BR112018074801B1

BR112018074801B1 - Conversor de energia para um sistema de acionamento da máquina elétrica e sistema de acionamento da máquina elétrica

Info

Publication number: BR112018074801B1
Application number: BR112018074801-3A
Authority: BR
Inventors: Pierluigi Tenca; Paola Rotondo
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2022-07-12
Also published as: EP3472929B1; JP6952725B2; BR112018074801A2; JP2019518413A; WO2017220121A1; EP3472929A1

Abstract

Trata-se de um conversor de energia para um sistema de acionamento da máquina elétrica que inclui uma fonte de energia e uma máquina elétrica que inclui um eixo. O conversor de energia inclui um primeiro conversor acoplado à fonte de energia, um segundo conversor acoplado à máquina elétrica e pelo menos uma ligação de corrente contínua (CC) acoplada e entre o primeiro e o segundo conversores. A ligação de CC inclui um indutor configurado para manter um fluxo magnético durante a operação do sistema. O conversor de energia também inclui pelo menos um conversor auxiliar eletricamente isolado da fonte de energia e da máquina elétrica e que inclui uma fonte de alimentação auxiliar e um indutor auxiliar acoplado à fonte de alimentação auxiliar e eletromagneticamente acoplado ao indutor. O indutor auxiliar é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, um fluxo magnético de correção para o indutor para amortecer oscilações harmônicas da máquina elétrica.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas de turbomáquinas, e, mais especificamente, a conversores, sistemas e métodos de energia auxiliares para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em sistemas de turbomáquinas conhecidos que empregam máquinas elétricas que, ou acionam turbomáquinas, por exemplo, motores elétricos em operações de bombeamento e usinas de compressão, ou são acionado por turbomáquinas, por exemplo, geradores de energia elétricos, interações complexas de oscilações harmônicas de máquina elétrica e dinâmica de torção de eixos em trens de equipamentos giratórios causam interações torcionais sub-síncronas (SSTIs). Em tais sistemas de turbomáquinas conhecidos, por exemplo, as usinas de compressão de gás natural liquefeito, SSTIs e oscilações resultantes causam aumento dos custos de manutenção, redução da eficiência operacional e redução da vida útil dos equipamentos.

[003] Em pelo menos alguns sistemas de turbomáquinas conhecidos que empregam máquinas elétricas, as SSTIs experimentadas pelos eixos e máquinas giratórias acoplados aos mesmos são causadas por desequilíbrios de torque que surgem em máquinas elétricas, incluindo motores e geradores. Tais máquinas elétricas, eixos e máquinas giratórias associadas geralmente formam longos trens de equipamento, nos quais as SSTIs que surgem em uma porção do trem geram efeitos indesejáveis não apenas em tal localização, mas em várias outras localizações distantes do ponto inicial de origem. Além disso, em tais sistemas de turbomáquinas conhecidos, a atenuação de SSTIs e do torque aberrante resultante é caro, precisa de modificação substancial de sistemas e equipamentos de usina existentes, e é submetida às restrições de projeto de cargas elétricas e mecânicas existentes. Adicionalmente, em tais sistemas de turbomáquinas conhecidos, os dispositivos e sistemas de atenuação de SSTI e torque são complexos, exigem sistemas de controle elaborados, são pesados para integrar em operações de usina existentes e exigem desligamento completo da usina para sua instalação e manutenção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Em um aspecto, um conversor de energia para um sistema de acionamento da máquina elétrica é fornecido. O sistema de acionamento da máquina elétrica inclui uma fonte de energia e uma máquina elétrica que inclui um eixo. O conversor de energia inclui um primeiro conversor acoplado à fonte de energia, um segundo conversor acoplado à máquina elétrica, e pelo menos uma ligação de corrente contínua (CC) acoplada ao primeiro conversor e acoplado ao segundo conversor e que se estende entre os mesmos. O pelo menos uma ligação de CC inclui pelo menos um indutor configurado para manter um fluxo magnético durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica. O conversor de energia também inclui pelo menos um conversor auxiliar eletricamente isolado da fonte de energia e da máquina elétrica. O pelo menos um conversor auxiliar inclui uma fonte de alimentação auxiliar, e pelo menos um indutor auxiliar acoplado à fonte de alimentação auxiliar e eletromagneticamente acoplado a pelo menos um indutor. O pelo menos um indutor auxiliar é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, um fluxo magnético de correção para o pelo menos um indutor para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo e a máquina elétrica.

[005] Em outro aspecto, um sistema de acionamento da máquina elétrica é fornecido. O sistema de acionamento da máquina elétrica inclui uma fonte de energia e pelo menos uma máquina elétrica que inclui um eixo. O sistema de acionamento da máquina elétrica também inclui um primeiro conversor acoplado à fonte de energia, um segundo conversor acoplado à pelo menos uma máquina elétrica, e pelo menos uma ligação de CC acoplada ao primeiro conversor e acoplada ao segundo conversor e que se estende entre os mesmos. O pelo menos uma ligação de CC inclui pelo menos um indutor configurado para manter um fluxo magnético durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica. O conversor de energia também inclui pelo menos um conversor auxiliar eletricamente isolado da fonte de energia e da máquina elétrica. O pelo menos um conversor auxiliar inclui uma fonte de alimentação auxiliar, e pelo menos um indutor auxiliar acoplado à fonte de alimentação auxiliar e eletromagneticamente acoplado a pelo menos um indutor. O pelo menos um indutor auxiliar é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, um fluxo magnético de correção para o pelo menos um indutor para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo e a máquina elétrica.

[006] Em ainda outro aspecto, um método para amortecer oscilações harmônicas de um sistema de acionamento da máquina elétrica é fornecido. O sistema de acionamento da máquina elétrica inclui uma fonte de energia, uma máquina elétrica que inclui um eixo, uma ligação de CC que inclui um indutor e um conversor auxiliar que inclui um indutor auxiliar eletromagneticamente acoplado ao indutor. O método inclui detectar, através de um sensor acoplado ao sistema de acionamento da máquina elétrica, uma característica física do sistema de acionamento da máquina elétrica representativa de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo e a máquina elétrica. O método também inclui determinar, através de dados transmitidos pelo sensor, uma presença de oscilações harmônicas. O método inclui adicionalmente energizar o indutor auxiliar para aplicar um fluxo magnético de correção ao indutor, para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo e a máquina elétrica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Essas e outras funções, aspectos e, vantagens da presente invenção se tornarão melhor compreendidas quando a seguinte descrição detalhada é lida com referência aos desenhos anexos nos quais caracteres similares representam peças similares ao longo dos desenhos, em que: a Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento da máquina elétrica; a Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento da máquina elétrica alternativo; a Figura 3 é um diagrama esquemático de uma fonte de alimentação auxiliar que pode ser usada nos sistemas de acionamento de máquina elétrica mostrados nas Figuras. 1 e 2; a Figura 4 é uma representação gráfica de operação dos sistemas de acionamento de máquina elétrica e da fonte de alimentação auxiliar mostrados nas Figuras. 1 a 3; e a Figura 5 é um diagrama de fluxo de um método para amortecer oscilações harmônicas de uma máquina elétrica em um sistema de acionamento da máquina elétrica que pode ser usado com os sistemas de acionamento de máquina elétrica mostrados nas Figuras. 1 e 2.

[008] Exceto quando indicado, os desenhos fornecidos no presente documento se destinam a ilustrar funções de realizações desta invenção. Essas funções são consideradas aplicáveis em uma ampla variedade de sistemas que compreendem uma ou mais realizações desta invenção. Como tal, os desenhos não devem incluir todas as características convencionais conhecidas pelos técnicos no assunto para serem necessárias para a prática das realizações reveladas no presente documento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[009] No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações, será feita referência a vários termos, que podem ser definidos como tendo os seguintes significados.

[010] As formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a”” incluem referentes plurais a menos que o contexto dite claramente o contrário.

[011] “Opcional” ou “opcionalmente” significa que o evento ou circunstância subsequentemente descrito pode ou não ocorrer, e que a descrição inclui casos em que o evento ocorre e casos em que não ocorre.

[012] A linguagem de aproximação, tal como utilizada no presente documento, ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar de forma admissível sem que resulte uma alteração na função básica à qual está relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, como "cerca de", "aproximadamente" e "substancialmente", não se limitam ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e ao longo do relatório descritivo e reivindicações, as limitações de faixas podem ser combinadas e/ou trocadas, e tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas nelas contidas, a menos que contexto ou a linguagem indique o contrário.

[013] Como é utilizado no presente documento, os termos “processador” e “computador” e termos relacionados, por exemplo, "dispositivo de processamento", "dispositivo de computação" e "controlador" não estão limitados apenas aos circuitos integrados referidos no estado da técnica como um computador, mas referem-se amplamente a um microcontrolador, um microcomputador, um controlador de lógica programável (PLC), um circuito integrado específico do aplicativo (AISC) e outros circuitos programáveis e, esses termos são usados indiferentemente no presente documento. Nas realizações descritas no presente documento, a memória pode incluir, porém sem limitação, um meio legível por computador, como uma memória de acesso aleatório (RAM) e um meio não volátil legível por computador, como a memória flash. Alternativamente, um disquete, um disco compacto - memória somente leitura (CD-ROM), um disco magneto-óptico (MOD) e/ou um disco versátil digital (DVD) também podem ser usados. Além disso, nas realizações descritas no presente documento, canais de entrada adicionais podem ser, porém sem limitação, periféricos de computador associados a uma interface de operador, como um mouse e um teclado. Alternativamente, podem também ser utilizados outros periféricos de computadores que podem incluir, por exemplo, mas não ser limitado a um scanner. Ademais, na realização, os canais de saída adicionais podem incluir, porém sem limitação, um monitor de interface do operador.

[014] Ademais, como usado no presente documento, o termo “tempo real” se refere a pelo menos um dentre os instantes de ocorrência dos eventos associados, o instante de medição e coleta de dados predeterminados, o tempo para processar os dados e o tempo de uma resposta do sistema para os eventos e o ambiente. Nas realizações descritas no presente documento, essas atividades e eventos ocorrem, substancialmente, instantaneamente.

[015] Os conversores de energia auxiliares para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas e sistemas associados e métodos descritos no presente documento reduzem interações torcionais sub-síncronas (SSTIs) de eixos e máquinas giratórias, que incluem máquinas elétricas em trens de equipamentos giratórios. As realizações descritas no presente documento também atenuam efeitos indesejáveis de SSTIs e torques aberrantes que surgem a partir dos mesmos em sistemas de turbomáquinas. As realizações descritas no presente documento reduzem adicionalmente torque desequilíbrios em máquinas elétricas implementadas em sistemas de turbomáquinas. Os conversores de energia auxiliares para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas e sistemas associados e métodos descritos no presente documento também reduzem custos operacionais e de manutenção e aumentam a eficiência operacional de sistemas de turbomáquinas. As realizações descritas no presente documento fornecem adicionalmente dispositivos, sistemas e métodos de atenuação de SSTI menos complexos e mais baratos que são mais fáceis de operar e integrar em projetos de usinas existentes. As realizações descritas no presente documento também permitem a instalação e manutenção de dispositivos e sistemas de atenuação de SSTI sem desligar operações do sistema de turbomáquinas.

[016] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento da máquina elétrica 100. O sistema de acionamento da máquina elétrica 100 inclui uma fonte de energia 102, pelo menos uma máquina elétrica 104 e pelo menos um eixo acoplado de maneira giratória à máquina elétrica 104. Na realização, a fonte de energia 102 é embutida em um gerador de corrente alternada (CA) trifásico 106. A fonte de energia 102 é acoplada a um primeiro conversor 108 através de pelo menos uma linha de energia trifásica 109. O primeiro conversor 108, na realização, é embutido em um primeiro conversor de fonte de corrente que inclui, sem limitação, um conversor de fonte de corrente de CA para corrente contínua (CC), isto é, um retificador. O sistema de acionamento da máquina elétrica 100 também inclui uma segunda máquina elétrica 104 embutida em um motor de CA trifásico 110 acoplado a um segundo conversor 112 através de linhas de energia trifásicas 109. O segundo conversor 112, na realização, é embutido em um segundo conversor de fonte de corrente que inclui, sem limitação, um conversor de fonte de corrente de CC para CA, isto é, um inversor. O sistema de acionamento da máquina elétrica 100 inclui adicionalmente pelo menos uma ligação de CC 114 acoplada ao primeiro conversor 108 e acoplada ao segundo conversor 112 e que se estende entre os mesmos. Na realização, pelo menos um indutor 116 é acoplado em série elétrica com a ligação de CC 114.

[017] O sistema de acionamento da máquina elétrica 100, na realização, inclui pelo menos um conversor auxiliar 118 eletricamente isolado do gerador 106 e do motor 110. O conversor auxiliar 118 é também eletricamente isolado da ligação de CC 114. O conversor auxiliar 118 inclui pelo menos uma fonte de alimentação auxiliar 120 e pelo menos um indutor auxiliar 122 acoplado em série elétrica com a fonte de alimentação auxiliar 120. O indutor auxiliar 122 não é acoplado eletricamente em série com a ligação de CC 114, mas é eletromagneticamente acoplado, incluindo, sem limitação, indutivamente acoplado, ao indutor 116. Em outras realizações, não mostradas, o conversor auxiliar 118 inclui uma pluralidade de indutores auxiliares 122 que inclui, sem limitação, pelo menos um primeiro indutor auxiliar 122 e pelo menos um segundo indutor auxiliar 122. Em ainda outras realizações, não mostradas, o conversor auxiliar 118 inclui uma pluralidade de fontes de alimentação auxiliares 120 que inclui, sem limitação, uma primeira fonte de alimentação auxiliar 120 acoplada em série elétrica com o primeiro indutor auxiliar 122, e uma segunda fonte de alimentação auxiliar 120 acoplada em série elétrica com o segundo indutor auxiliar 122.

[018] O sistema de acionamento da máquina elétrica 100, na realização, inclui um controlador auxiliar 124 acoplado à fonte de alimentação auxiliar 120. O sistema de acionamento da máquina elétrica 100 também inclui pelo menos um sensor 125 acoplado ao controlador auxiliar 124. O sensor 125 é adicionalmente acoplado a pelo menos um dentre a fonte de energia 102, o motor 110, o primeiro conversor 108, o segundo conversor 112, a ligação de CC 114 e as linhas de energia trifásicas 109. Em outras realizações, não mostradas, pelo menos um sensor 125 é adicionalmente acoplado a outras localizações dentro do sistema de acionamento da máquina elétrica 100, diferente de pelo menos um dentre a fonte de energia 102, o motor 110, o primeiro conversor 108, o segundo conversor 112, a ligação de CC 114 e as linhas de energia trifásicas 109. Em ainda outras realizações, não mostradas, um sensor 125 de uma pluralidade de sensores 125 é acoplado a mais de um controlador auxiliar 124 de uma pluralidade de controladores auxiliares 124.

[019] Durante a operação, na realização, uma corrente elétrica transmitida a partir da fonte de energia 102 é recebida pelo primeiro conversor 108. O primeiro conversor 108 converte corrente CA recebida a partir do gerador 106 para corrente CC, ip transmitida em um primeiro condutor 126 de ligação de CC 114. O segundo conversor 112 recebe potência de CC a partir da ligação de CC 114 e converte a corrente CC recebida a partir da ligação de CC 114 para corrente CA transmitida para o motor 110. Além disso, um segundo condutor 127 da ligação de CC 114 transmite uma corrente de retorno, in, a partir do segundo conversor 112 de volta para o primeiro conversor 108, completando, desse modo, o laço de circuito do sistema de acionamento da máquina elétrica 100. Na realização, o primeiro condutor 126 de ligação de CC 114 que transmite ip está em um maior potencial de tensão do que o segundo condutor 127 de ligação de CC 114 que transmite in. O indutor 116 mantém um fluxo magnético durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica 100. Um primeiro indutor 116 acoplado em série elétrica com o primeiro condutor 126 de ligação de CC 114 é embutido em um indutor 116 que tem um valor de indutância Lp, e um segundo indutor 116 acoplado em série elétrica com segundo condutor 127 de ligação de CC 114 é embutido em um indutor 116 que tem valor de indutância Ln. Adicionalmente, ip flui através do primeiro indutor 116 e in flui através do segundo indutor 116.

[020] Além disso, durante a operação, pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 é suscetível às oscilações harmônicas durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica 100. As oscilações harmônicas do sistema de acionamento da máquina elétrica 100 incluem oscilações torcionais de pelo menos um dentre o eixo 105 e a máquina elétrica 104, incluindo, sem limitação, oscilações torcionais de um rotor, não mostradas, da máquina elétrica 104. As oscilações harmônicas do sistema de acionamento da máquina elétrica 100 também incluem oscilações laterais de pelo menos um dentre o eixo 105 e a máquina elétrica 104, incluindo, sem limitação, oscilações torcionais de rotor da máquina elétrica 104. Durante a operação, é possível que o sistema de acionamento da máquina elétrica 100 experimente oscilações harmônicas como pelo menos uma dentre oscilações torcionais e oscilações laterais. O sensor 125 é configurado para detectar uma característica física do sistema de acionamento da máquina elétrica 100 representativa de oscilações harmônicas e transmitir um sinal de controle 128 para o controlador auxiliar 124. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 incluem, sem limitação, pelo menos uma dentre uma magnitude, uma direção e uma frequência de uma deflexão axial de pelo menos um dentre um rotor e um eixo, não mostrados, acoplado de maneira giratória a pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 também incluem, sem limitação, pelo menos uma dentre uma direção e uma velocidade vetorial angular de uma rotação de pelo menos um dentre um rotor e um eixo, não mostrados, acoplado de maneira giratória a pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 também incluem, sem limitação, pelo menos uma dentre uma magnitude, uma direção e uma frequência de um torque associado com oscilações harmônicas de pelo menos um dentre um rotor e um eixo, não mostrados, acoplado de maneira giratória a pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 incluem adicionalmente, sem limitação, pelo menos uma dentre uma magnitude, uma direção e uma frequência de pelo menos uma dentre uma corrente transmitida do gerador 106 para o primeiro conversor 108, uma corrente transmitida do primeiro conversor 108 para o segundo conversor 112, uma corrente transmitida do segundo conversor 108 para o motor 110 e uma corrente transmitida da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122.

[021] As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 também incluem, sem limitação, pelo menos uma dentre uma magnitude, uma direção e uma frequência de um tensão ao longo de terminais elétricos de pelo menos um dentre o motor 110, o gerador 106, o primeiro conversor 108, o segundo conversor 112 e a fonte de alimentação auxiliar 120. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 incluem, sem limitação, pelo menos uma dentre uma magnitude, uma direção e uma frequência de pelo menos uma dentre uma vibração e uma aceleração associada com pelo menos um dentre o motor 110, o gerador 106 e o rotor e eixo acoplados de maneira giratória aos mesmos, e qualquer outro componente de sistema de acionamento da máquina elétrica 100 sobre o qual uma ocorrência de pelo menos uma dentre vibrações e acelerações é representativa de oscilações harmônicas em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Na realização, o sensor 125 inclui tipos de sensores configurados para detectar e medir, por exemplo, as características físicas mencionadas anteriormente, incluindo, sem limitação, sensores de deflexão, sensores de velocidade vetorial angular, sensores de torque, sensores de corrente elétrica, sensores de tensão potencial, sensores de frequência elétrica, sensores de vibração e sensores de aceleração.

[022] Na realização, o indutor auxiliar 122 é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, um fluxo magnético de correção para o indutor 116. A fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir corrente CA, isto é, iper, para o indutor auxiliar 122, incluindo, sem limitação, uma corrente de CA comutada para induzir um fluxo magnético de correção que varia no tempo através do indutor auxiliar 122 que tem um valor de indutância de auxiliar Laux. Em outras realizações, não mostradas, a fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir corrente CC para o indutor auxiliar 122, incluindo, sem limitação, uma corrente de CC comutada para induzir fluxo magnético de correção que varia no tempo através do indutor auxiliar 122. O fluxo magnético de correção é induzido através de indutor auxiliar 122, quando indutor auxiliar 122 é energizado pela fonte de alimentação auxiliar 120. Quando o indutor auxiliar 122 é energizado, uma tensão com valor diferente de zero, isto é, vLaux, é induzida ao longo do par de terminais do indutor auxiliar 122, e o indutor auxiliar 122 é eletromagneticamente acoplado ao indutor 116.

[023] O fluxo magnético de correção através do indutor auxiliar 122 causa uma perturbação de fluxo magnético, incluindo, sem limitação, uma perturbação que varia no tempo, através do indutor 116. O primeiro indutor 116 é caracterizado por uma primeira tensão induzida ao longo de seu par de terminais, isto é, vp, e o segundo indutor 116 é caracterizado por uma segunda tensão induzida ao longo de seus terminais, isto é, vn. Quando oscilações harmônicas não estão presentes em pelo menos um dentre motor 110 e o gerador 106, um fluxo de corrente CC, incluindo, sem limitação, um fluxo de corrente de CC de estável, através da ligação de CC 114 mantém pelo menos uma dentre uma tensão 0 (zero) e uma tensão insignificante ao longo dos terminais do indutor 116. As oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 introduzem perturbações e oscilações variáveis no tempo, por exemplo, correntes de ondulação CA, à corrente CC transmitida através da ligação de CC 114, e, desse modo, causam perturbações e oscilações variáveis no tempo na tensão ao longo dos terminais do indutor 116, de tal modo que pelo menos um dentre vp e vn seja diferente de pelo menos um dentre um valor de tensão de 0 volts e um valor de tensão insignificante.

[024] Energizar e desenergizar alternadamente o indutor auxiliar 122 perturba o fluxo magnético através do indutor 116 e, desse modo, modula o fluxo de corrente CC através da ligação de CC 114 do primeiro conversor 108 para o segundo conversor 112. A modulação do fluxo de corrente CC através da ligação de CC 114 através da aplicação e remoção alternativa de fluxo magnético de correção ao indutor 116, alternando-se a energização e desenergização do indutor auxiliar 122, facilita o amortecimento das oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. De modo similar, as oscilações harmônicas que surgem no gerador 106 são impedidas de causar oscilações harmônicas no motor 110 através de aplicação e remoção alternativa do fluxo magnético de correção para o indutor 116, como descrito acima. A recepção de sinal de controle 128, que inclui, sem limitação, a recepção de sinal de controle 128 em tempo real pelo controlador auxiliar 124, é indicativa de uma presença de oscilações harmônicas dentro de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Na realização, o sinal de controle 128 contém dados que têm um primeiro valor quando as oscilações harmônicas estão presentes em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106, e o sinal de controle 128 contém dados que têm um segundo valor diferente do primeiro valor quando oscilações harmônicas não estão presentes em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106.

[025] Na operação da realização, a recepção de sinal de controle 128, que tem o primeiro valor pelo controlador auxiliar 124, permite um fluxo de corrente elétrica da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122 e, desse modo, permite a aplicação de fluxo magnético de correção pelo indutor auxiliar 122 ao energizar o indutor auxiliar 122. Energizar o indutor auxiliar 122 facilita aplicação do fluxo magnético de correção para o indutor 112 para amortecer oscilações harmônicas. A recepção do sinal de controle 128, que tem o segundo valor pelo controlador auxiliar 124, desabilita o fluxo de corrente elétrica da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122 e, desse modo, remove o fluxo magnético de correção pelo indutor auxiliar 122 ao desenergizar o indutor auxiliar 122. Em outras realizações, não mostradas, o sinal de controle 128 contém somente o primeiro valor de dados indicativo de oscilações harmônicas em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Em ainda outras realizações, não mostradas, o sinal de controle 128 está ausente e não contém dados quando oscilações harmônicas estão ausentes em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Em ainda outras realizações, não mostradas, o sinal de controle 128 contém uma faixa de valores de dados variáveis, que não apenas indicam a presença de oscilações harmônicas em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106, mas também quantificam as propriedades das mesmas, por exemplo, para fins de tendências operacionais. Em ainda outras realizações, não mostradas, o controlador auxiliar 124 é configurado para ajustar o fluxo de corrente elétrica da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122, entre uma faixa de valores que inclui 0 amps para permitir a aplicação de uma quantidade de fluxo magnético de correção pelo indutor auxiliar 122, entre uma faixa de valores que inclui 0 weber dependendo de uma intensidade de oscilações harmônicas que exigem fluxo magnético de correção.

[026] Na operação de outras realizações, não mostradas, a fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir uma corrente CA multifásica que inclui, sem limitação, uma corrente CA de primeira fase e uma corrente CA de segunda fase, para uma pluralidade de indutores auxiliares 122, incluindo, sem limitação, um primeiro indutor auxiliar 122 e um segundo indutor auxiliar 122. Em ainda outras realizações, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 recebe uma fase única da CA multifásica, facilitando, desse modo, a alternação de aplicação e remoção de fluxo magnético de correção para o indutor 116 de uma forma multidimensional. O fluxo magnético de correção multidimensional aplicado ao indutor 116 através do indutor auxiliar 120 facilita níveis adicionais de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 100 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Além disso, na operação de outras realizações, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, independentemente, aplicar e remover, respectivamente, o fluxo magnético de correção para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Energizar e desenergizar alternadamente cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 independentemente facilita o ajuste fino da aplicação de fluxo magnético de correção ao indutor 116. Por exemplo, aumentar o fluxo de corrente no primeiro indutor auxiliar 122 em relação ao segundo indutor auxiliar 122 facilita uma aplicação direcional de fluxo magnético de correção para o indutor 1116, incluindo, sem limitação, através de adição e subtração vetorial do fluxo magnético de correção por uma pluralidade de indutores auxiliares 122. Em ainda outras realizações, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 não energiza e desenergiza alternadamente de modo independente, mas em vez disso, energiza e desenergiza alternadamente de modo substancialmente simultâneo, como um conjunto.

[027] Uma direção do fluxo de corrente através do indutor auxiliar 122 facilita a mudança de uma direção de fluxo magnético de correção através do indutor 116 e, assim, adiciona um nível adicional de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 100 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. O isolamento elétrico mencionado anteriormente de conversor auxiliar 118 facilita incorporação e remoção funcional, por exemplo, para fins de instalação e manutenção, do conversor auxiliar 118 no sistema de acionamento da máquina elétrica 100, sem a necessidade de interromper a operação do mesmo.

[028] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um sistema de acionamento da máquina elétrica alternativo 200. O sistema de acionamento da máquina elétrica 200 inclui a fonte de energia 102, pelo menos uma máquina elétrica 104 e pelo menos um eixo 105 acoplado de maneira giratória à máquina elétrica 104. Nessa realização alternativa, a fonte de energia 102 é embutida no gerador de CA trifásico 106. A fonte de energia 102 é acoplada ao primeiro conversor 108 através das linhas de energia trifásicas 109. O primeiro conversor 108, nessa realização alternativa, é embutido no primeiro conversor de fonte de corrente, incluindo, sem limitação, conversor de fonte de CA para corrente CC, isto é, retificador. O sistema de acionamento da máquina elétrica 200 também inclui o motor 110 embutido em um motor de CA trifásico acoplado ao segundo conversor 112 através das linhas de energia trifásicas 109. O segundo conversor 112, nessa realização alternativa, é embutido em um segundo conversor de fonte de corrente que inclui, sem limitação, um conversor de fonte de corrente de CC para CA, isto é, inversor. O sistema de acionamento da máquina elétrica 200 inclui adicionalmente pelo menos uma ligação de CC 114 acoplada ao primeiro conversor 108 e acoplada ao segundo conversor 112 e que se estende entre os mesmos. Nessa realização alternativa, pelo menos um indutor 116 é acoplado em série elétrica com a ligação de CC 114.

[029] O sistema de acionamento da máquina elétrica 200, nessa realização alternativa, inclui pelo menos um conversor auxiliar 202 acoplado eletricamente ao gerador 106 e ao motor 110, ao invés de eletricamente isolado dos mesmos. Nessa realização alternativa, a ligação de CC 114 inclui primeiro o condutor 126 e o segundo condutor 127, e o conversor auxiliar 202 é acoplado eletricamente em paralelo à ligação de CC 114 através de um ramo paralelo 204 próximo ao segundo conversor 112. Em outras realizações alternativas, não mostradas, o conversor auxiliar 202 é acoplado eletricamente em paralelo à ligação de CC 114 através do ramo paralelo 204 próximo ao primeiro conversor 108. Em ainda outras realizações, não mostradas, sistema de acionamento da máquina elétrica 200 inclui uma pluralidade de conversores auxiliares 202, incluindo, sem limitação, um primeiro conversor auxiliar 202 acoplado eletricamente em paralelo à ligação de CC 114 próxima ao primeiro conversor 108 e um segundo conversor auxiliar 202 acoplado eletricamente em paralelo à ligação de CC 114 próxima ao segundo conversor 112. Em ainda outras realizações, não mostradas, o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 inclui pelo menos um conversor auxiliar 202 acoplado eletricamente em paralelo à ligação de CC 114, como descrito acima, e o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 também inclui pelo menos um conversor auxiliar 118 eletricamente isolado da ligação de CC 114, conforme mostrado e descrito acima em referência à Figura 1.

[030] O conversor auxiliar 202 inclui pelo menos uma fonte de alimentação auxiliar 120 e pelo menos um indutor auxiliar 122 acoplado à fonte de alimentação auxiliar 120 e à ligação de CC 114. O indutor auxiliar 122 é também eletromagneticamente acoplado ao indutor 116. Em outras realizações alternativas, não mostradas, o conversor auxiliar 202 inclui uma pluralidade de indutores auxiliares 122, incluindo, sem limitação, pelo menos um primeiro indutor auxiliar 122 e pelo menos um segundo indutor auxiliar 122. Em ainda outras realizações, não mostradas, o conversor auxiliar 202 inclui uma pluralidade de fontes de alimentação auxiliares 120, incluindo, sem limitação, uma primeira fonte de alimentação auxiliar 120 acoplada ao primeiro indutor auxiliar 122 e uma segunda fonte de alimentação auxiliar 120 acoplada ao segundo indutor auxiliar 122. Em ainda outras realizações, não mostradas, a máquina elétrica 200 inclui o controlador auxiliar 124 acoplado à fonte de alimentação auxiliar 120 e pelo menos um sensor 125 acoplado ao controlador auxiliar 124, conforme mostrado e descrito acima em referência à Figura 1.

[031] Durante a operação, nessa realização alternativa, a corrente elétrica transmitida a partir da fonte de energia 102 é recebida pelo primeiro conversor 108, convertida através do mesmo, adicionalmente transmitida no primeiro condutor 126 para o segundo conversor 112, adicionalmente convertida através do mesmo e transmitida ainda adicionalmente para o motor 110, conforme mostrado e descrito acima em referência à Figura 1. O indutor 116 mantém um fluxo magnético durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica 200.

[032] Além disso, durante a operação, pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 é suscetível às oscilações harmônicas durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica 200. As oscilações harmônicas do sistema de acionamento da máquina elétrica 200 incluem oscilações torcionais de pelo menos um dentre eixo 105 e a máquina elétrica 104, incluindo, sem limitação, oscilações torcionais do rotor da máquina elétrica 104, não mostrado. As oscilações harmônicas do sistema de acionamento da máquina elétrica 200 também incluem oscilações laterais de pelo menos um dentre o eixo 105 e a máquina elétrica 104, incluindo, sem limitação, oscilações laterais do rotor da máquina elétrica 104. Durante a operação, é possível que o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 experimente oscilações harmônicas como pelo menos uma dentre oscilações torcionais e oscilações laterais. As características físicas representativas de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 incluem, sem limitação, características físicas como descritas acima em referência à Figura 1, e pelo menos uma dentre uma corrente, tensão e frequência dos mesmos em ramo paralelo 204. O indutor auxiliar 122 é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, fluxo magnético de correção para o indutor 116. A fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir corrente CA para o indutor auxiliar 122, incluindo, sem limitação, uma corrente de CA comutada para induzir um fluxo magnético de correção que varia no tempo através de indutor auxiliar 122. Em outras realizações alternativas, a fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir corrente CC para o indutor auxiliar 122, incluindo, sem limitação, uma corrente de CC comutada para induzir o fluxo magnético de correção que varia no tempo através do indutor auxiliar 122. O fluxo magnético de correção é induzido através de indutor auxiliar 122, quando indutor auxiliar 122 é energizado pela fonte de alimentação auxiliar 120. Quando o indutor auxiliar 122 é energizado, o indutor auxiliar 122 é eletromagneticamente acoplado ao indutor 116.

[033] O fluxo magnético de correção através do indutor auxiliar 122 causa uma perturbação de fluxo magnético, incluindo, sem limitação, uma perturbação que varia no tempo, através do indutor 116. A perturbação de fluxo magnético através do indutor 116 modula, através do mesmo, o fluxo de corrente CC através da ligação de CC 114 do primeiro conversor 108 para o segundo conversor 112. A modulação do fluxo de corrente CC através da ligação de CC 114 através da aplicação e remoção alternativa de fluxo magnético de correção ao indutor 116, alternando-se a energização e desenergização do indutor auxiliar 122, facilita o amortecimento das oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. De modo similar, as oscilações harmônicas que surgem no gerador 106 são impedidas de causar oscilações harmônicas no motor 110 através de aplicação e remoção alternativa do fluxo magnético de correção para o indutor 116, como descrito acima.

[034] Durante a operação dessa realização alternativa, energizar o indutor auxiliar 122 facilita não apenas a aplicação de fluxo magnético de correção para o indutor 112 para amortecer oscilações harmônicas, mas também modula o fluxo de corrente CC através da ligação de CC 114, ao realizar pelo menos uma dentre adição e subtração de uma quantidade de corrente do fluxo de corrente CC na mesma, isto é, através do ramo paralelo 204. Assim, o conversor auxiliar 202 facilita a adição de um nível adicional de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Desabilitar o fluxo de corrente elétrica da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122, isto é, desenergizar o indutor auxiliar 122, remove tanto o fluxo magnético de correção para o indutor 116 quanto um efeito de modulação na corrente que flui através da ligação de CC 114. Em outras realizações alternativas, não mostradas, o conversor auxiliar 202 é configurado, por exemplo, pela inclusão do controlador auxiliar 124, conforme mostrado e descrito na Figura 1, para ajustar o fluxo de corrente elétrica da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122 entre uma faixa de valores que inclui 0 amps para habilitar a aplicação de uma quantidade de pelo menos um de fluxo magnético de correção, e modular a corrente entre uma faixa de valores que inclui 0 weber e 0 amps, respectivamente, dependendo de uma intensidade de oscilações harmônicas que exige fluxo magnético de correção e corrente de modulação, respectivamente.

[035] Durante a operação de outras realizações alternativas, não mostradas, a fonte de alimentação auxiliar 120 é configurada para transmitir uma corrente CA multifásica que inclui, sem limitação, uma corrente CA de primeira fase e uma corrente CA de segunda fase, para uma pluralidade de indutores auxiliares 122, incluindo, sem limitação, um primeiro indutor auxiliar 122 e um segundo indutor auxiliar 122. Em ainda outras realizações alternativas, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 recebe uma fase única da CA multifásica, facilitando, desse modo, a alternação de aplicação e remoção de fluxo magnético de correção para o indutor 116 de forma multidimensional. O fluxo magnético de correção multidimensional aplicado ao indutor 116 através do indutor auxiliar 120 facilita níveis adicionais de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. De modo similar, a inclusão de uma pluralidade de pelo menos uma de fontes de alimentação auxiliares 120 e indutores auxiliares 122 no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 facilita pelo menos uma de adição e subtração da corrente, respectivamente, para a ligação de CC 114, e a partir da mesma, em pelo menos uma dentre uma base de localização, um base direcional e uma base de magnitude, fornecendo, desse modo, níveis ainda adicionais de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106.

[036] Durante a operação ainda de outras realizações alternativas, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, independentemente, aplicar e remover, respectivamente, o fluxo magnético de correção para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. Energizar e desenergizar alternadamente cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 independentemente facilita o ajuste fino da aplicação de fluxo magnético de correção ao indutor 116, por exemplo, como descritas acima em referência à Figura 1. Adicionalmente, energizar e desenergizar alternadamente cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 independentemente facilita o ajuste fino da aplicação da corrente de modulação mencionada anteriormente à ligação de CC 114. Em ainda outras realizações alternativas, não mostradas, cada indutor auxiliar 122 da pluralidade de indutores auxiliares 122 não energiza e desenergiza alternadamente do modo independente, mas em vez disso, energiza e desenergiza alternadamente de modo substancialmente simultâneo, como um conjunto.

[037] Uma direção do fluxo de corrente através do indutor auxiliar 122 facilita a mudança de uma direção de fluxo magnético de correção através do indutor 116 e, assim, adiciona um nível adicional de controle no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106. De modo similar, nessa realização alternativa, uma direção do fluxo de corrente através do indutor auxiliar 122 facilita adicionalmente a mudança de uma direção da corrente de modulação mencionada anteriormente à ligação de CC 114, para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106.

[038] A Figura 3 é um diagrama esquemático de uma fonte de alimentação auxiliar 120 que pode ser usada no sistema de acionamento da máquina elétrica 100 e no sistema de acionamento da máquina elétrica 200 mostrados nas Figuras 1 e 2, respectivamente. Na realização, uma fonte de tensão auxiliar 302 é acoplada eletricamente em paralelo a um capacitor 304, e uma pluralidade de dispositivos de comutação é acoplada eletricamente em paralelo à fonte de tensão auxiliar 302. Em outras realizações, não mostradas, a fonte de alimentação auxiliar 120 não inclui o capacitor 304. Um primeiro dispositivo de comutação 306 é acoplado em série elétrica a um segundo dispositivo de comutação 308, e tanto o primeiro dispositivo de comutação 306 quanto o segundo dispositivo de comutação 308 são adicionalmente acoplados eletricamente em paralelo à fonte de tensão auxiliar 302. Um terceiro dispositivo de comutação 310 é acoplado em série elétrica a um quarto dispositivo de comutação 312, e tanto o terceiro dispositivo de comutação 310 quanto o quarto dispositivo de comutação 312 são adicionalmente acoplados eletricamente em paralelo à fonte de tensão auxiliar 302. Um diodo antiparalelo 314 é acoplado em paralelo ao longo de um par de terminais de cada um dentre o primeiro dispositivo de comutação 306, o segundo dispositivo de comutação 308, o terceiro dispositivo de comutação 310 e o quarto dispositivo de comutação 312. Em outras realizações, não mostradas, o diodo antiparalelo 314 não é acoplado a pelo menos um dentre o primeiro dispositivo de comutação 306, o segundo dispositivo de comutação 308, o terceiro dispositivo de comutação 310 e o quarto dispositivo de comutação 312.

[039] Durante a operação, na realização, a fonte de tensão auxiliar 302 é embutida em uma fonte de tensão de CC configurada para induzir uma tensão auxiliar, isto é, Vaux, ao longo de seu par de terminais. Uma comutação controlada de pelo menos um dentre o primeiro dispositivo de comutação 306, o segundo dispositivo de comutação 308, o terceiro dispositivo de comutação 310 e o quarto dispositivo de comutação 312 induz uma tensão de saída, isto é, vper, ao longo do par de terminais do segundo dispositivo de comutação 308. Em outras realizações, não mostradas, vper é induzido ao longo do par de terminais do primeiro dispositivo de comutação 306, ao invés de do segundo dispositivo de comutação 308. vper é embutido em um sinal de tensão de saída variável no tempo, incluindo, sem limitação, um sinal de CA. vper induz iper, isto é, a corrente transmitida a pelo menos um indutor auxiliar 122, conforme mostrado e descrito acima em referência à Figuras 1 e 2.

[040] A Figura 4 é uma representação gráfica, isto é, um gráfico 400, da operação de pelo menos um dentre o sistema de acionamento da máquina elétrica 100, o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 e a fonte de alimentação auxiliar 120 mostrados nas Figuras 1, 2 e 3,respectivamente. Na realização, uma forma de onda 402 representa valores de tensão plotados de tensão de saída do primeiro conversor 404, isto é, vrec, versus tempo em segundos. A forma de onda 402 também representa valores de tensão plotados da tensão de entrada do segundo conversor 406, isto é, vinv, versus tempo. Uma forma de onda 408 representa valores de corrente plotados em amps de uma corrente da ligação de CC 410, isto é, ip, versus tempo em segundos. Uma forma de onda 412 representa valores de corrente plotados, em amps versus tempo em segundos, de uma corrente CA de primeira fase 414, uma corrente CA de segunda fase 416 e uma terceira corrente CA de fase 418 transmitida do segundo conversor 112 para o motor 110 nas linhas de energia trifásicas 109.

[041] Uma forma de onda 420, na realização, representa valores de corrente plotados em amps de uma corrente do conversor auxiliar 422, isto é, iper, versus tempo em segundos. Uma forma de onda 424 representa valores de tensão plotados de uma tensão do conversor auxiliar 426, isto é, vper, versus tempo em segundos. Uma forma de onda 428 representa valores de potência plotados em megawatts de uma potência instantânea do conversor auxiliar 430, isto é, Pper = iper * vper, versus tempo em segundos. Uma forma de onda 432 representa valores de tensão plotados de uma tensão do indutor auxiliar 434, isto é, vLaux, versus tempo em segundos.

[042] Uma forma de onda 408, na realização, representa a corrente da ligação de CC 410 em um estado estável a aproximadamente 2.900 amps a partir do início da operação no instante 2,980 segundos até aproximadamente 3,000 segundos. De modo similar, entre os instantes 2,890 segundos e 3,000 segundos, a potência instantânea do conversor auxiliar 430 é 0 watts e o indutor auxiliar 122 é desenergizado. De modo semelhante, entre os instantes 2,890 segundos e 3,000 segundos, a corrente do conversor auxiliar 422 e a tensão do indutor auxiliar 434 estão em valores de estado estável de 0 amps e 3.000 volts, respectivamente.

[043] No instante 3,000 segundos, na realização, as oscilações harmônicas em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 são introduzidas, e indutor auxiliar 122 é energizado por uma corrente CA transmitida da fonte de alimentação auxiliar 120 para o indutor auxiliar 122, conforme mostrado na forma de onda 420. Em resposta a uma tensão de CA induzida pela fonte de alimentação auxiliar 120, uma tensão variável ao longo dos terminais de indutor auxiliar 122 é induzida, conforme mostrado na forma de onda 432. A tensão variável no tempo do indutor auxiliar 434 perturba o fluxo magnético mantido através do indutor 116, e modula a corrente da ligação de CC 410 de uma maneira variante no tempo, conforme mostrado na forma de onda 408.

[044] Aproximadamente no instante 3,055 segundos, na realização, as oscilações harmônicas em pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 são eliminadas por conta do fluxo magnético de correção fornecido pelo indutor auxiliar 122 entre os instantes 3,000 e 3,055 segundos. Após 3,055 segundos, na realização, valores de estado estável de introdução de oscilações pré-harmônicas da corrente da ligação de CC 410, corrente do conversor auxiliar 422, potência instantânea do conversor auxiliar 430 e tensão do indutor auxiliar 434 retornam, conforme mostrado na forma de onda 408, a forma de onda 420, a forma de onda 428 e a forma de onda 432, respectivamente. Ao longo de todo o tempo de operação, na realização, a forma de onda 402 e a forma de onda 412 permanecem substancialmente constante, apesar da introdução de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106 entre os instantes 3,000 e 3,055 segundos. Portanto, na realização, energizar e desenergizar alternadamente o indutor auxiliar 122 para, alternadamente, aplicar e remover o fluxo magnético de correção através do indutor auxiliar 122, amortece eficientemente as oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o motor 110 e o gerador 106, conforme mostrado e descrito acima em referência às Figuras 1 e 2.

[045] A Figura 5 é um diagrama de fluxo de um método 500 de amortecimento de oscilações harmônicas de um sistema de acionamento de máquina elétrica, que pode ser usado com o sistema de acionamento da máquina elétrica 100 e o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 mostrados nas Figuras 1 e 2, respectivamente. Em referência às Figuras 1 a 5, o método 500 inclui detectar 502, através do sensor 125 acoplado a pelo menos um dentre o sistema de acionamento da máquina elétrica 100 e o sistema de acionamento da máquina elétrica 200, uma característica física de pelo menos um dentre o sistema de acionamento da máquina elétrica 100 e o sistema de acionamento da máquina elétrica 200 representativos de oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo 105 e a máquina elétrica 104. O método 500 também inclui determinar 504, através dos dados transmitidos pelo sensor 125, uma presença de oscilações harmônicas. O método 500 inclui adicionalmente energizar 506 o indutor auxiliar 122 para aplicar um fluxo magnético de correção ao indutor 116, para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo 105 e a máquina elétrica 104.

[046] Os conversores de energia auxiliares descritos acima para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas e sistemas associados e métodos reduzem interações torcionais sub-síncronas (SSTIs) de eixos e máquinas giratórias, que incluem máquinas elétricas em trens de equipamentos giratórios. As realizações descritas acima também atenuam efeitos indesejáveis de SSTIs e torques aberrantes que surgem a partir dos mesmos em sistemas de turbomáquinas. As realizações descritas acima reduzem adicionalmente torque desequilíbrios em máquinas elétricas implementadas em sistemas de turbomáquinas. Os conversores de energia auxiliares descritos acima para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas e sistemas associados e métodos também reduzem custos operacionais e de manutenção e aumentam a eficiência operacional de sistemas de turbomáquinas. As realizações descritas acima fornecem adicionalmente dispositivos, sistemas e métodos de atenuação de SSTI menos complexos e mais baratos que são mais fáceis de operar e integrar em projetos de usinas existentes. As realizações descritas acima também permitem a instalação e manutenção de dispositivos e sistemas de atenuação de SSTI sem desligar operações do sistema de turbomáquinas.

[047] Um efeito técnico dos conversores de energia auxiliares descritos acima para redução de oscilações harmônicas em máquinas elétricas e sistemas associados e métodos inclui pelo menos um dos seguintes: (a) reduzir SSTIs de eixos e máquinas giratórias que incluem máquinas elétricas em trens de equipamentos giratórios; (b) atenuar efeitos indesejáveis de SSTIs e torques aberrantes que surgem a partir dos mesmos em sistemas de turbomáquinas; (c) reduzir desequilíbrios de torque em máquinas elétricas implementadas em sistemas de turbomáquinas; (d) reduzir custos operacionais e de manutenção e aumentar a eficiência operacional de sistemas de turbomáquinas; (e) fornecer dispositivos, sistemas e métodos de atenuação de SSTI menos complexos e mais baratos que são mais fáceis de operar e integrar nos projetos de usinas existentes; e (f) permitir a instalação e manutenção de dispositivos e sistemas de atenuação de SSTI sem desligar as operações do sistema de turbomáquinas.

[048] Embora funções específicas de várias realizações da invenção possam ser mostradas em alguns desenhos e não em outros, isso é apenas por conveniência. De acordo com os princípios da invenção, qualquer função de um desenho pode ser referenciada e/ou reivindicada em combinação com qualquer função de qualquer outro desenho.

[049] Algumas realizações envolvem o uso de um ou mais dispositivos eletrônicos ou de computação. Tais dispositivos geralmente incluem um processador, dispositivo de processamento ou controlador, como uma unidade de processamento central (CPU) de propósito geral, uma unidade de processamento de gráficos (GPU), um microcontrolador, um processador de computador de configuração de instruções reduzida (RISC), um aplicativo específico integrado circuito (ASIC), um circuito lógico programável (PLC), uma matriz de portas programável de campo (FPGA), um dispositivo de processamento de sinal digital (DSP) e/ou qualquer outro circuito ou dispositivo de processamento capaz de executar as funções descritas no presente documento. Os métodos descritos no presente documento podem ser codificados como instruções executáveis incorporadas em um meio legível por computador, incluindo, sem limitação, um dispositivo de armazenamento e/ou um dispositivo de memória. Tais instruções, quando executadas por um dispositivo de processamento, fazem com que o dispositivo de processamento realize uma porção dos métodos descritos no presente documento. Os exemplos acima são apenas e, portanto, não se destinam a limitar de forma alguma a definição e/ou o significado do termo processador e dispositivo de processamento.

[050] Esta descrição usa exemplos para revelar as realizações, incluindo o melhor modo e também para habilitar qualquer técnico no assunto as realizações, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos técnicos no assunto. Tais outros exemplos destinam-se a estarem dentro do escopo das reivindicações se tiverem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.LISTA DE PARTES

Claims

1. CONVERSOR DE ENERGIA (118) PARA UM SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200) que inclui uma fonte de energia (102) e uma máquina elétrica (104) que inclui um eixo (105), sendo que o conversor de energia (118) compreende: um primeiro conversor (108) acoplado à fonte de energia (102); um segundo conversor (112) acoplado à máquina elétrica (104); e pelo menos uma ligação de corrente contínua (CC) (114) acoplada ao primeiro conversor (108) e acoplada ao segundo conversor (112) e que se estende entre os mesmos, sendo que a pelo menos uma ligação de CC (114) compreende pelo menos um indutor (116) configurado para manter um fluxo magnético durante a operação do sistema de acionamento da máquina elétrica (100, 200); caracterizado por, pelo menos um conversor auxiliar (118) eletricamente isolado da fonte de energia (102) e da máquina elétrica (104), sendo que o pelo menos um conversor auxiliar (118) compreende: uma fonte de alimentação auxiliar (120); e pelo menos um indutor auxiliar (122) acoplado à fonte de alimentação auxiliar (120) e eletromagneticamente acoplado ao pelo menos um indutor (116), em que o pelo menos um indutor auxiliar (122) é configurado para, alternadamente, energizar e desenergizar para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, um fluxo magnético de correção ao pelo menos um indutor (116) para amortecer oscilações harmônicas de pelo menos um dentre o eixo (105) e a máquina elétrica (104).

2. CONVERSOR DE ENERGIA (118), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fonte de alimentação auxiliar (120) ser configurada para alimentar o pelo menos um indutor auxiliar (122) com uma corrente alternada (CA) para, alternadamente, aplicar e remover, respectivamente, o fluxo magnético de correção através de uma perturbação do fluxo magnético.

3. CONVERSOR DE ENERGIA (118), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de indutores auxiliares (122) que compreende o pelo menos um indutor auxiliar (122), sendo que a pluralidade de indutores auxiliares (122) compreende adicionalmente pelo menos um primeiro indutor auxiliar e pelo menos um segundo indutor auxiliar, em que a fonte de alimentação auxiliar (120) é adicionalmente configurada para alimentar uma corrente CA multifásica que inclui uma corrente CA de primeira fase transmitida para o primeiro indutor auxiliar e uma corrente CA de segunda fase transmitida para o segundo indutor auxiliar.

4. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), compreendendo: uma fonte de energia (102); pelo menos uma máquina elétrica (104) que compreende um eixo (105); e um conversor de energia (118) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

5. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo o pelo menos um indutor auxiliar (122) ser acoplado eletricamente em paralelo à pelo menos uma ligação de CC (114).

6. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo o pelo menos um conversor auxiliar (118) ser, ainda, eletricamente isolado da pelo menos uma ligação de CC (114).

7. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo o pelo menos um conversor auxiliar (118) ser acoplado eletricamente a fonte de energia (102) e a pelo menos uma máquina elétrica (104), sendo que o pelo menos um conversor auxiliar (118) é acoplado eletricamente em paralelo à pelo menos uma ligação de CC (114) próximo de pelo menos um dentre: o primeiro conversor (108); e o segundo conversor (112).

8. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de conversores auxiliares (118) compreendendo o pelo menos um conversor auxiliar (118), sendo que a pluralidade de conversores auxiliares (118) compreende adicionalmente: pelo menos um primeiro conversor auxiliar isolado eletricamente da pelo menos uma ligação de CC (114); pelo menos um segundo conversor auxiliar acoplado eletricamente em paralelo à pelo menos uma ligação de CC (114) próximo de pelo menos um dentre: o primeiro conversor (108); e o segundo conversor (112).

9. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de máquinas elétricas (104) que compreende a pelo menos uma máquina elétrica (104), sendo que a pluralidade de máquinas elétricas (104) compreende adicionalmente: pelo menos um gerador (106) acoplado ao primeiro conversor (108), sendo que o pelo menos um gerador (106) é configurado como a fonte de energia (102); e pelo menos um motor (110) acoplado ao segundo conversor (112).

10. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por: a fonte de energia (102) compreender uma fonte de energia de corrente alternada (CA) (102); e o primeiro conversor (108) compreender um conversor de CA para CC (108).

11. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo primeiro conversor (108) compreender um primeiro conversor de fonte de corrente.

12. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo segundo conversor (112) compreender um segundo conversor de fonte de corrente.

13. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por: a pelo menos uma máquina elétrica (104) compreender pelo menos um motor de CA (110); e o segundo conversor (112) compreende um conversor de CC para CA.

14. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente: um controlador auxiliar (124) acoplado à fonte de alimentação auxiliar (120); e pelo menos um sensor (125) acoplado ao controlador auxiliar (124), sendo que o sensor (125) é configurado para detectar uma característica física do sistema de acionamento da máquina elétrica (100, 200) representativa de oscilações harmônicas e transmitir um sinal de controle (128) para o controlador auxiliar (124) para, alternadamente, aplicar e remover o fluxo magnético de correção ao pelo menos um indutor (116) através do indutor auxiliar (122), em que o pelo menos um sensor (125) é adicionalmente acoplado a pelo menos um dentre: a fonte de energia (102); a pelo menos uma máquina elétrica (104); o primeiro conversor (108); o segundo conversor (112); e a pelo menos uma ligação de CC (114).

15. SISTEMA DE ACIONAMENTO DA MÁQUINA ELÉTRICA (100, 200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelas oscilações harmônicas incluírem pelo menos uma dentre: oscilações torcionais de pelo menos um dentre o eixo (105) e a pelo menos uma máquina elétrica (104); e oscilações laterais de pelo menos um dentre o eixo (105) e a pelo menos uma máquina elétrica (104).