本申請(qǐng)是基于以下中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)：

原案申請(qǐng)日：2015年02月20日

原案申請(qǐng)?zhí)枺?01580000635.4

原案申請(qǐng)名稱(chēng)：增壓器及船舶

本發(fā)明涉及一種增壓器及具備增壓器的船舶。

背景技術(shù)：

以往，已知有如下混合式增壓器，即將從內(nèi)燃機(jī)排放的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣不僅作為增壓器壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)使用，而且還作為驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)使用，以獲得發(fā)電功率。

圖10表示以往的混合式增壓器的結(jié)構(gòu)。例如，如圖10所示，混合式增壓器100具備通過(guò)從船用柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排放的尾氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪機(jī)101、由排氣渦輪機(jī)101驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)102、及連結(jié)于排氣渦輪機(jī)101及壓縮機(jī)102的旋轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電電動(dòng)機(jī)103。通過(guò)發(fā)電電動(dòng)機(jī)103獲得的交流發(fā)電功率通過(guò)轉(zhuǎn)換器104轉(zhuǎn)換為直流功率后，通過(guò)逆變器105轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)106頻率的三相交流功率而供給至系統(tǒng)106。在轉(zhuǎn)換器104與逆變器105之間連接有用于吸收直流電壓波動(dòng)的平滑電容器107。

通常，在混合式增壓器中，發(fā)電電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作(從逆變器向發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給功率的運(yùn)行狀態(tài))及再生動(dòng)作由控制內(nèi)燃機(jī)的上位控制裝置確定選取其一。因此，當(dāng)由上位控制裝置選定動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)再生動(dòng)作就被禁止，相反，當(dāng)選定再生動(dòng)作時(shí)動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作就被禁止。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利公開(kāi)2012－214143號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利公開(kāi)平7－95775號(hào)公報(bào)

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

然而，例如，當(dāng)由上位控制裝置選定發(fā)電電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，若發(fā)電電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令在實(shí)際轉(zhuǎn)速以下，盡管再生動(dòng)作被禁止，但仍產(chǎn)生若干量的再生功率，而該再生功率儲(chǔ)存于平滑電容器中，而直流母線電壓會(huì)逐漸上升。若直流母線電壓上升而超過(guò)規(guī)定的容許值，可能會(huì)發(fā)生半導(dǎo)體元件及電容器的損壞及跳閘等現(xiàn)象。

如上所述的問(wèn)題，不僅發(fā)生在混合式增壓器中，同樣也會(huì)發(fā)生在例如具備由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)及連結(jié)于壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動(dòng)機(jī)的裝置。

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制動(dòng)力運(yùn)行時(shí)的直流母線電壓上升的增壓器及具備該增壓器的船舶。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明第1方式提供一種具備由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)及連結(jié)于所述壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動(dòng)機(jī)的增壓器，其具備：功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其具備將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率并輸出至所述電動(dòng)機(jī)的功能；平滑電容器，其設(shè)在連接在所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的直流母線上；及控制機(jī)構(gòu)，其控制所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，使實(shí)際轉(zhuǎn)速追隨從上位控制裝置輸入的所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，所述控制機(jī)構(gòu)具有指令變更機(jī)構(gòu)，以在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，將所述轉(zhuǎn)速指令變更為實(shí)際轉(zhuǎn)速以上的值。

根據(jù)這種增壓器，在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且直流母線電壓為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，將轉(zhuǎn)速指令變更為實(shí)際轉(zhuǎn)速以上的值，因此能夠增加電動(dòng)機(jī)中所消耗的功率。由此，能夠釋放設(shè)在直流母線之間的平滑電容器所儲(chǔ)存的電荷，并能夠降低直流母線電壓。

上述電動(dòng)機(jī)的“實(shí)際轉(zhuǎn)速”，例如，可通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量。轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置例如可采用設(shè)在電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)速傳感器，或者也可以采用通過(guò)馬達(dá)電流等的運(yùn)算而估計(jì)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于馬達(dá)電流，可以測(cè)量從功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)向電動(dòng)機(jī)輸送的馬達(dá)電流，或者也可以根據(jù)流過(guò)直流母線的直流電流等進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)直流電流進(jìn)行估計(jì)的方法，由于使用比馬達(dá)電流干擾成分少的電流，因此能夠提高估計(jì)精度。

在上述增壓器中，所述控制機(jī)構(gòu)，在從所述轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行變更時(shí)起經(jīng)過(guò)規(guī)定期間時(shí)為止，當(dāng)所述平滑電容器的端子間電壓變?yōu)樗龅?閾值以下的值即第2閾值以下時(shí)，可將所述轉(zhuǎn)速指令復(fù)原為從所述上位控制裝置輸入的轉(zhuǎn)速指令。

如此，當(dāng)平滑電容器的端子間電壓換言之直流母線電壓變?yōu)榈?閾值以下時(shí)，將轉(zhuǎn)速指令復(fù)原為原來(lái)的轉(zhuǎn)速指令，因此能夠使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速追隨從上位控制裝置發(fā)送的轉(zhuǎn)速指令。

在上述增壓器中，在以規(guī)定的頻率以上進(jìn)行所述轉(zhuǎn)速指令的變更時(shí)，所述指令變更機(jī)構(gòu)可以降低所述轉(zhuǎn)速指令的增加量。

當(dāng)頻繁地進(jìn)行轉(zhuǎn)速指令的變更時(shí)，通過(guò)降低轉(zhuǎn)速指令的增加量，能夠減緩功率消耗。其結(jié)果，能夠減緩平滑電容器的端子電壓的下降速度，并能夠抑制頻繁切換轉(zhuǎn)速指令。

在上述船用混合式增壓器中，所述指令變更機(jī)構(gòu)，當(dāng)即使從所述轉(zhuǎn)速指令的變更起經(jīng)過(guò)規(guī)定期間所述平滑電容器的端子間電壓也未變?yōu)榈陀诘?閾值時(shí)，可將所述轉(zhuǎn)速指令設(shè)為更大的值。

當(dāng)即使變更轉(zhuǎn)速指令其効果也不明顯且即使經(jīng)過(guò)規(guī)定期間平滑電容器的端子間電壓也未變?yōu)榈陀诘?閾值時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步將轉(zhuǎn)速指令變更為大的值，加大實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速指令之間的差分。由此，對(duì)電動(dòng)機(jī)的供給功率增加，因此能夠進(jìn)一步釋放平滑電容器中的電荷，并能夠降低平滑電容器的端子間電壓。

本發(fā)明第2方式提供一種具備由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)及連結(jié)于所述壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動(dòng)機(jī)的增壓器，其具備：功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其具備將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)的功能；平滑電容器，其設(shè)在連接在所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的直流母線上；及控制機(jī)構(gòu)，其在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，將使實(shí)際轉(zhuǎn)速追隨從上位控制裝置輸入的所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令的控制信號(hào)發(fā)送至所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)，在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的閾值以上時(shí)，生成增加勵(lì)磁電流成分的控制指令，并發(fā)送至所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。

根據(jù)這種增壓器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速，平滑電容器的端子間電壓換言之直流母線電壓為閾值以上時(shí)，增加勵(lì)磁電流成分。由此能夠增加電動(dòng)機(jī)中所消耗的無(wú)功功率，其結(jié)果，設(shè)在直流母線之間的平滑電容器中的電荷的釋放增加，并能夠降低平滑電容器的端子間電壓。

本發(fā)明第3方式提供一種具備由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)及連結(jié)于所述壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上的電動(dòng)機(jī)的增壓器，其具備：功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其具備將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)的功能；平滑電容器，其設(shè)在連接在所述功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的直流母線上；電阻，其與所述平滑電容器并聯(lián)連接；半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其與該電阻串聯(lián)連接，且在穩(wěn)定狀態(tài)下為開(kāi)狀態(tài)；開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)，其控制所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷，所述開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)，在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的閾值以上時(shí)，在規(guī)定的工作周期內(nèi)對(duì)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制。

根據(jù)這種增壓器，在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速指令成為低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且平滑電容器的端子間電壓換言之直流母線電壓成為閾值以上時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制。由此，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)為導(dǎo)通期間，平滑電容器中的電荷被電阻所消耗，因此能夠降低平滑電容器的端子間電壓。作為開(kāi)關(guān)元件使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，因此能夠以數(shù)百hz至數(shù)khz的范圍設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率。由此能夠抑制放電時(shí)的瞬間過(guò)電流。

在上述增壓器中，所述開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)以所述平滑電容器的端子間電壓與所述閾值之間的差分作為輸入的比例積分控制，設(shè)定所述工作周期內(nèi)的通斷比，同時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)成為規(guī)定值以上時(shí)，通過(guò)對(duì)所述對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制，可以降低所述比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)。

如此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)成為規(guī)定值以上時(shí)，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制，減小比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)，因此能夠減緩平滑電容器的端子間電壓的下降速度。

在上述增壓器中，所述開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)，在從對(duì)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制開(kāi)始起規(guī)定期間內(nèi)，當(dāng)所述平滑電容器的端子間電壓未變?yōu)樗鲩撝狄韵聲r(shí)，可以增加所述比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)。

如此，在從對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制開(kāi)始起規(guī)定期間內(nèi)，當(dāng)平滑電容器的端子間電壓未變?yōu)殚撝狄韵聲r(shí)，增加比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)，因此能夠加快平滑電容器的端子間電壓的下降速度。

本發(fā)明第4方式提供一種具備上述的增壓器及通過(guò)所述增壓器壓送外部氣體的內(nèi)燃機(jī)的船舶。

本發(fā)明第5方式提供一種方法，其通過(guò)平滑電容器抑制直流功率的電壓波動(dòng)，并將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)，以使實(shí)際轉(zhuǎn)速追隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，該方法中，在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的閾值以上時(shí)，將所述轉(zhuǎn)速指令變更為比實(shí)際轉(zhuǎn)速更大的值，并根據(jù)變更后的轉(zhuǎn)速指令將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明第6方式提供一種方法，其通過(guò)平滑電容器抑制直流功率的電壓波動(dòng)，并將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)，以使實(shí)際轉(zhuǎn)速追隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，該方法中，在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的閾值以上時(shí)，生成增加勵(lì)磁電流成分的控制指令，并將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明第7方式提供一種方法，其通過(guò)平滑電容器抑制直流功率的電壓波動(dòng)，并將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至所述電動(dòng)機(jī)，以使實(shí)際轉(zhuǎn)速追隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，該方法中，與所述平滑電容器并聯(lián)連接電阻，而且將在穩(wěn)定狀態(tài)下為開(kāi)狀態(tài)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與所述電阻串聯(lián)連接，并在所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且所述平滑電容器的端子間電壓為規(guī)定的閾值以上時(shí)，在規(guī)定的工作周期內(nèi)對(duì)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行通斷比控制。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可獲得能夠抑制動(dòng)力運(yùn)行時(shí)的直流母線電壓上升的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的船用混合式增壓器的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的控制部的概略功能的框圖。

圖3是表示通過(guò)本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的控制部執(zhí)行的轉(zhuǎn)速指令切換處理順序的一例的流程圖。

圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速指令、直流母線電壓之間關(guān)系的圖。

圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速指令的其他變更例的圖。

圖6是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式所涉及的控制部的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、無(wú)功功率、直流母線電壓之間關(guān)系的圖。

圖8是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式所涉及的船用混合式增壓器的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖9是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、直流母線電壓之間關(guān)系的圖。

圖10是表示以往的船用混合式增壓器的概略結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明以本發(fā)明的增壓器作為混合式增壓器而適用于船舶時(shí)的各實(shí)施方式。

〔第1實(shí)施方式〕

圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的船用混合式增壓器(以下，稱(chēng)為“混合式增壓器”。)的概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，混合式增壓器10具備通過(guò)從船用柴油機(jī)(內(nèi)燃機(jī))排放的尾氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪機(jī)21、由排氣渦輪機(jī)21驅(qū)動(dòng)并向內(nèi)燃機(jī)壓送外部氣體的壓縮機(jī)23、以及連結(jié)于排氣渦輪機(jī)21及壓縮機(jī)23的旋轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電電動(dòng)機(jī)30?；旌鲜皆鰤浩?0，將從船用柴油機(jī)排放的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣不僅作為增壓器的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)力使用，還作為發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力使用，從而獲得發(fā)電功率。

混合式增壓器10具備設(shè)在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30與船內(nèi)系統(tǒng)16之間的功率轉(zhuǎn)換裝置20。功率轉(zhuǎn)換裝置20具備作為主要結(jié)構(gòu)的第1功率轉(zhuǎn)換部12、第2功率轉(zhuǎn)換部14及平滑電容器18。

第1功率轉(zhuǎn)換部12，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行再生動(dòng)作時(shí)，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的發(fā)電功率轉(zhuǎn)換為直流功率而進(jìn)行輸出，而在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而輸出至發(fā)電電動(dòng)機(jī)30。第2功率轉(zhuǎn)換部14，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行再生動(dòng)作時(shí)，將來(lái)自第1功率轉(zhuǎn)換部12的直流功率轉(zhuǎn)換為適合系統(tǒng)的三相交流功率而輸出至船內(nèi)系統(tǒng)16，而在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，將來(lái)自船內(nèi)系統(tǒng)16的三相交流功率轉(zhuǎn)換為直流功率而輸出至第1功率轉(zhuǎn)換部12。平滑電容器18設(shè)在第1功率轉(zhuǎn)換部12與第2功率轉(zhuǎn)換部14之間的直流母線之間而降低直流電壓波動(dòng)。

發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速，可用常規(guī)的轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，或用電壓波動(dòng)周期來(lái)進(jìn)行判斷，而實(shí)際轉(zhuǎn)速n則發(fā)送至控制部40。

上述第1功率轉(zhuǎn)換部12及第2功率轉(zhuǎn)換部14均由以橋接六個(gè)開(kāi)關(guān)元件制成的電路所構(gòu)成。在此，對(duì)于第1功率轉(zhuǎn)換部12及第2功率轉(zhuǎn)換部14的結(jié)構(gòu)，并不限定于上述例，也可以采用其他結(jié)構(gòu)。例如，也可以采用，具有橋接六個(gè)二極管元件的整流電路及將該整流電路所生成的直流電壓以一個(gè)或兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件來(lái)進(jìn)行升降壓的電路的結(jié)構(gòu)，或者，“以橋接六個(gè)開(kāi)關(guān)元件制成的電路”或多層組合“將橋接六個(gè)二極管元件的整流電路所生成的直流電壓以一個(gè)或兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件來(lái)進(jìn)行升降壓的電路”的結(jié)構(gòu)(所謂多電平電路)，或者，由九個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的矩陣轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)這些進(jìn)行多電平化的結(jié)構(gòu)。

第1功率轉(zhuǎn)換部12由控制部40進(jìn)行控制。雖設(shè)有用于控制第2功率轉(zhuǎn)換部14的控制部(未圖示)，在此省略其說(shuō)明。

在混合式增壓器10中，在直流母線之間設(shè)有用于檢測(cè)直流母線電壓換言之平滑電容器18的端子間電壓的電壓檢測(cè)部17。

圖2是表示控制部40的概略功能的框圖。

控制部40具有控制第1功率轉(zhuǎn)換部12以在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行時(shí)使發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速指令n^*一致的功能。發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作還是進(jìn)行再生動(dòng)作，是根據(jù)上位控制裝置50發(fā)送的指令來(lái)確定的。即，在選定動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作及再生動(dòng)作時(shí)，不考慮轉(zhuǎn)速指令n^*與發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。因此，在上位控制裝置50中控制為選定動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，即使在這期間實(shí)際轉(zhuǎn)速n超出轉(zhuǎn)速指令n^*，也不會(huì)進(jìn)行再生動(dòng)作。

如圖2所示，控制部40具備轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部41、轉(zhuǎn)速指令切換部42、差分運(yùn)算部43及控制信號(hào)生成部44。在本實(shí)施方式中顯示通過(guò)轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部41與轉(zhuǎn)速指令切換部42來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速指令變更機(jī)構(gòu)的情形。

轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部41生成輸入發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n而以規(guī)定量增加實(shí)際轉(zhuǎn)速n的轉(zhuǎn)速指令nb^*。

在轉(zhuǎn)速指令切換部42中輸入來(lái)自上位控制裝置50的轉(zhuǎn)速指令na^*、發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n、來(lái)自轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部41的轉(zhuǎn)速指令nb^*及來(lái)自電壓檢測(cè)部17的直流母線電壓vdc。轉(zhuǎn)速指令切換部42，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)直流母線電壓vdc低于規(guī)定的第1閾值時(shí)，將來(lái)自上位控制裝置50的轉(zhuǎn)速指令na^*作為轉(zhuǎn)速指令n^*來(lái)進(jìn)行輸出，當(dāng)直流母線電壓vdc為第1閾值以上時(shí)，將來(lái)自轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部41的轉(zhuǎn)速指令nb^*作為轉(zhuǎn)速指令n^*來(lái)進(jìn)行輸出。

差分運(yùn)算部43計(jì)算從轉(zhuǎn)速指令切換部42輸出的轉(zhuǎn)速指令n^*與發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n之間的差分δn并輸出至控制信號(hào)生成部44?？刂菩盘?hào)生成部44，通過(guò)對(duì)來(lái)自差分運(yùn)算部43的差分δn進(jìn)行比例積分控制等生成用于使實(shí)際轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)速指令n^*一致的第1功率轉(zhuǎn)換部12的控制信號(hào)s。例如，控制信號(hào)生成部44生成用于控制第1功率轉(zhuǎn)換部12所具備的各開(kāi)關(guān)元件的通斷的pwm信號(hào)。對(duì)于生成使實(shí)際轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)速指令n^*一致的pwm信號(hào)的控制方法，由于存在很多已知技術(shù)，可適當(dāng)采用這些已知技術(shù)。在無(wú)傳感器時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速n可以是估計(jì)值。

接著，在通過(guò)上述控制部40執(zhí)行的處理中，參照?qǐng)D3主要對(duì)轉(zhuǎn)速指令的切換處理進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示通過(guò)控制部40執(zhí)行的轉(zhuǎn)速指令切換處理順序的一例的流程圖。

首先，在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，若輸入直流母線電壓vdc(步驟sa1)，則判斷直流母線電壓vdc是否為第1閾值以上(步驟sa2)。當(dāng)直流母線電壓vdc低于第1閾值時(shí)，返回步驟sa1，當(dāng)直流母線電壓vdc為第1閾值以上時(shí)，運(yùn)算實(shí)際轉(zhuǎn)速n乘以系數(shù)α(例如，α＝1.01)的轉(zhuǎn)速指令nb^*(步驟sa3)。其中，系數(shù)α是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的系數(shù)表進(jìn)行設(shè)定的，作為初始值設(shè)定為α＝1.01。

接著，將轉(zhuǎn)速指令n^*由從上位控制裝置50輸入的轉(zhuǎn)速指令na^*切換為步驟sa3中運(yùn)算的轉(zhuǎn)速指令nb^*(步驟sa4)。接著，從發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的要求轉(zhuǎn)矩及慣性的關(guān)系，運(yùn)算發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n與步驟sa3中算出的轉(zhuǎn)速指令nb^*一致為止的時(shí)間t(步驟sa5)。

接著，直流母線電壓vdc變?yōu)榈陀诘?閾值(第1閾值≥第2閾值)之前，判斷實(shí)際轉(zhuǎn)速n是否達(dá)到轉(zhuǎn)速指令nb^*(步驟sa6)。當(dāng)滿足該條件時(shí)(步驟sa6中“yes”)，將轉(zhuǎn)速指令n^*切換為從上位控制裝置50輸入的轉(zhuǎn)速指令na^*(步驟sa7)，接著，設(shè)定系數(shù)α＝1.01(步驟sa8)后返回步驟sa1。

另一方面，在步驟sa6中，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)(步驟sa6中“no”)，從轉(zhuǎn)速指令n^*切換為nb^*起t時(shí)間以內(nèi)判斷直流母線電壓vdc是否變?yōu)榈陀诘?閾值(步驟sa9)。其結(jié)果，當(dāng)t時(shí)間以內(nèi)直流母線電壓vdc未變?yōu)榈陀诘?閾值時(shí)(步驟sa9中“no”)，轉(zhuǎn)到步驟sa7。另一方面，當(dāng)步驟sa9中為“yes”時(shí)，將轉(zhuǎn)速指令n^*切換為從上位控制裝置50輸入的轉(zhuǎn)速指令na^*(步驟sa10)。接著，在直流母線電壓vdc成為第1閾值以上的時(shí)刻起規(guī)定時(shí)間以內(nèi)，判斷轉(zhuǎn)速指令n^*的切換是否為規(guī)定次數(shù)以上(步驟sa11)。該規(guī)定時(shí)間，例如，可以設(shè)定為與上述步驟sa5所算出的時(shí)間t相同，也可以設(shè)定為比該時(shí)間t更長(zhǎng)的時(shí)間。

在步驟sa11中，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速指令n^*的切換為規(guī)定數(shù)以上時(shí)，設(shè)定系數(shù)α＝1.009(步驟sa12)后返回步驟sa1。另一方面，在步驟sa11中，規(guī)定時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速指令n^*的切換低于規(guī)定數(shù)時(shí)結(jié)束本處理。

如以上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器10及其控制方法，在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)來(lái)自上位控制裝置50的轉(zhuǎn)速指令na^*低于發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n且直流母線電壓vdc為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，將轉(zhuǎn)速指令n^*變更為大于實(shí)際轉(zhuǎn)速n的值，例如，變更為實(shí)際轉(zhuǎn)速n乘以規(guī)定的系數(shù)α(其中，α＞1)而得的轉(zhuǎn)速指令nb^*，并控制第1功率轉(zhuǎn)換部12以使實(shí)際轉(zhuǎn)速n與變更后的轉(zhuǎn)速指令n^*一致。由此，能夠釋放儲(chǔ)存于設(shè)在直流母線之間的平滑電容器18中的電荷，并能夠降低直流母線電壓vdc。

圖4中示出本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速指令、直流母線電壓之間的關(guān)系。在圖4的時(shí)刻t1，若轉(zhuǎn)速指令在實(shí)際轉(zhuǎn)速以下，則直流母線電壓逐漸增加。而且，在時(shí)刻t2，若直流母線電壓超過(guò)第1閾值，則設(shè)定轉(zhuǎn)速指令大于實(shí)際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速指令nb^*，由此向發(fā)電電動(dòng)機(jī)30供給的功率增加，平滑電容器18中的電荷被釋放，而直流母線電壓逐漸降低。而且，若直流母線電壓降至第2閾值(例如，穩(wěn)定電壓)，則轉(zhuǎn)速指令n^*切換為來(lái)自上位控制裝置50的轉(zhuǎn)速指令na^*，直流母線電壓隨之逐漸上升。

根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)直流母線電壓vdc頻繁超過(guò)閾值而上述轉(zhuǎn)速指令n^*頻繁進(jìn)行切換時(shí)，可將與實(shí)際轉(zhuǎn)速n相乘的系數(shù)α階段性(例如，1.01，1.009，1.0008等)地依次變更為預(yù)先設(shè)定的小的值。由此，能夠減緩直流母線電壓vdc的下降速度，并能夠抑制轉(zhuǎn)速指令n^*頻繁的切換。

相反，即使經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間t但直流母線電壓vdc仍未成為閾值以下時(shí)，例如，可將與實(shí)際轉(zhuǎn)速n相乘的系數(shù)α的值階段性地變更為大的值。如此，當(dāng)即使變更轉(zhuǎn)速指令n^*但其効果也不明顯且未使直流母線電壓vdc下降時(shí)，通過(guò)將系數(shù)α的值階段性(例如，1.01，1.011，1.012等)地依次設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的大的值，來(lái)加大轉(zhuǎn)速指令n^*與實(shí)際轉(zhuǎn)速n之間的差分。由此，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)30供給的功率增加，因此能夠進(jìn)一步釋放平滑電容器18中的電荷，并能夠降低直流母線電壓vdc。

在本實(shí)施方式中，當(dāng)來(lái)自上位控制裝置50的轉(zhuǎn)速指令na^*低于實(shí)際轉(zhuǎn)速n且直流母線電壓vdc為第1閾值以上時(shí)，將轉(zhuǎn)速指令n^*變更為大于實(shí)際轉(zhuǎn)速的值即轉(zhuǎn)速指令nb^*，但可以替換為，例如，如圖5所示，在從上位控制裝置50發(fā)送的轉(zhuǎn)速指令n^*小于實(shí)際轉(zhuǎn)速n期間，設(shè)定轉(zhuǎn)速指令n^*以使轉(zhuǎn)速指令n^*與實(shí)際轉(zhuǎn)速n一致。通過(guò)如此設(shè)定轉(zhuǎn)速指令n^*，無(wú)需變更船內(nèi)系統(tǒng)16側(cè)的控制，而通過(guò)設(shè)在混合式增壓器10側(cè)的功率轉(zhuǎn)換裝置20及其控制部40，能夠避免電流從發(fā)電電動(dòng)機(jī)30向船內(nèi)系統(tǒng)16側(cè)的流通，且避免直流母線電壓vdc的上升，并能夠維持恒定的穩(wěn)定值。

〔第2實(shí)施方式〕

其次，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明第2實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其控制方法。

上述的第1實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其控制方法中，在進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)直流母線電壓vdc超過(guò)第1閾值時(shí)，通過(guò)設(shè)定大于實(shí)際轉(zhuǎn)速n的轉(zhuǎn)速指令n^*來(lái)降低直流母線電壓vdc，但在本實(shí)施方式中，通過(guò)增加生成輸出至第1功率轉(zhuǎn)換部12的控制信號(hào)時(shí)進(jìn)行參考的勵(lì)磁電流成分指令，來(lái)增加發(fā)電電動(dòng)機(jī)30中的無(wú)功功率的消耗，并通過(guò)增加發(fā)電電動(dòng)機(jī)的損耗來(lái)降低直流母線電壓vdc。

以下，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其方法，主要對(duì)與上述第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的控制部40’的概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖6所示，控制部40’具備三相/兩相轉(zhuǎn)換部51、旋轉(zhuǎn)/固定轉(zhuǎn)換部52、轉(zhuǎn)速pi控制部53、勵(lì)磁電流成分指令生成部54、電流pi控制部56、固定/旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換部57、兩相/三相轉(zhuǎn)換部58、及pwm信號(hào)生成部59、及磁通量估計(jì)部60。

三相/兩相轉(zhuǎn)換部51將流過(guò)發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的三相交流電流轉(zhuǎn)換為兩相電流(α相、β相)。例如，以三相電流中的一相電流為基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖6中，u相的電流iu及v相的電流iv輸入至三相/兩相轉(zhuǎn)換部51，但對(duì)于w相的電流iw，通過(guò)計(jì)算這些兩相電流iu、iv來(lái)算出。

旋轉(zhuǎn)/固定轉(zhuǎn)換部52，將通過(guò)三相/兩相轉(zhuǎn)換部51轉(zhuǎn)換為兩相的電流iα、iβ以轉(zhuǎn)子位置為基準(zhǔn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲得d軸電流id及q軸電流iq。

轉(zhuǎn)速pi控制部53，為了使發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的實(shí)際轉(zhuǎn)速n(在此，轉(zhuǎn)速n采用通過(guò)后述的磁通量估計(jì)部60進(jìn)行估計(jì)的轉(zhuǎn)速)與從上位控制裝置50輸入的轉(zhuǎn)速指令n^*一致，對(duì)轉(zhuǎn)速指令n^*與發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)速n之間的差分進(jìn)行比例積分控制，并以此算出q軸電流指令(轉(zhuǎn)矩電流指令)iq^*。

勵(lì)磁電流成分指令生成部54，當(dāng)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作且直流母線電壓vdc低于規(guī)定的第1閾值時(shí)，將勵(lì)磁電流成分指令id^*設(shè)定為0(零)，當(dāng)進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作且直流母線電壓vdc為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，設(shè)定α(α＞0)。

電流pi控制部56，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)/固定轉(zhuǎn)換部52中所得的q軸電流iq與從轉(zhuǎn)速pi控制部53輸出的q軸電流指令iq^*之間的差分進(jìn)行比例積分控制來(lái)生成q軸電壓指令vq^*。同樣，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)/固定轉(zhuǎn)換部52中所得的d軸電流id與從勵(lì)磁電流成分指令生成部54輸出的d軸電流指令id^*之間的差分進(jìn)行比例積分控制來(lái)生成d軸電壓指令vd^*。

固定/旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換部57，對(duì)電流pi控制部56中所得的q軸電壓指令vq^*及d軸電壓指令vd^*以轉(zhuǎn)子位置為基準(zhǔn)進(jìn)行逆坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲得α相電壓指令vα^*及β相電壓指令vβ^*。兩相/三相轉(zhuǎn)換部58，對(duì)α相電壓指令vα^*及β相電壓指令vβ^*進(jìn)行與上述三相/兩相轉(zhuǎn)換部51中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相反的轉(zhuǎn)換，從而獲得三相電壓指令vu^*、vv^*、vw^*。pwm信號(hào)生成部59，通過(guò)三相電壓指令vu^*、vv^*、vw^*與載波信號(hào)進(jìn)行比較生成pwm信號(hào)s。

磁通量估計(jì)部60，根據(jù)兩相電流iα、iβ及電路常數(shù)(電感、電阻等)以及兩相電壓vα、vβ估計(jì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁通量，根據(jù)該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁通量可估計(jì)出轉(zhuǎn)子角乘以正弦、余弦的變化頻率。該變化頻率為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的極對(duì)數(shù)倍，由此利用鎖相環(huán)路能夠估計(jì)轉(zhuǎn)子角θ。

根據(jù)這種控制部40’，首先，流過(guò)發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的三相電流(u相、v相、w相)中的兩相(u相、v相)被檢測(cè)，這些兩相電流輸入至三相/兩相轉(zhuǎn)換部51。在三相/兩相轉(zhuǎn)換部51中，根據(jù)所輸入的兩相電流iu、iv算出剩余的一相的電流iw，且三相電流iu、iv、iw轉(zhuǎn)換為兩相電流iα、iβ。接著，通過(guò)旋轉(zhuǎn)/固定轉(zhuǎn)換部52，兩相電流iα、iβ轉(zhuǎn)換為d軸電流id及q軸電流iq。

在轉(zhuǎn)速pi控制部53中算出發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)速n與從上位控制裝置50發(fā)送的轉(zhuǎn)速指令n^*之間的差分，并通過(guò)對(duì)該差分進(jìn)行pi控制算出q軸電流指令iq^*。

在勵(lì)磁電流成分指令生成部54中，當(dāng)直流母線電壓vdc低于規(guī)定的第1閾值時(shí)，id^*＝0，當(dāng)直流母線電壓vdc為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，id^*＝α(α＞0)。此時(shí)，可對(duì)應(yīng)于直流母線電壓vdc的值而設(shè)定d軸電流指令(勵(lì)磁電流成分指令)的值。例如，保存直流母線電壓vdc與d軸電流指令之間建立關(guān)聯(lián)的信息(表、函數(shù)等)，并使用該信息設(shè)定對(duì)應(yīng)于直流母線電壓vdc的d軸電流指令。此時(shí)，直流母線電壓vdc越大，d軸電流指令id^*的設(shè)定值越大。

在電流pi控制部56中，算出用于使q軸電流iq及d軸電流id分別與q軸電流指令iq^*及d軸電流指令id^*一致的q軸電壓指令vq^*及d軸電壓指令vd^*，并通過(guò)該q軸電壓指令vq^*及d軸電壓指令vd^*經(jīng)由固定/旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換部57及兩相/三相轉(zhuǎn)換部58來(lái)算出三相電壓指令vu^*、vv^*、vw^*。而且，在pwm信號(hào)生成部59中，根據(jù)該三相電壓指令vu^*、vv^*、vw^*生成pwm信號(hào)s。pwm信號(hào)s發(fā)送至第1功率轉(zhuǎn)換部12而控制第1功率轉(zhuǎn)換部12所具備的六個(gè)開(kāi)關(guān)元件的通斷。

如以上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其控制方法，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)直流母線電壓低于規(guī)定的第1閾值時(shí)，進(jìn)行常規(guī)控制，但是，當(dāng)直流母線電壓為第1閾值以上時(shí)d軸電流指令校正為大于常規(guī)時(shí)的值。由此，能夠增加發(fā)電電動(dòng)機(jī)30中所消耗的無(wú)功功率，其結(jié)果，增加設(shè)在直流母線之間的平滑電容器18中的電荷的釋放，并能夠降低直流母線電壓vdc。

圖7示出本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、無(wú)功功率、直流母線電壓之間的關(guān)系。圖7中，在時(shí)刻t1，若轉(zhuǎn)速指令在實(shí)際轉(zhuǎn)速以下，則直流母線電壓逐漸增加。而且，在時(shí)刻t2，若直流母線電壓超過(guò)第1閾值，則d軸電流指令增加從而無(wú)功功率增加。另外，直流母線電壓隨之逐漸降低。而且，若直流母線電壓降至第2閾值(例如，穩(wěn)定電壓)，則d軸電流指令的校正值被重新設(shè)定為零，從而無(wú)功功率變?yōu)榱恪?/p>

d軸電流指令(勵(lì)磁電流成分指令)對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)速不起作用，因此即使改變d軸電流指令，發(fā)電電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也不會(huì)發(fā)生變化。由此，能夠維持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速控制。

〔第3實(shí)施方式〕

接著，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明第3實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其控制方法。

上述的第1實(shí)施方式及第2實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其控制方法中，通過(guò)由控制部40、40’改變對(duì)第1功率轉(zhuǎn)換部12的控制，從而降低直流母線電壓vdc，但在本實(shí)施方式中，增設(shè)用于降低直流母線電壓vdc的硬件結(jié)構(gòu)這點(diǎn)不同于上述的第1實(shí)施方式及第2實(shí)施方式。

以下，對(duì)于本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器及其方法，主要對(duì)與上述第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

圖8是表示本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器的概略結(jié)構(gòu)的圖。對(duì)于與圖1通用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。如圖8所示，本實(shí)施方式所涉及的混合式增壓器10’進(jìn)一步具備與平滑電容器18并聯(lián)連接的電阻70、與電阻70串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71、及控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71的通斷的開(kāi)關(guān)控制部72。半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71在穩(wěn)定狀態(tài)下為開(kāi)狀態(tài)，例如可例舉igbt(insulatedgatebipolartransistor)及fet(fieldeffecttransistor)等。

開(kāi)關(guān)控制部72，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)速指令低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且直流母線電壓vdc為規(guī)定的第1閾值以上時(shí)，在規(guī)定的工作周期內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71進(jìn)行通斷比控制。

例如，開(kāi)關(guān)控制部72，通過(guò)對(duì)直流母線電壓vdc與閾值之間的差分進(jìn)行比例積分控制，確定開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)。開(kāi)關(guān)控制部72，當(dāng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)30轉(zhuǎn)速n的波動(dòng)成為規(guī)定值以上時(shí)，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71進(jìn)行通斷比控制，減小比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)。由此，能夠減緩直流母線電壓的下降速度。

開(kāi)關(guān)控制部72，在對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71進(jìn)行通斷比控制開(kāi)始起規(guī)定期間內(nèi)，當(dāng)直流母線電壓vdc未變?yōu)榈?閾值(例如，穩(wěn)定電壓)以下時(shí)，增加比例積分控制的比例增益及積分增益中的至少任意一個(gè)。由此，能夠加快直流母線電壓vdc的下降速度。

在這種混合式增壓器10’中，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)30進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作時(shí)，當(dāng)從上位控制裝置輸入的轉(zhuǎn)速指令成為低于實(shí)際轉(zhuǎn)速且直流母線電壓vdc成為閾值以上時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制部72對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71進(jìn)行通斷比控制。由此，在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71為導(dǎo)通期間，平滑電容器18中的電荷被電阻70所消耗，因此能夠降低直流母線電壓vdc。

作為開(kāi)關(guān)元件使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)71，因此能夠以數(shù)百hz至數(shù)khz范圍的設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率。由此，能夠抑制放電時(shí)的瞬間過(guò)電流。

圖9表示本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)速、對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)進(jìn)行的通斷比控制、直流母線電壓之間的關(guān)系。在圖9的時(shí)刻t1，若轉(zhuǎn)速指令在實(shí)際轉(zhuǎn)速以下，則直流母線電壓逐漸增加。而且，在時(shí)刻t2，若直流母線電壓超過(guò)第1閾值，則半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷開(kāi)始進(jìn)行，由此平滑電容器18中的電荷通過(guò)電阻70進(jìn)行放電。由此，直流母線電壓逐漸下降。而且，若直流母線電壓降至穩(wěn)定時(shí)的電壓值，則半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷被停止。

本發(fā)明并不僅限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明的技術(shù)思想的范疇，可以進(jìn)行各種形式的變更，例如將上述的各實(shí)施方式的一部分或者全部進(jìn)行組合等。

例如，在上述的各實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了以本發(fā)明的增壓器作為船用混合式增壓器來(lái)適用于船舶時(shí)的情形，但本發(fā)明的增壓器也可適用于船舶之外的其他裝置中。在上述的各實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了以再生(發(fā)電)動(dòng)作及動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作兩者均可進(jìn)行的發(fā)電電動(dòng)機(jī)30作為電動(dòng)機(jī)而具備的情形，但代替發(fā)電電動(dòng)機(jī)30可以采用不具有再生功能且只做動(dòng)力運(yùn)行動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)，此時(shí)，可將直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率而進(jìn)行輸出的逆變器作為功率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)來(lái)使用。

符號(hào)說(shuō)明

10、10’-船用混合式增壓器，12-第1功率轉(zhuǎn)換部，14-第2功率轉(zhuǎn)換部，16-船內(nèi)系統(tǒng)，21-排氣渦輪機(jī)，23-壓縮機(jī)，30-發(fā)電電動(dòng)機(jī)，40、40’-控制部，41-轉(zhuǎn)速指令產(chǎn)生部，42-轉(zhuǎn)速指令切換部，43-差分運(yùn)算部，44-控制信號(hào)生成部，50-上位控制裝置，54-勵(lì)磁電流成分指令生成部，70-電阻，71-半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，72-開(kāi)關(guān)控制部。