圧器２０及び遮断機２１を介し
て船舶内負荷２２が接続されると共に、遮断機２３を介
して船舶内負荷２４が接続されている。

【０００６】次に、上記のように構成される従来装置の
動作につき説明する。交流発電機１Ａ，１Ｂ及び非常用
交流発電機２により発生した交流電力は遮断機３Ａ，３
Ｂ及び遮断機４を介して交流母線５上に出力される。そ
して、交流／直流変換装置７Ａ，７Ｂは、交流母線５か
ら遮断機６Ａ，６Ｂを介してこの交流電力を入力してこ
れを直流電力に変換し、電力変換装置８Ａ，８Ｂはこの
変換された直流電力の入力に基づいて推進電動機９Ａ，
９Ｂの速度制御を行い、スクリュー１０Ａ，１０Ｂを駆
動する。この時、電力変換装置８Ａ、８Ｂが制御する電
力は大きなものであるため交流母線５上には高調波が発
生しようとするが、アクティブフィルタ１２Ａ，１２Ｂ
によってこの高調波は除去される。

【０００７】また、複数の交流／直流変換装置１５は、
交流母線５から遮断機１３，１４を介して交流電力を入
力してこれを直流電力に変換し、複数の電力変換装置１
６はこの変換された直流電力の入力に基づいて複数の電
動機１７の制御を行う。

【０００８】さらに、変圧器１９は、交流母線５から遮
断機１８を介して入力した交流電力の電圧を低電圧回路
用に降圧する。そして、変圧器１９の２次側では、この
降圧された電圧が変圧器２０によりさらに一定電圧に降
圧（又は昇圧）された後、遮断機２１を介して船舶内負
荷２２に供給され、あるいは変圧器１９により降圧され
た電圧がそのまま遮断機２３を介して船舶内負荷２４に
供給される。

【０００９】上記した図５の構成は、交流発電機１Ａ，
１Ｂと、電気推進装置を構成する交流／直流変換装置７
Ａ，７Ｂ、電力変換装置８Ａ，８Ｂ、推進電動機９Ａ，
９Ｂ等と、アクティブフィルタ１２Ａ，１２Ｂ等とがＡ
系及びＢ系の２系統に分けられており（以下、本明細書
においては、上記のように２系統に分けられている構成
要素については符号の末尾にＡ又はＢを付することにす
る。）、他の機器については２系統に分けられていなか
ったが、図６に示すように他の機器についても２系統に
分けた構成とする場合がある。図６が図５と異なる点
は、２台の非常用交流発電機２Ａ，２Ｂが設けられてい
ることと、２系統の交流／直流変換装置１５Ａ，１５
Ｂ、電力変換装置１６Ａ，１６Ｂ、電動機１７Ａ，１７
Ｂ等が設けられていることと、２系統の変圧器１９Ａ，
１９Ｂ、変圧器２０Ａ，２０Ｂ、船舶内負荷２２Ａ，２
２Ｂ、船舶内負荷２４Ａ，２４Ｂ等が設けられているこ
とと、これら２系統を分けるための遮断機２５が交流母
線５上に設けられていることである。この図６の動作
は、図５の場合とほぼ同様であるため、その説明につい
ては省略する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の船舶用電源装置は次のような課題を有するものであっ
た。すなわち、アクティブフィルタ１２Ａ，１２Ｂや変
圧器１９などの大型の電気機器を設けなければならない
ため、船舶内の限られたスペースを有効に活用すること
ができず、また、これらの機器はその重量もかなり大き
なものであるため、その分船舶の燃費も増大したものと
なっていた。ここで、変圧器１９を省略するために、交
流母線５の電圧を下げることが考えられるが、そうする
と、交流／直流変換装置７Ａ，７Ｂ、電力変換装置８
Ａ，８Ｂ、交流／直流変換装置１５、電力変換装置１６
等の電流定格を大きなものにしなければならず、また、
これに伴って遮断機６Ａ，６Ｂ、１３、１８等の電流定
格も大きなものにしなければならなくなる。そのため、
変圧器１９を省略できたとしても装置全体としてはかえ
って大型化してしまうことになる。

【００１１】また、非常用交流発電機２は、本来、交流
発電機１Ａ，１Ｂが故障等により使用不能となった場合
に運転を開始すれば足りるものである。しかし、船舶内
負荷２２，２４の中には例えばコンピュータのように一
瞬たりとも電源供給を停止させてはならないものが含ま
れている場合が通常である。そのため、非常用交流発電
機２についても常時運転しておき、これを待機状態にさ
せておかなければならず、余分なエネルギーを消費せざ
るを得ない結果となっている。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、装置全体の小型化及び軽量化を図ることができ、
さらに、省エネルギー化をも図ることが可能な船舶用電
源装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、交流発電機と、
この交流発電機により得られる電力を複数の負荷に供給
する母線とを有する船舶用電源装置において、前記交流
発電機からの交流電力の入力に基づき前記母線に直流電
力を出力する整流装置を備えると共に、前記母線を直流
母線とし、各交流負荷に対してはその入力側に直流／交
流変換装置を設けたことを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記交流発電機の使用不能時に使用される
非常用交流発電機と、この非常用交流発電機からの交流
電力の入力に基づき前記直流母線に直流電力を出力する
非常用整流装置とを備えた、ことを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記直流母線に接続され、非常用電
源として機能する蓄電池を備えた、ことを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記複数の負荷は２系統に分けられてお
り、これに対応して前記交流発電機、前記非常用交流発
電機、及び蓄電池も２系統に分けられている、ことを特
徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の発明において、前記蓄電池は、前記非常用整流装置
の出力側に接続されており、その共通接続点が前記直流
母線に接続されている、ことを特徴とする。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記交流発電機の使用不能時に使用される
非常用交流発電機と、この非常用交流発電機からの交流
電力の入力に基づき直流電力を出力する非常用整流装置
と、前記非常用整流装置の出力側に接続され、非常用電
源として機能する蓄電池と、を備え、前記非常用整流装
置と前記蓄電池との共通接続点が、非常時にバックアッ
プが必要な負荷側機器にのみ接続されている、ことを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図４に基づき説明する。但し、図５及び図７と同様の
構成要素については同一の符号を付して重複した説明を
省略する。

【００２０】図１は本発明の第１の実施形態の構成図で
ある。この図において、交流発電機１Ａ，１Ｂ及び非常
用交流発電機２の出力側にはそれぞれ整流装置２６Ａ，
２６Ｂ及び整流装置２７が接続されており、遮断機３
Ａ，３Ｂ及び遮断機４を介して直流母線２８に直流電力
が出力されるようになっている。すなわち、図５におけ
る交流母線５が直流母線２８に置き換えられた構成とな
っている。また、この直流母線２８には、蓄電池２９が
遮断機３０を介して接続されている。

【００２１】直流母線２８の負荷側には、図５の場合と
同様に、遮断機６Ａ，６Ｂ、電力変換装置（インバータ
装置）８Ａ，８Ｂ、推進電動機９Ａ，９Ｂ、スクリュー
１０Ａ，１０Ｂが配設されているが、図５において設け
られていた交流／直流変換装置７Ａ，７Ｂは省略されて
いる。そして、図５において設けられていた遮断機１１
Ａ，１１Ｂ、アクティブフィルタ１２Ａ，１２Ｂも省略
されている。

【００２２】直流母線２８の負荷側には、また、図５の
場合と同様に、遮断機１３、複数の遮断機１４、複数の
電力変換装置（インバータ装置）１６、複数の電動機１
７が配設されている。しかし、図５において設けられて
いた複数の交流／直流変換装置１５は省略されている。

【００２３】直流母線２８の負荷側には、さらに、遮断
機１８、直流／交流変換装置３１、変圧器２０、遮断機
２１、船舶内負荷２２、遮断機２３、船舶内負荷２４が
配設されている。図５の構成では変圧器１９が設けられ
ていたが、この図１の構成では変圧器１９の代わりに直
流／交流変換装置３１が設けられている。

【００２４】次に、上記のように構成される第１の実施
形態の動作につき説明する。交流発電機１Ａ，１Ｂによ
り発生した交流電力は整流装置２６Ａ，２６Ｂにより整
流され、遮断機３Ａ，３Ｂを介して直流母線２８上に出
力される。そして、蓄電池２９の電圧が所定レベル以下
であれば遮断機３０が閉成され、蓄電池２９の充電が行
われる。したがって、交流発電機１Ａ，１Ｂに故障が発
生したとしても、継続して運転を行わなければならない
負荷機器に対しては、この蓄電池２９が電力を供給でき
るので、本実施形態では交流発電機１Ａ，１Ｂが運転を
行っている間、非常用交流発電機２は運転を行わない。

【００２５】電力変換装置８Ａ，８Ｂは、直流母線２８
から遮断機６Ａ，６Ｂを介して直流電力を入力し、この
入力に基づいて推進電動機９Ａ，９Ｂの速度制御を行
い、スクリュー１０Ａ，１０Ｂを駆動する。

【００２６】また、複数の電力変換装置１６は、直流母
線２８から遮断機１３，１４を介して直流電力を入力
し、複数の補機用電動機１７の制御を行う。さらに、直
流／交流変換装置３１は、直流母線２８から遮断機１８
を介して入力した直流電力を変換して交流電力を出力す
る。そして、この直流／交流変換装置３１から出力され
る交流電力の電圧は、変圧器２０により一定電圧に降圧
（又は昇圧）された後、遮断機２１を介して船舶内負荷
２２に供給され、あるいは直流／交流変換装置３１から
出力された電圧がそのまま遮断機２３を介して船舶内負
荷２４に供給される。

【００２７】ところで、電力変換装置８Ａ，８Ｂが制御
する電力は大きなものであるため直流母線２８上には高
調波が発生する。しかし、直流母線２８上に高調波が発
生したとしても、直流／交流変換装置３１はこの高調波
を除去した交流電力を出力するので、従来装置のように
アクティブフィルタが設けられていなくても、コンピュ
ータ等の精密機器を含む船舶内負荷２２，２４に高調波
の影響が及ぶことはない。また、補機用電動機１７に対
しては高調波の影響をそれほど心配することはなく、ま
た、電力変換装置１６によってもかなりの程度高調波が
除去されるため、実用上問題となることはない。

【００２８】そして、交流発電機１Ａ，１Ｂのいずれか
に故障が発生し、直流母線２８上に必要な電力量を供給
できなくなった場合は、非常用交流発電機２を起動させ
るようにするが、コンピュータのように一瞬たりとも電
力供給を停止させてはならないものに対しては、非常用
交流発電機２の起動が完了するまでの間は蓄電池２９か
らの直流電力によって対処することができる。

【００２９】上記したように、図１の船舶用電源装置に
よれば、交流発電機１Ａ，１Ｂ及び非常用交流発電機２
の出力側に整流装置２６Ａ，２６Ｂ及び整流装置２７を
設け、負荷側に電力を供給するための母線が直流母線２
８となるような構成としているので、船舶内の限られた
スペースを少なからず占有していた従来のアクティブフ
ィルタ１２Ａ，１２Ｂや変圧器１９、さらには交流／直
流変換装置７Ａ，７Ｂや交流／直流変換装置１５を省略
することができ、装置全体の小型化及び軽量化を図るこ
とができる。

【００３０】また、母線が直流母線２８となるように構
成しているので、この直流母線２８に蓄電池２９を接続
することが可能となり、交流発電機１Ａ、１Ｂに故障が
発生した場合等には、直ちに必要最小限の電力を直流母
線２８上に供給して、コンピュータ等の運転を継続させ
なければならない機器のバックアップを行うことができ
る。したがって、非常用交流発電機２を常時運転して待
機状態にしておく必要がないので、無駄なエネルギーの
消費を防止することができる。なお、本実施形態では非
常用交流発電機２を設けた構成としてあるが、コンピュ
ータ等の運転を継続させなければならない機器が少な
く、蓄電池２９からの電力によってこれらの機器の運転
を充分長く行うことができる場合等は、非常用交流発電
機２、整流装置２７、及び遮断機４を省略した構成を採
用することも可能である。

【００３１】図２は本発明の第２の実施形態の構成図で
ある。この第２の実施形態は図６の従来装置に対応する
ものであって、直流母線２８上の遮断機２５を境に、各
構成要素がＡ系統及びＢ系統の２系統に分かれているも
のである。この図２の動作は、図１の場合とほぼ同様で
あるため、その説明については省略する。

【００３２】図３は本発明の第３の実施形態の構成図で
ある。図３が図１と異なる点は、整流装置２７の出力側
が蓄電池２９の正側に接続されており、その共通接続点
が遮断機３０を介して直流母線２８に接続されている点
である。

【００３３】この実施形態では、通常運転時に蓄電池２
９の電圧が所定レベル以下である場合、遮断機３０が閉
成されることにより、直流母線２８から蓄電池２９に対
して充電が行われるようになっているが、非常用交流発
電機２により蓄電池２９の電圧が所定レベル以上になる
まで充電を行い、その後は非常用交流発電機２停止させ
るようにすることもできる。この実施形態によれば、図
１における遮断機４を省略することができ、さらに装置
の小型化及び軽量化を図ることができる。

【００３４】図４は本発明の第４の実施形態の構成図で
ある。図４が図３と異なる点は、遮断機３０が直流母線
２８に接続されておらず、直接に負荷側の機器すなわち
複数の電力変換装置１６のうちの１つと直流／交流変換
装置３１とに接続されている点である。このような構成
とすることにより、交流発電機１Ａ，１Ｂに故障等が発
生した場合に、蓄電池２９からの電力が余分な遮断機を
介さずに直ちにコンピュータ等の機器に供給されるため
に、確実なバックアップを行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、交流発
電機からの交流電力の入力に基づき母線に直流電力を出
力する整流装置を設け、この母線が直流母線となるよう
に構成したので、装置全体の小型化及び軽量化を図るこ
とができ、さらに、省エネルギー化をも図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。

【図２】本発明の第２の実施形態の構成図。

【図３】本発明の第３の実施形態の構成図。

【図４】本発明の第４の実施形態の構成図。

【図５】従来装置の構成図。

【図６】他の従来装置の構成図。

【符号の説明】

１交流発電機２非常用交流発電機３遮断機４遮断機５交流母線６遮断機７交流／直流変換装置８電力変換装置９推進電動機１０スクリュー１１遮断機１２アクティブフィルタ１３遮断機１４遮断機１５交流／直流変換装置１６電力変換装置１７電動機１８遮断機１９変圧器２０変圧器２１遮断機２２船舶内負荷２３遮断機２４船舶内負荷２５遮断機２６整流装置２７整流装置２８直流母線２９蓄電池３０遮断機３１直流／交流変換装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流発電機と、この交流発電機により得ら
れる電力を複数の負荷に供給する母線とを有する船舶用
電源装置において、前記交流発電機からの交流電力の入力に基づき前記母線
に直流電力を出力する整流装置を備えると共に、前記母
線を直流母線とし、各交流負荷に対してはその入力側に
直流／交流変換装置を設けた、ことを特徴とする船舶用電源装置。
【請求項２】前記交流発電機の使用不能時に使用される
非常用交流発電機と、この非常用交流発電機からの交流電力の入力に基づき前
記直流母線に直流電力を出力する非常用整流装置とを備
えた、ことを特徴とする請求項１記載の船舶用電源装置。
【請求項３】前記直流母線に接続され、非常用電源とし
て機能する蓄電池を備えた、ことを特徴とする請求項１又は２記載の船舶用電源装
置。
【請求項４】前記複数の負荷は２系統に分けられてお
り、これに対応して前記交流発電機、前記非常用交流発
電機、及び蓄電池も２系統に分けられている、ことを特徴とする請求項３記載の船舶用電源装置。
【請求項５】前記蓄電池は、前記非常用整流装置の出力
側に接続されており、その共通接続点が前記直流母線に
接続されている、ことを特徴とする請求項３又は４記載の船舶用電源装
置。
【請求項６】前記交流発電機の使用不能時に使用される
非常用交流発電機と、この非常用交流発電機からの交流電力の入力に基づき直
流電力を出力する非常用整流装置と、前記非常用整流装置の出力側に接続され、非常用電源と
して機能する蓄電池と、を備え、前記非常用整流装置と前記蓄電池との共通接続
点が、非常時にバックアップが必要な負荷側機器にのみ
接続されている、ことを特徴とする請求項１記載の船舶用電源装置。