Controle de conversor multinível modular para acionamento de um sistema de propulsão naval baseado em motor síncrono de ímãs permanentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Américo Zille Gabriel de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15220
Resumo: Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle para um conversor multinível modular usado no acionamento de um sistema de propulsão naval baseado em motor síncrono de ímãs permanentes. Inicialmente é feita uma revisão das principais arquiteturas de distribuição de energia elétrica em corrente alternada e corrente contínua para aplicações navais. O modelo matemático do conversor multinível modular é apresentado, bem como as estratégias de controle para a supressão das correntes circulantes e balanço da energia entre braços do conversor. Adicionalmente, é mostrado o algorítimo usado para equalizar as tensões cc dos submódulos do conversor. Em seguida são apresentados os modelos dinâmicos do conjunto motor-hélice e discutida sua estratégia de controle de velocidade do motor de ímãs permanentes usado para acionar o hélice. Embora o sistema de propulsão seja acionado com velocidade variável, todos os controladores são projetados no referencial de coordenadas síncrono. Resultados de simulações digitais obtidos com o programa PSIM são utilizados para validar a modelagem e as estratégias de controle implementadas para diferentes condições de operação do sistema.
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O modelo matemático do conversor multinível modular é apresentado, bem como as estratégias de controle para a supressão das correntes circulantes e balanço da energia entre braços do conversor. Adicionalmente, é mostrado o algorítimo usado para equalizar as tensões cc dos submódulos do conversor. Em seguida são apresentados os modelos dinâmicos do conjunto motor-hélice e discutida sua estratégia de controle de velocidade do motor de ímãs permanentes usado para acionar o hélice. Embora o sistema de propulsão seja acionado com velocidade variável, todos os controladores são projetados no referencial de coordenadas síncrono. Resultados de simulações digitais obtidos com o programa PSIM são utilizados para validar a modelagem e as estratégias de controle implementadas para diferentes condições de operação do sistema.This work presents a control strategy for a modular multilevel converter used to drive a marine propulsion system based on a permanent magnet synchronous motor. Initially, a review of the main architectures of electrical energy distribution in alternating current and direct current for naval applications is made. The mathematical model of the modular multilevel converter is presented, as well as the control strategies for the suppression of circulating currents and energy balance between converter arms. Additionally, the algorithm used to equalize the dc voltages of the submodules of the converter is shown. Next, the dynamic models of the motor-propeller set are presented and its strategy for controlling the speed of the permanent magnet motor used to drive the propeller is discussed. Altough the propulsion system is driven with variable speed, all controllers are designed in the synchronous coordinate frame. Results of digital simulations obtained with the PSIM program are used to validate the modeling and control strategies implemented for dierent operating conditions of the systemporUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAConversor multinível modularAcionamento de velocidade variávelMotor síncrono de ímãs permanentesModular multilevel converterAdjustable speed drivePermanent magnet synchronous motorControle de conversor multinível modular para acionamento de um sistema de propulsão naval baseado em motor síncrono de ímãs permanentesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFORIGINALamericozillegabrieldealmeida.pdfamericozillegabrieldealmeida.pdfapplication/pdf9767995https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15220/1/americozillegabrieldealmeida.pdf45a58b1e214195fb7e044f45cc98d112MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15220/2/license_rdfc4c98de35c20c53220c07884f4def27cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15220/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53TEXTamericozillegabrieldealmeida.pdf.txtamericozillegabrieldealmeida.pdf.txtExtracted texttext/plain181406https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15220/4/americozillegabrieldealmeida.pdf.txt45c57a73aae2788ea783f900c682938cMD54THUMBNAILamericozillegabrieldealmeida.pdf.jpgamericozillegabrieldealmeida.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1192https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15220/5/americozillegabrieldealmeida.pdf.jpgd5667af85b79689aa27e9df6b28ce5f4MD55ufjf/152202023-03-23 03:10:22.131oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-03-23T06:10:22Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false
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