JP5532211B2 - Ship power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、船舶の航行時には、船舶内に設置された電源から周波数変換装置を介して推進用電動機に電力を供給して船舶を推進させ、船舶の停泊時には、陸上電源から荷役用等の非推進用電動機等に電力を供給するようにした船舶の電力供給システムに関するものである。 The present invention, when navigating a ship, supplies power to a propulsion motor from a power source installed in the ship via a frequency converter, and propels the ship. The present invention relates to a ship power supply system that supplies power to a propulsion motor or the like.
船舶は、航行時には船舶内に設置された電源から受電して船舶内母線を介して電力を供給し、インバータを介して推進用電動機を可変速運転してプロペラを駆動したり、照明等の通常負荷を稼動したりしている。 The ship receives power from the power supply installed in the ship during navigation and supplies power via the ship's internal bus.The propulsion motor is driven at variable speed via the inverter to drive the propeller, The load is operating.
船舶が港に接岸し、停泊したときには、航行するための推進用電動機を駆動する電力は不要となるが、照明等の通常負荷のみならず、荷役用等の非推進用電動機に電力を供給する必要が生じる。 When the ship is docked at the port and anchored, power to drive the propulsion motor is not necessary, but power is supplied not only to normal loads such as lighting but also to non-propulsion motors such as cargo handling. Need arises.
船舶内の負荷に電力を供給する場合、航行時には船舶内の電源から電力を供給しているが、停泊時には、近年、温暖化ガスを含む排気ガスの放出を削減することが望まれていることから、船舶内の電源であるディーゼル発電機を停止させ、代わりに陸上電源を利用して電力を供給するようにしている。 When power is supplied to the load in the ship, power is supplied from the power supply in the ship at the time of navigation, but at the time of berthing, in recent years, it has been desired to reduce the emission of exhaust gas including warming gas Therefore, the diesel generator, which is the power source in the ship, is stopped, and power is supplied using land power instead.
図2に従来の船舶の電力供給システムの一例を示す。船舶の航行時には、船舶内に設置されたディーゼル発電機1から船舶内母線2および周波数変換装置3を介して推進用電動機4に電力を供給し、プロペラ5を駆動して船舶を推進させる。船舶の停泊時には、陸上電源6から荷役用等の非推進用電動機7や照明等の通常負荷8に電力を供給するようにしている。なお、9ないし13はそれぞれ開閉器である。
FIG. 2 shows an example of a conventional ship power supply system. When navigating the ship, electric power is supplied from the diesel generator 1 installed in the ship to the
この場合、船舶内電力系統が例えば周波数60Hzに予め設定されているのに対し、陸上電源6の電力が周波数50Hzで供給される場合がある。通常負荷8においては、供給される電源周波数に影響を受けないものを選択できるが、荷役用等の非推進用電動機7は、予め設定された周波数で運転制御される機器であり、電源周波数が異なると、その影響を受けることになるので、陸上電源6の電力を船舶内電力系統で利用できるように、周波数を50Hzから60Hzに変換する必要がある。
In this case, the power system in the ship is preset at, for example, a frequency of 60 Hz, whereas the power of the land power source 6 may be supplied at a frequency of 50 Hz. The
周波数を変換するためには、陸上電源6と船舶内母線2との間に、電動機と発電機を組み合わせたM−Gセット、または静止型の半導体スイッチを用いたインバータ装置等の周波数変換装置14を設けることにより対処することができるが、いずれの装置も装置の費用および設置のための費用が必要となるほか、船舶内に大きな設置スペースも要することになる。
In order to convert the frequency, a frequency converter 14 such as an MG set combining an electric motor and a generator or an inverter device using a stationary semiconductor switch is provided between the onshore power source 6 and the ship's
そこで例えば特許文献1の図4に記載されているように、船舶内に設置され、船舶内の軸発電機により発生される電力を安定させるために使用されているインバータ装置等の周波数変換装置を利用し、陸上電源から供給される周波数50Hzの電力を60Hzに変換して船舶内の通常負荷等に供給することが考えられている。 Therefore, for example, as described in FIG. 4 of Patent Document 1, a frequency conversion device such as an inverter device installed in a ship and used to stabilize power generated by a shaft generator in the ship is used. It is considered that power of a frequency of 50 Hz supplied from a land power source is converted to 60 Hz and supplied to a normal load or the like in a ship.
しかしながら、上記のように陸上電源から周波数変換装置を介して船舶内の通常負荷等に電力を供給すると、船舶内の既設の周波数変換装置を利用できるものの、この周波数変換装置を経由して全ての船舶内負荷に電力供給することになり、常時使用することの多い通常負荷の使用のために周波数変換装置を長時間運転することになったり、周波数変換装置の通電容量が大きくなったりして電力消費が増大し、省エネルギーの面から効率的でないという問題があった。 However, as described above, when power is supplied from the onshore power source to the normal load or the like in the ship through the frequency converter, the existing frequency converter in the ship can be used, but all the power is transmitted through this frequency converter. Electricity is supplied to the ship's internal load, and the frequency converter is operated for a long time due to the use of a normal load that is often used at all times, or the current carrying capacity of the frequency converter increases. There is a problem that consumption is increased and energy is not efficient.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、船舶の停泊時に、陸上電源から船舶内に電力を供給するに際して、電源周波数の相違による影響を受けることなく、しかも別途、周波数変換装置を用いることなく、非推進用電動機に適切な電力を供給することができ、さらに電力消費を低減し、省エネルギー化を図ることのできる船舶の電力供給システムを提供することを目的とする。 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and when power is supplied from the onshore power source to the ship when the ship is anchored, it is not affected by the difference in the power supply frequency. In addition, it is possible to provide a ship power supply system that can supply appropriate power to a non-propulsion motor without using a frequency converter, and that can further reduce power consumption and save energy. With the goal.
上記目的を達成するために本発明による船舶の電力供給システムは、船舶の航行時には、船舶内に設置された電源から船舶内母線および可変速運転用の周波数変換装置を介して推進用電動機に電力を供給し、船舶の停泊時には、前記船舶内の電源を船舶内母線から切り離すとともに陸上電源を前記船舶内母線に接続し、さらに前記推進用電動機を前記周波数変換装置から切り離すとともに前記陸上電源の電源周波数に応じて荷役用等の非推進用電動機を前記周波数変換装置または前記船舶内母線のいずれか一方を選択して接続することにより、前記陸上電源の電力を前記非推進用電動機に供給するように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ship power supply system according to the present invention, when navigating the ship, supplies power to the propulsion motor from the power supply installed in the ship via the ship internal bus and the frequency converter for variable speed operation. When the ship is anchored , the power source in the ship is disconnected from the in-ship bus and the on-shore power source is connected to the in-ship bus, and the propulsion motor is disconnected from the frequency converter and the on-site power source A non-propulsion motor for cargo handling or the like is selected and connected to either the frequency converter or the on-board bus in accordance with the frequency so as to supply electric power from the land power source to the non-propulsion motor. It is characterized by comprising.
本発明による船舶の電力供給システムによれば、船舶の停泊時に陸上電源の電力を船舶内に供給する際に、電源周波数の相違による影響を受ける荷役用等の非推進用電動機を、船舶内に設置されている可変速運転用の周波数変換装置のインバータに接続して周波数変換することにより、別途、周波数変換装置を用いることなく、非推進用電動機に対して適切な電力を供給することができる。 According to the power supply system for a ship according to the present invention, a non-propulsion motor for cargo handling or the like that is affected by a difference in power supply frequency when supplying power from a land power source to the ship when the ship is anchored. By connecting to the inverter of the installed frequency converter for variable speed operation and performing frequency conversion, appropriate power can be supplied to the non-propulsion motor without using the frequency converter separately. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明による船舶の電力供給システムの一実施の形態を示すシステム構成図であり、図2と同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of a ship power supply system according to the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in FIG.
図1において、船舶内に設置されたディーゼル発電機1は、開閉器9を介して船舶内母線2に接続されている。実際の船舶ではディーゼル発電機1は複数台備えられているが、図示では1台で表示している。
In FIG. 1, a diesel generator 1 installed in a ship is connected to a ship
船舶内母線2には、コンバータ3a、コンデンサ3bおよびインバータ3cを有する可変速運転用の周波数変換装置3が開閉器10を介して接続されている。コンバータ3aは、開閉器10を介して船舶内母線2から受電した交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ3bは、コンバータ3aが出力する直流電圧を平滑にし、インバータ3cは、直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して出力する。
A
この周波数変換装置3の出力側には、開閉器15を介して船舶を推進する推進用電動機4が接続されているとともに開閉器16およびフィルタ17を介して荷役用等の非推進用電動機7が接続されている。また非推進用電動機7は、開閉器12を介して船舶内母線2にも接続されており、周波数変換装置3および船舶内母線2のいずれか一方を選択して接続することが可能で、しかもいずれからも切り離せるようになっている。
A
推進用電動機4が周波数変換装置3に接続され、可変速で運転されると、この推進用電動機4に直結されたプロペラ5が可変速で駆動されて船舶を推進させるようになっている。
When the
荷役用等の非推進用電動機7は、一般には船舶が港に停泊中にのみ使用され、予め設定された周波数で運転制御される負荷であり、電源周波数が相違すると、その影響を受ける機器である。この非推進用電動機7は、複数台備える場合もあるが、図示では1台で表示している。また非推進用電動機7側に設けられたフィルタ17は、高調波を低減するものであり、高調波を低減する必要がなければ、省略することができる。
The
この非推進用電動機7は、船舶内母線2に船舶内の電力系統として予め設定された、例えば電源周波数60Hzと同じ周波数の電力が供給される場合には、開閉器16が開、開閉器12が閉となって船舶内母線2から直接電力が供給されるようになっている。
When the
他方、船舶内母線2に電源周波数50Hzの電力が供給される場合には、開閉器16が閉、開閉器12が開となって周波数変換装置3を介して60Hzに周波数変換された電力が供給されるようになっている。
On the other hand, when power with a power supply frequency of 50 Hz is supplied to the ship's
非推進用電動機7の不使用時には、開閉器12,16をそれぞれ開として船舶内母線2側の電力系統から切り離すことができる。
When the
船舶内母線2には、推進用および非推進用電動機4,7に電力を供給する系統とは別に、開閉器13を介して通常負荷8に電力を供給する系統が設けられている。通常負荷8は、船舶内の照明・空調等の、電源周波数の相違による影響を受けない負荷であり、船舶の推進のために直接必要とする負荷ではないが、船舶の航行時および停泊時ともに常時使用することの多い負荷である。
In addition to the system for supplying power to the propulsion and
また船舶内母線2には、開閉器11を介して陸上電源6が接続できるようになっており、船舶の停泊時には、陸上電源6から受電して船舶内母線2を介して船舶内の所定の負荷に電力を供給するようになっている。
Further, a land power source 6 can be connected to the in-
このように構成された船舶の電力供給システムにおいて、まず船舶が航行中の動作を説明する。船舶を航行させるために開閉器9は閉になっており、ディーゼル発電機1の運転により発電された、例えば周波数60Hzの電力は、船舶内母線2、開閉器10、周波数変換装置3および開閉器15を介して推進用電動機4に供給され、推進用電動機4に直結されたプロペラ5を駆動して船舶を推進させている。このとき開閉器16は開となっており、荷役用等の非推進用電動機7には通電されていない。
In the ship power supply system configured as described above, an operation during navigation of the ship will be described first. The
一方、通常負荷8側の開閉器13は、閉になっており、船舶内母線2を介して通常負荷8に周波数60Hzの電力が供給されている。
On the other hand, the
次に船舶の停泊中の動作を説明する。船舶が港に接岸し停泊すると、ディーゼル発電機1を停止し、開閉器9を開にして周波数60Hzの電力供給を停止するとともに開閉器11を閉にして陸上電源6を船舶内母線2に接続し、陸上電源6より例えば電源周波数50Hzの電力を供給する。
Next, the operation while the ship is anchored will be described. When the ship berthed at the port and anchored, the diesel generator 1 was stopped, the
船舶を推進するための推進用電動機4は、運転する必要がないために開閉器15を開にして周波数変換装置3とは切り離す。非推進用電動機7側は、開閉器16を閉にし、開閉器12を開にして、船舶内母線2からの50Hzの交流電力を周波数変換装置3のコンバータ3aで直流電力に変換し、インバータ3cにより60Hzの交流電力に変換して出力し、フィルタ17を介して電源周波数の相違による影響を受ける荷役用等の非推進用電動機7に供給する。
Since the
電源周波数の相違による影響を受けない通常負荷8は、開閉器13が閉の状態に維持され、陸上電源6から船舶内母線2を介して周波数50Hzの電力が直接供給されることになる。
The
陸上電源6より例えば電源周波数60Hzの電力が供給される場合には、非推進用電動機7側は、開閉器16を開にし、開閉器12を閉にして、船舶内母線2からの60Hzの交流電力を直接非推進用電動機7に供給する。
For example, when power with a power frequency of 60 Hz is supplied from the land power source 6, the
このように本実施の形態によれば、荷役用等の非推進用電動機7に対して、陸上電源6の周波数が例えば50Hzというように、船舶内の電力系統として予め設定されている電源周波数60Hzと相違していても、船舶内に設置されている可変速運転用の周波数変換装置3を利用することにより、船舶内の電力系統と同様の周波数60Hzに変換できるので、別途、周波数変換装置を船舶内に設けることなく適切な電力の供給を行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, the power frequency 60 Hz that is set in advance as the power system in the ship such that the frequency of the land power source 6 is 50 Hz, for example, for the
また電源周波数の影響を受けない通常負荷8については、周波数変換装置3を通さずに陸上電源6の周波数50Hzの電力を直接供給しているので、常時使用されることの多い通常負荷8に電力を供給するために周波数変換装置3を常時運転する必要がなくなり、運転時間を短くすることができるとともに周波数変換装置3の通電容量も少なくなり、電力消費を抑制できて省エネルギー化を図ることができる。
Further, for the
さらに陸上電源6の電源周波数が船舶内の電力系統として予め設定されている電源周波数60Hzと同じ場合には、船舶内母線2から開閉器12を介して非推進用電動機7に直接電力を供給し、周波数変換装置3を経由させない。これにより周波数変換装置3を必要なときだけ運転することができることになり、電力消費を低減して省エネルギー化を図ることができる。
Further, when the power frequency of the onshore power source 6 is the same as the power frequency of 60 Hz set in advance as the power system in the ship, power is directly supplied from the in-
なお、陸上電源6の異常により、供給する電力に瞬時電圧低下が発生した場合においては、周波数変換装置3のコンバータ3aの入力電圧が低下するが、ンデンサ3bが電荷を蓄えているために、電圧低下の時間が短ければ、コンデンサ3bの電圧がほとんど低下しないので、インバータ3cの出力電圧には影響することがなく、非推進用電動機7に影響が及ぶことはない。
Note that, when an instantaneous voltage drop occurs in the supplied power due to an abnormality in the onshore power supply 6, the input voltage of the
また、上記実施の形態では、船舶内の電力系統を周波数60Hzに設定している場合について説明したが、逆に周波数50Hzに設定されている場合についても同様に実施できるものである。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the electric power system in a ship was set to the frequency of 60 Hz, conversely, it can implement similarly also when the frequency is set to 50 Hz.
1…ディーゼル発電機
2…船舶内母線
3…周波数変換装置
3a…コンバータ
3b…コンデンサ
3c…インバータ
4…推進用電動機
5…プロペラ
6…陸上電源
7…荷役用等の非推進用電動機
8…通常負荷
9,10,11,12,13,15,16…開閉器
14…周波数変換装置
17…フィルタ
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