CC(EN) César Leal Ferreira

Apresentação em tema: "CC(EN) César Leal Ferreira"— Transcrição da apresentação:

1 CC(EN) César Leal Ferreira
PROPULSÃO ELÉTRICA INTEGRADA Análise do Projeto dos Destroyers Classe Daring CC(EN) César Leal Ferreira Engenheiro Naval, PhD

2 Principais benefícios:
· Baixo custo de vida útil em virtude de: - Menores gastos com manutenção e operação; - Maior confiabilidade da planta; e - Impacto da flexibilidade de arranjo no custo. · Modularidade, que facilita reconfiguração e redundância dos sistemas · Redução da assinatura acústica · Facilidade para aceitar futuras modernizações: - Novos sistemas de armas; e - “Upgrades” da propulsão.

3 Desenvolvimento de um modelo do sistema de propulsão

4 Motor Elétrico Principal

5 Características: 2 Motores de indução (assíncronos) de 20 MW
Corrente Alternada, 6 pares de pólos, 15 fases Torque máximo: MNm Rotação máxima: 180 rpm

6 Algoritmo usando transformação dq:
Input: Voltagem no estator: vsd e vsq Impedância no estator: xs Impedância no rotor: xr Reatância mútua: xsr Velocidade do eixo: N Torque de carga: T Output: Correntes no estator: isd and isq Correntes no rotor: ird and irq Torque eletromagnético: Te

7 Cálculo do torque: onde: P = par de pólos = constante
ωb = velocidade requerida = constante xm = reatância mútua = constante ids and iqs = correntes no estator na referência dq i’dr and i’qr = correntes no rotor referentes ao estator na referência dq

8 Algoritmo usando matriz 15x15:
Input: Voltagem no estator: Vs [15x1] Impedância no estator: Xs [15x15] Impedância no rotor: Xr [15x15] Reatância mútua: Xsr [15x15] Velocidade do eixo: N [1x1] Torque de carga: T [1x1] Output: Correntes no estator: Is [15x1] Correntes no rotor: Ir [15x1] Velocidade do eixo: N [1x1] Torque eletromagnético Te [1x1]

9 Cálculo de torque: Te = [I]T[G] [I] onde:
[I] = [is1 is2 is3 … is15 ir1 ir2 ir3 … ir15]T; ; Grr = [0]; Gss = [0]; Grs = [Gsr]T and

10 Conversor Modulador de Largura de Pulso

11 Composição de cada canal:
Um retificador de seis pulsos, com quarto thyristors em cada perna; Um “link” de corrente contínua, composto de indutores e capacitores; Um inversor, composto de cinco pontes tipo H com cinco IGBT em cada perna da ponte; e Resistência dinâmica de frenagem.

12 Conversor MLP de 15 fases

13 Características: Entrada: 4160 V, 1100 A, 60 Hz
Retificador: 5600 V, 1410 A, CC

14 Sistema de Controle Os métodos de controle podem ser:
1) Controle Escalar 2) Controle por Campo-orientado 3) Controle Direto de Torque e Fluxo

15 O navio deve poder operar nas mais adversas condições de mar e de tempo
O perfil operacional eventualmente exige grandes variações de velocidade O pessoal a bordo é reduzido ao mínimo necessário para operação, restringindo assim a disponibilidade de pessoal para manutenção Os cenários de batalha são caóticos e exigem ao máximo os sistemas do navio POR ESTAS RAZÕES OS REQUISITOS DE ROBUSTEZ E TOLERÂNCIA A FALHAS SÃO PREPONDERANTES

16 Falha usando Controle por Campo Orientado:

17 Falha usando Controle Direto de Torque e Fluxo:

18 Cenários operacionais:
Velocidade constante

19 Cenários operacionais: Parada em emergência

20 Cenários operacionais:
Falha em uma fase do motor

21 Cálculo do incremento de temperatura:

22 Conclusões – prováveis problemas:
O torque gerado pelo motor de indução apresenta “micro-oscilações” em todas as faixas de operação A magnitude destas oscilações é diretamente proporcional ao torque de carga Existem meios de minimizar estas oscilações, de forma que se tornem desprezíveis: filtragem de harmônicas e sistema de controle avançado A falha de uma fase do motor de indução causará desequilíbrio nas correntes do estator, o que provocará incremento na taxa de aumento de temperatura.

23 Início da construção: AGO 03
Lançamento: FEV 06 Início das provas de mar: JUL 07