BR102015018236A2

BR102015018236A2 - sistema de potência para um navio e método para fornecer potência para um navio

Info

Publication number: BR102015018236A2
Application number: BR102015018236A
Authority: BR
Inventors: Di Zhang; Dong Dong; Rixin Lai
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2016-02-02
Also published as: CA2898925A1; US20160031391A1; EP2980944A1; EP2980944B1; US9744925B2; BR102015018236B1; CN105322531A; CN105322531B

Abstract

sistema de potência para um navio e método para fornecer potência para um navio. trata-se de um sistema de potência (100) para um navio que inclui uma pluralidade de zonas de proteção (102, 104), em que pelo menos duas zonas de proteção são acopladas entre si através de pelo menos um conversor de ligação por barramento (106, 188). cada uma das zonas de proteção inclui uma pluralidade de barramentos de corrente contínua (cc) (120, 126, 150, 156) e uma pluralidade de conversores de potência (130, 136, 138, 160, 166, 168). o conversor de ligação por barramento inclui pelo menos duas pernas conversoras (202, 204) acopladas por pelo menos um indutor (206, 208). cada perna conversora inclui uma primeira ramificação (210, 234) conectada a um circuito amaciador (218, 242). a primeira ramificação inclui dois dispositivos externos de comutação (212, 214, 236, 238) e pelo menos um dispositivo interno de comutação (216, 240) conectado entre os dois dispositivos externos de comutação. a primeira ramificação também inclui um resistor de amortecimento (217, 239) acoplado entre os dois dispositivos externos de comutação para dissipar uma corrente de falha. o circuito amaciador incluir uma combinação de um diodo (224, 248), um resistor (220, 244) e um capacitor (222, 246). um controlador (180) controla a operação da pluralidade de conversores de potência e do pelo menos um conversor de ligação por barramento.

Description

“SISTEMA DE POTÊNCIA PARA UM NAVIO E MÉTODO PARA FORNECER POTÊNCIA PARA UM NAVIO” [001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisória n° U,S. 62/031.402 depositado em 31 de Julho de 2014 e ao Pedido de Patente Provisória n- U.S. 62/053.400 depositado em 22 de Setembro de 2014.

Antecedentes da Invenção [002] As realizações da invenção referem-se, de modo geral, a um sistema de potência de corrente contínua (CC) e, mais especificamente, a um sistema de potência de CC para aplicação na marinha.

[003] Nas últimas décadas, o tráfego marítimo tem aumentado substancialmente ao redor do mundo devido ao tremendo aumento em navios de transporte, navios de guerra, embarcações de óleo offshore, embarcações de passageiros e etc. Esses navios ou embarcações têm muitas cargas elétricas a bordo. Acionamentos elétricos de velocidade variável para bombas, ventoinhas, instalações de propulsão elétrica, iluminação e condicionamento de ar são alguns exemplos de cargas elétricas a bordo em um barco. As cargas elétricas operam em diferentes tensões e frequências e, dessa forma, precisam separar fontes de alimentação elétricas.

[004] A maioria dos barcos usam arquitetura de sistema de potência de corrente alternada (AC). Entretanto, mais recentemente, alguns barcos usam arquitetura de sistema de potência de CC que inclui dispositivos de armazenamento de energia ou geradores elétricos para encontrar os requisitos da pluralidade de cargas elétricas. Se uma carga precisar de fonte de alimentação de corrente alternada (CA), a potência de CC pode ser convertida em potência de CA com a ajuda de conversores eletrônicos de potência. De modo similar, se o gerador elétrico estiver em CA então a potência de CA pode ser convertida em potência de CC através de conversores eletrônicos de potência. De modo geral, a pluralidade de geradores supre potência a uma pluralidade de barramentos de CC que, por sua vez, supre potência a uma carga elétrica particular. Há exemplos em que um único barramento de CC também pode fornecer potência à carga elétrica inteira do barco.

[005] Desafios com um sistema convencional de potência de CC incluem integração de múltiplos barramentos de CC com diferentes níveis de tensão, que isolam as falhas no sistema de potência de CC em um tempo muito curto e integram os vários dispositivos de armazenamento de energia e geradores. Por essas e outras razões, há uma necessidade pelo presente sistema de potência de CC para aplicação marinha.

Descrição Resumida da Invenção [006] De acordo com uma realização do presente conjunto de procedimentos, um sistema de potência para um navio é fornecido. O sistema de potência que inclui uma pluralidade de zonas de proteção em que cada zona de proteção compreende uma pluralidade de barramentos de corrente contínua (CC) e uma pluralidade de conversores de potência. Além disso, pelo menos dois barramentos de CC de duas zonas de proteção são acoplados entre si através de um conversor de ligação por barramento. Um controlador é fornecido para controlar a operação da pluralidade de conversores de potência e o pelo menos um conversor de ligação por barramento. O conversor de ligação por barramento inclui pelo menos duas pernas conversoras acopladas por pelo menos um indutor. Cada perna conversora compreende uma primeira ramificação que tem dois dispositivos externos de comutação e pelo menos um dispositivo interno de comutação conectado entre os dois dispositivos externos de comutação. A primeira ramificação também inclui um resistor de amortecimento acoplado entre os dois dispositivos externos de comutação para dissipar uma corrente de falha. Adicionalmente, cada perna conversora compreende um circuito amaciador que tem uma combinação de um diodo, um resistor e um capacitor.

[007] De acordo com outra realização do presente conjunto de procedimentos, um método para fornecer potência para um navio é revelado. O método inclui fornecer uma pluralidade de zonas de proteção que inclui uma pluralidade de conversores de potência e conectar um conversor de ligação por barramento entre pelo menos dois barramentos de CC de duas zonas de proteção. No método fornecido, a conexão do conversor de ligação por barramento compreende fornecer pelo menos duas pernas conversoras acopladas por pelo menos um indutor. Além disso, fornecer cada uma das pernas conversoras compreende formar uma primeira ramificação conectando-se pelo menos um dispositivo interno de comutação entre dois dispositivos externos de comutação; conectar um resistor de amortecimento em série com pelo menos um dispositivo interno de comutação para dissipar uma corrente de falha e formar um circuito amaciador com uma combinação de um diodo, um resistor e um capacitor.

Breve Descrição das Figuras A Figura 1 é uma representação diagramática de um sistema de potência para um navio, de acordo com os aspectos da presente revelação; A Figura 2 é uma representação diagramática de uma vista detalhada de um conversor de ligação por barramento da Figura 1, de acordo com os aspectos da presente revelação;

As Figuras. 3a e 3b são representações de diagrama esquemáticas de operação do conversor de ligação por barramento, de acordo com os aspectos da presente revelação; A Figura 4 é outra representação diagramática de uma vista detalhada de um conversor de ligação por barramento da Figura 1, de acordo com os aspectos da presente revelação; e A Figura 5 é ainda outra representação diagramática de uma vista detalhada de um conversor de ligação por barramento da Figura 1, de acordo com os aspectos da presente revelação.

Descrição Detalhada Da Invenção [008] A menos que seja definido de outro modo, termos técnicos e científicos usados no presente documento têm o mesmo significado que é entendido comumente por uma pessoa de habilidade comum na técnica a qual esta revelação pertence. Os termos “primeiro”, “segundo” e similares, como usados no presente documento, não denotam nenhuma ordem, quantidade ou importância, mas, ao invés disso, são usados para distinguir um elemento de outro. Do mesmo modo, os termos “um” e “uma” não denotam uma limitação de quantidade, mas, ao invés disso, denotam a presença de pelo menos um dos itens referenciados. O termo “ou” deve ser entendido como inclusivo e significa um, alguns ou todos dos itens listados. O uso de “que inclui,” “que compreende” ou “que tem” e variações dos mesmos no presente documento tem o objetivo de abranger os itens listados depois disso e equivalentes dos mesmos, assim como itens adicionais. Além disso, os termos “circuito”, “conjunto de circuitos” e “controlador” podem incluir tanto um componente individual como uma pluralidade de componentes, que são ativos e/ou passivos e são conectados ou, de outro modo, acoplados juntos para fornecer a função descrita.

[009] Referente agora aos desenhos, a título de exemplo na Figura 1, o sistema de potência 100 para um navio é ilustrado. Em uma realização, o sistema de potência 100 pode incluir duas zonas de proteção 102 e 104 acopladas através de conversores de ligação por barramento 106 e 188. Entretanto, em outras realizações, podem ter muitas zonas de proteção que são conectadas entre si através de uma pluralidade de conversores de ligação por barramento. Como será observado pelas pessoas versadas na técnica, as zonas de proteção são criadas para limitar a extensão à qual o sistema de potência pode ser desconectado durante uma falha. A zona de proteção no navio pode incluir fontes de energia, barramentos de CC e uma pluralidade de conversores para alimentar várias cargas. As fontes de energia podem ser geradores CA ou CC, em que os dispositivos de armazenamento de energia e as cargas podem incluir cargas elétricas ou acionamentos de frequência variável, por exemplo. Na modalidade mostrada, a zona de proteção 102 inclui fontes de energia como os geradores de CA 108 e 110 e o dispositivo de armazenamento de energia 112 e a zona de proteção 104 incluem fontes de energia como os geradores de CA 114 e 116 e o dispositivo de armazenamento de energia 118.

[010] Além disso, na zona de proteção 102, os geradores de CA 108 e 110 fornecem potência a um barramento de CC 120 através, respectivamente, dos conversores eletrônicos de potência 122 e 124, e o dispositivo de armazenamento de energia 112 fornece potência a um barramento de CC 126 por meio de um conversor de potência eletrônica 128. Os conversores eletrônicos de potência 122 e 124 são conversores de CA para CC visto que os mesmos devem converter potência a partir dos geradores de CA para o barramento de CC, enquanto que o conversor de potência eletrônica 128 é um conversor de CC para CC visto que acopla um dispositivo de armazenamento de energia CC a um barramento de CC. Os dois barramentos de CC 120 e 126 não têm a mesma tensão de CC e então são acoplados entre si através do conversor de CC para CC 130. O conversor de CC para CC 130 pode ser um conversor bidirecional de CC para CC ou um conversor unidirecional de CC para CC. Adicionalmente, as cargas 132 e 134 são conectadas ao barramento de CC 120 através, respectivamente, dos conversores eletrônicos de potência 136 e 138 e as cargas 140 e 142 são conectadas ao barramento de CC 122 através dos conversores eletrônicos de potência 144 e 146, respectivamente. Dependendo de se a carga é uma carga de CA ou uma carga de CC, os conversores de potência eletrônica 136, 138, 144 e 146 podem ser conversores de CA para CC ou conversores de CC para CC.

[011] De maneira similar, na zona de proteção 104, os geradores de CA 114 e 116 fornecem potência a um barramento de CC 150 através, respectivamente, dos conversores eletrônicos de potência 152 e 154, e o dispositivo de armazenamento de energia 118 fornece potência ao barramento de CC 156 através do conversor de potência eletrônica 158. Os dois barramentos de CC 150 e 156 são acoplados entre si através do conversor de CC para CC 160. Além disso, as cargas 162 e 164 são conectadas ao barramento de CC 150 através, respectivamente, dos conversores eletrônicos de potência 166 e 168, e as cargas 170 e 172 são conectadas ao barramento de CC 152 através, respectivamente, dos conversores eletrônicos de potência 174 e 176. Baseado no tipo de carga, isto é, uma carga de CA ou uma carga de CC, os conversores de potência eletrônica 166, 168, 174 e 176 podem ser conversores de CA para CC ou conversores de CC para CC. Deve ser observado que, na modalidade mostrada, todos os conversores foram mostrados para ter apenas um terminal de entrada e um terminal de saída para uma explicação facilitada. Entretanto, um terminal negativo ou um terminal de referência sempre está na entrada ou na saída de cada um dos conversores.

[012] O sistema de potência 100 adicionalmente inclui um controlador 180 para controlar a operação dos conversores de ligação por barramento 106, 188 e outros conversores nas zonas de proteção 102 e 104. Deve ser observado que mesmo que o controlador individual 180 seja mostrado na realização da Figura 1, em outras realizações, o controlador 180 pode ser dividido em uma pluralidade de controladores e cada controlador individual pode controlar uma parte do sistema de potência 180. O sistema de potência 100 também pode incluir dispositivos passivos como fusíveis e/ou disjuntores (não mostrados) para proteger um segundo do sistema de potência 100 durante uma falha (por exemplo, falha por curto-circuito). Em uma realização, o controlador 180 bloqueia a propagação de uma falha a partir de um barramento de CC a outro barramento de CC baseado na coordenação entre o conversor de ligação por barramento, os dispositivos passivos e outros eletrônicos de potência e/ou conversores de CC para CC.

[013] Por exemplo, se houvesse uma falha no barramento de CC 126 ou nas ramificações subsequentes conectadas ao mesmo (por exemplo, as ramificações 182, 184 e 186 na Figura 1), então o controlador 180 bloquearia a propagação dessa falha (isto é, uma falha que cria outra falha) a partir do barramento de CC 126 até o barramento de CC 120. Deve ser observado que a falha pode ser detectada por um controlador 180 se uma corrente de saída do conversor 130 exceder o limite da grandeza da corrente de falha ou se uma tensão de saída do conversor 130 romper o limite da grandeza da tensão de falha. Durante a falha no barramento de CC 126, o controlador 180 operaria o conversor de CC para CC 130 que fornece potência ao barramento de CC 126 em um modo de controle de corrente e, dessa forma, limita uma corrente de falha suprida pelo barramento de CC 120 ao barramento de CC 126. Assim que a falha for removida por dispositivos passivos (por exemplo, fusível ou disjuntor) com a ajuda do controlador 180 ou de outro modo, o controlador 180 carregará o barramento de CC 126 a um nível estimado. Assim que o barramento de CC 126 for carregado ao nível estimado, o controlador 180 mudará a operação do conversor de CC para CC 130 para um modo normal. Em uma realização, o modo normal do conversor de CC para CC 130 se refere ao modo do controle de tensão. Entretanto, se a falha se sustenta por uma determinada quantidade de tempo, o que indica uma falha permanente no barramento e não uma falha transitória, o controlador 180 irá interromper a operação do conversor de CC para CC 130 e notificar o sistema a montante. O controlador 180 controlaria, de forma similar, outros conversores de modo a bloquear a propagação da falha a partir de um barramento para outro barramento.

[014] Em uma realização do presente conjunto de procedimentos, um segundo conversor de ligação por barramento 188 pode ser usado para conectar barramentos de baixa tensão 126 e 156. Em outras palavras, as zonas de proteção 102 e 104 podem estar acopladas entre si através de dois conversores de ligação por barramento 106 e 188. O conversor de ligação por barramento 106 acopla barramentos de tensão média 120 e 150 e o conversor de ligação por barramento 188 acopla os barramentos de baixa tensão 126 e 156. Deve ser observado que os barramentos de baixa tensão 126 e 156 podem operar em uma baixa tensão em relação aos barramentos de tensão média 120 e 150, respectivamente. Essa realização permite que barramentos de baixa tensão 126 e 156 e suas ramificações correspondentes operem normalmente mesmo que um dos barramentos de tensão média 120 ou 150 esteja em falha e incapaz de fornecer qualquer potência.

[015] A Figura 2 mostra uma vista detalhada de um conversor de ligação por barramento 200 como conversores de ligação por barramento 106 e 188 da Figura 1 de acordo com uma realização do presente conjunto de procedimentos. Em uma realização, o conversor de ligação por barramento 200 é acoplado entre dois barramentos A e B de, respectivamente, duas zonas de proteção 102 e 104. Em outras palavras, o conversor de ligação por barramento 200 é diretamente conectado entre os barramentos A e B. O conversor de ligação por barramento 200 inclui uma primeira perna conversora 202 e uma segunda perna conversora 204 acoplada por pelo menos um indutor 206 e 208.

[016] A primeira perna conversora 202 inclui uma primeira ramificação 210 que tem dois dispositivos externos de comutação 212 e 214 e um dispositivo interno de comutação 216. O dispositivo interno de comutação 216 é conectado entre os dois dispositivos externos de comutação 212 e 214. O resistor de amortecimento 217 também é conectado entre os dois dispositivos externos de comutação 212 e 214. O resistor de amortecimento 217 é conectado em série com o dispositivo interno de comutação 216. A primeira perna conversora 202 inclui, adicionalmente, um circuito amaciador 218 que tem o resistor 220 e o capacitor 222 conectados em paralelo. O circuito amaciador 218 inclui adicionalmente um diodo 224 conectado em série com um circuito paralelo do resistor 220 e o capacitor 222.

[017] De modo similar, a segunda perna conversora 204 inclui a primeira ramificação 234 que tem um dispositivo interno de comutação 240 conectado entre dois dispositivos externos de comutação 236 e 238. A segunda perna conversora 204 também inclui o resistor de amortecimento 239 conectado em série com o dispositivo interno de comutação 240. O resistor de amortecimento 239 é conectado entre dispositivos externos de comutação 236 e 238. A segunda perna conversora 204 adicionalmente inclui o circuito amaciador 242 que tem o resistor 244 e o capacitor 246 conectados em paralelo e, adicionalmente, a combinação é conectada em série com o diodo 248.

[018] Como discutido anteriormente, a primeira perna conversora 202 e a segunda perna conversora 204 são acopladas entre si pelos indutores 206 e 208. Em uma realização, o indutor 206 é conectado entre os nós 250 e 252, em que o nó 250 é formado por uma interconexão do dispositivo externo de comutação 212 com o dispositivo interno de comutação 216 e o nó 252 é formado por uma interconexão do dispositivo externo de comutação 236 com o dispositivo interno de comutação 240. De modo similar, o indutor 208 é conectado entre os nós 254 e 256, em que o nó 254 é formado por uma interconexão do dispositivo externo de comutação 214 com o resistor interno 217 e o nó 256 é formado por uma interconexão do dispositivo externo de comutação 238 com o resistor interno 239. Deve ser observado que a posição do resistor interno 217 e 239 e do dispositivo interno de comutação 216 e 240 é intercambiável e, consequentemente, a formação do nó pode variar.

[019] Em uma realização, os dispositivos de comutação 212, 214, 216, 236, 238 e 240 podem incluir comutadores semicondutores controláveis. Os comutadores semicondutores controláveis incluem um transistor bipolar de porta isolada (IGBT), um transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFET), um transistor de efeito de campo (FET), um tiristor de desligamento por porta, um tiristor comutado de porta isolada (IGCT), um transistor de porta de injeção melhorada (IEGT), um comutador à base de carbeto de silício, um comutador à base de nitreto de gálio, um comutador à base de arseneto de gálio ou equivalentes dos mesmos. Além disso, quando os comutadores semicondutores controláveis abrem um circuito indutivo feito de indutâncias parasitas de barramento nos barramentos A e B, a energia nessas indutâncias parasitas serão absorvidas pelos circuitos amaciadores 218 e 242, respectivamente. Portanto, os circuitos amaciadores 218 e 242 fornecem um trajeto de corrente alternada para a corrente do indutor e o pico de tensão L di/dt gerado é reduzido. Desse modo, o pico de tensão gerado através desses dispositivos de comutação por conta da mudança repentina da corrente indutora (isto é, L di/dt) é reduzido. Os circuitos amaciadores 218 e 242 também mantém a respectiva tensão de barramento para um valor normal de operação quando há uma falha em outra zona de proteção. Os diodos 224 e 248 em circuitos amaciadores 218 e 242 asseguram que em caso de falhas nos seus respectivos barramentos, os capacitores de amacíador 222 e 246 não descarregam na falha, mas, ao invés disso, os capacitores 222 e 246 descarregam através dos resistores 220 e 244, respectivamente.

[020] As Figuras 3a e 3b mostram a operação do conversor de ligação por barramento 200 da Figura 2 durante uma condição normal e uma condição de falha, respectivamente. Durante operação normal, o controlador 180 {Figura 1) envia sinais de controle para comutação nos dispositivos externos de comutação 212, 214 e 236, 238 das pernas 202 e 204, respectivamente. Desse modo, durante condições normais, a transferência de potência entre os dois barramentos A e B de duas diferentes zonas de proteção é facilitada por dispositivos de comutação 212, 236, 214, 238 e indutores 206, 208, respectivamente. Na modalidade mostrada na Figura 3a, a transferência de potência é facilitada a partir do barramento A ao barramento B como mostrado pela corrente 302. Visto que dispositivos externos de comutação 236, 238 são conectados em polaridades opostas em relação à corrente 302, os diodos antiparalelos dos dispositivos externos de comutação 236 e 238 conduzem o carregamento da corrente 302.

[021] Na modalidade mostrada na Figura 3b, há uma falha por curto-circuito no barramento B. Durante tal condição de falha, o controlador envia sinais de controle para desligar os dispositivos externos de comutação 212, 214, 236 e 238. O controlador adicionalmente envia sinais de controle para ligar os dispositivos internos de comutação 216 e 240. Durante o tempo de desligamento dos dispositivos externos de comutação 212, 214, 236 e 238 após receber os sinais de controle, os indutores 206, 208 limitam a corrente de falha. Após os dispositivos externos de comutação 212, 214, 236 e 238 serem desligados, a corrente circulante 304 pode fluir entre o diodo antiparalelo do dispositivo interno de comutação 216 e do dispositivo interno de comutação 240. A corrente circulante 304 dissipa a energia armazenada nos indutores 206, 208 nos resistores de amortecimento 217, 239. A corrente de falha 306 então pode fluir entre diodos antiparalelos dos dispositivos externos de comutação 236, 238, e o diodo antiparalelo do dispositivo interno de comutação 240. À medida que a energia nos indutores 206, 208 é dissipada, a corrente circulante 304 também decai e não haverá nenhuma corrente nos dispositivos internos de comutação 216. Isso resulta em um isolamento completo dos dois barramentos, barramento A e barramento B das duas diferentes zonas de proteção. A corrente de falha no barramento B pode então decair para um valor reduzido pelo resistor de amortecimento 239. Adicionalmente, o capacitor do amaciador 222 então pode ser carregado à tensão de barramento estimada pela corrente 308 a partir do barramento A.

[022] A Figura 4 mostra outra vista detalhada do conversor de ligação por barramento 400 como os conversores de ligação por barramento 106 e 188 da Figura 1 de acordo com uma realização do presente conjunto de procedimentos. Na modalidade mostrada, os dispositivos internos de comutação 216 e 240 da Figura 2 são substituídos por diodos 402 e 404, respectivamente. Nesse caso, quando os dispositivos externos de comutação 212, 214, 236, 238 são desligados durante uma falha no barramento B, nenhuma corrente circulante flui entre os diodos 402, 404. Desse modo, para dissipar a energia armazenada nos indutores 206 e 208, a corrente 406 flui através dos indutores 206, 208, do resistor de amortecimento 217, do diodo 402 e dos diodos antiparalelos dos dispositivos externos de comutação 236, 238.

[023] A Figura 5 mostra ainda outra vista do conversor de ligação por barramento 500 de acordo com uma realização do presente conjunto de procedimentos. O conversor de ligação por barramento 500 na Figura 5 é similar ao conversor de ligação por barramento 400 na Figura 4, exceto pela configuração do resistor de amortecimento. Os resistores de amortecimento 217 e 239 do conversor de ligação por barramento 400 são resistores fixos. Ao contrário, os resistores de amortecimento do conversor de ligação por barramento 500 mostrados por blocos 506, 512 são resistores variáveis. O resistor de amortecimento variável 506 inclui um resistor fixo 510 conectado em paralelo com o dispositivo de semicondutor controlável 508. De modo similar, o resistor de amortecimento variável 512 inclui o resistor fixo 514 conectado em paralelo com o dispositivo de semicondutor controlável 516. Variando-se o tempo de condução dos dispositivos de semicondutor controlável 508 e 516, as correntes nos resistores fixos 510 e 514 podem ser controladas. Desse modo, um valor médio de resistência dos resistores de amortecimento variável 506 e 512 pode ser controlado e a dissipação de energia nos indutores pode ser controlada.

[024] As vantagens do presente conjunto de procedimentos incluem a habilidade de desconectar as duas zonas de proteção de modo extremamente rápido durante um cenário de falha. Além disso, visto que as duas zonas são acopladas durante operação normal, elementos de armazenamento de energia, as diferentes zonas podem compartilhar o mesmo armazenamento de energia.

[025] Embora apenas determinados recursos da invenção tenham sido ilustrados e descritos no presente documento, muitas modificações e mudanças podem ocorrer às pessoas versadas na técnica. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas essas modificações e mudanças conforme abrangidas pelo espírito verdadeiro da invenção.

Lista de Elementos 100 - Sistema de Potência para um Navio 102, 104 - Zonas de Proteção 106, 188 - Conversores de Ligação por Barramento 108, 110 - Geradores de CA

112, 118 - Dispositivo de Armazenamento de Energia 114, 116 - Geradores de CA 120, 126 - Barramento de CC 122, 124 - Conversores de CA para CC 128, 130 - Conversores de CC para CC 132, 134, 140, 142 - Cargas 136, 138, 144, 146 - Conversores eletrônicos de potência 150, 156 - Barramento de CC 152, 154, 158 - Conversores eletrônicos de potência 160 - Conversores de CC para CC 162, 164, 170, 172 - Cargas 166, 168, 174, 176 - Conversores eletrônicos de potência 180 - Controlador 182, 184, 186 - Ramificações 200 - Conversor de Ligação por Barramento 202 - Primeira Perna Conversora 204 - Segunda perna conversora 206, 208 - Indutores 210 - Primeira ramificação 212, 214 - Dispositivos externos de comutação 216 - Dispositivo interno de comutação 217 - Resistor de amortecimento 218 - Circuito amaciador 220 - Resistor 222 - Capacitor 224 - Diodo 234 - Primeira ramificação 236, 238 - Dispositivos externos de comutação 239 - Resistor de amortecimento 240 - Dispositivo interno de comutação 242 - Circuito amaciador 244 - Resistor 246 - Capacitor 248 - Diodo 250, 252 - Nós 254, 256 - Nós 302 - Corrente 304 - Corrente circulante 306 - Corrente de falha 308 - Corrente 400 - Conversor de ligação por barramento 402, 404 - Diodos 406 - Corrente 500 - Conversor de ligação por barramento 506, 512 - Resistor de amortecimento variável 508, 516 - Dispositivo semicondutor controlável 510, 514 - Resistor fixo 406 - Corrente Reivindicações

Claims

1. SISTEMA DE POTÊNCIA (100) PARA UM NAVIO, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de zonas de proteção (102, 104), em que cada zona de proteção inclui uma pluralidade de barramentos de corrente contínua (CC) (120, 126, 150 e 156) e uma pluralidade de conversores de potência (130, 136, 138, 160, 166 e 168); um conversor de ligação por barramento (106 e 188) para acoplar os pelo menos dois barramentos de CC de duas zonas de proteção, em que o dito conversor de ligação por barramento compreende: pelo menos duas pernas conversoras (202 e 204) acopladas por pelo menos um indutor (206, 208), em que cada perna conversora inclui: uma primeira ramificação (210 e 234) que tem dois dispositivos externos de comutação (212, 214, 236 e 238) e pelo menos um dispositivo interno de comutação (216 e 240) conectado entre os dois dispositivos externos de comutação; em que a primeira ramificação adicionalmente compreende um resistor de amortecimento (217 e 239) acoplado entre os dois dispositivos externos de comutação para dissipar uma corrente de falha; um circuito amaciador (218, 242) que tem uma combinação de um diodo (224, 248), um resistor (220, 244) e um capacitor (222, 246); e um controlador (180) para controlar a operação da pluralidade de conversores de potência e do pelo menos um conversor de ligação por barramento.

2. SISTEMA DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois dispositivos externos de comutação compreendem comutadores semicondutores controláveis.

3. SISTEMA DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo interno de comutação compreende um comutador semicondutor controlável ou um comutador semicondutor não controlável.

4. SISTEMA DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o resistor de amortecimento compreende um resistor fixo ou um resistor variável.

5. SISTEMA DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador LIGA dois dispositivos externos de comutação de cada perna conversora do conversor de ligação por barramento durante operação normal.

6. SISTEMA DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador DESLIGA dois dispositivos externos de comutação e LIGA o pelo menos um dispositivo interno de comutação de cada perna conversora do conversor de ligação por barramento quando há uma falha no pelo menos um barramento de CC ao qual o conversor de ligação por barramento é acoplado.

7. MÉTODO PARA FORNECER POTÊNCIA PARA UM NAVIO, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma pluralidade de zonas de proteção (102 e 104), em que cada zona de proteção inclui uma pluralidade de barramentos de corrente contínua (CC) (120, 126, 150 e 156) e uma pluralidade de conversores de potência (130, 136, 138, 160, 166 e 168); conectar um conversor de ligação por barramento (106 e 188) entre os pelo menos dois barramentos de CC de duas zonas de proteção, em que a conexão do conversor de ligação por barramento inclui: fornecer pelo menos duas pernas conversoras (202, 204) acopladas por pelo menos um indutor (206 e 208), em que o fornecimento de cada uma das pelo menos duas pernas conversoras compreende: formar uma primeira ramificação (210, 234) conectando-se pelo menos um dispositivo interno de comutação (216, 240) entre dois dispositivos externos de comutação (212, 214, 236, 238) e conectando-se um resistor de amortecimento (217, 239) em série a pelo menos um dispositivo interno de comutação para dissipar uma corrente de falha; formar um circuito amaciador (218, 242) com uma combinação de um diodo (224, 248), um resistor (220, 244) e um capacitor (222, 246).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente LIGAR dois dispositivos externos de comutação de cada perna conversora do conversor de ligação por barramento durante operação normal.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende DESLIGAR dois dispositivos externos de comutação e LIGAR o pelo menos um dispositivo interno de comutação de cada perna conversora do conversor de ligação por barramento quando houver uma falha no pelo menos um barramento de CC ao qual o conversor de ligação por barramento é acoplado.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende DESLIGAR o pelo menos um dispositivo interno de comutação de cada perna conversora do conversor de ligação por barramento quando os dois dispositivos externos de comutação de cada perna conversora estiverem LIGADOS.