1(1) L2EP Lille, , 8 Bd Louis XIV, 59046 Lille

Navire à propulsion électrique

Master ProGR2E

E. Semail1

Modélisation et commande des systèmes énergétiques

Version 2008-2009

1

2

Navire

à propulsion électrique

Un système complexe

à couplages mécaniques et électriques multiples

pour

OPTIMISER

les ressources

d’un système embarqué.

De l’électrique pour la souplesse de gestion

(Accès à l ’Intelligence du Silicium)

3

Des chiffres!! Alstom

4 PODS

Que

enm

ary

II 2004

1990

Extrait de documents Alstom, millennium%20series.pdf

Un tour d’horizon

4

Des chiffres!! Alstom

3 propulseurs de 2,35MW

2 POD de 19.5 MW

2 Turbines à gaz de 25 MW

1 turbine à vapeur de…

60 MW installé électrique

4 PODS

Que

enm

ary

II 2004

Un tour d’horizon

5

Extrait de document ABB

Un tour d’horizon

6

Diesels

Alternateurs

Modulateurs/armoires/ transfo

Une configuration à POD….ABB

Extrait de document ABB

Un tour d’horizon

7

Un tour d’horizon

8

ABB_azipod_n°3_1999_FRA

Un tour d’horizon

9

Sur le même thème par Siemens

Meilleure efficacitéhydrodynamique

Extrait de document Siemens

Un tour d’horizon

10

Structure de commande « classique » pour un POD

7J= Vnavire/ 2 π Ω D , D: diamètre hélice

Anti-patinage (ABS)

Eolienne

Induction

Un tour d’horizon

11

ABBreview+No+1+2000

Un tour d’horizon

12

Redondance - Fiabilité-

Mutualisation- Couplage

13

Un réseau simple…petite puissanceExtrait d’azipod.pdf, Project Guide for Compact Azipod Propulsion Systems

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

14

The Contra Rotating Propeller (CRP) Concept with a Podded Drive, Anders Backlund and Jukka Kuuskoski, (ABB Pod Oy)

MotorShip032000_paper_final.pdf

Machine hexaphasée

Un peu plus de redondance

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

15

Issu de l’article Mains Power Quality of Ships with Electrical Drives Simulations and Measurements de Stefan Iden

Wolfgang Rzadki, SIEMENS AG, D ship_PP00099.pdf, EPE2001 Graz, Grand Princess

De nombreuses redondances: couplages amont - aval

Puissance de court-circuit 520MVA

Puissance installée: 67.2 MW

(Moteurs 21 MW, 3kV, 150 tr/mn)

6 alternateurs/diesel de 11,2MW

13 MW éclairage et air

conditionné

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

16

Issu de l’article Mains Power Quality of Ships with Electrical Drives Simulations and Measurements de Stefan Iden

Wolfgang Rzadki, SIEMENS AG, D ship_PP00099.pdf, EPE2001 Graz, Grand Princess

De nombreuses redondances: couplages amont - aval

Puissance de court-circuit 520MVA

Puissance installée: 67.2 MW

(Moteurs 21 MW, 3kV, 150 tr/mn)

6 alternateurs/diesel de 11,2MW

13 MW éclairage et air

conditionné

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

17

Redondance par couplage aval mécanique par réducteur

Extrait_ abb_simulation.pdf

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

18 Extrait de Cours Usnavy_ch8.pdf

Comparatif structure traditionnelle/structure Integrated Power SystemMise en commun de ressources: Couplage

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

19

The Contra Rotating Propeller (CRP) Concept with a Podded Drive, Anders Backlund and Jukka Kuuskoski, (ABB Pod Oy)

MotorShip032000_paper_final.pdf; Autres systèmes de propulsion avec répartition différentes des puissances

Autres systèmes de propulsion avec répartition différentes des puissances

Gouvernail

Gouvernail- propulseur

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

20 Extrait de Cours Usnavy_ch8.pdf

Ressources partagées:

bus…de découplage DC; fiabilité/redondance

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

21

Plateforme pétrolière avec positionnement dynamique: commande synchrone des différentes hélices

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

22

Redonner une jeunesse…booster

ABB_marine_03_1997_fra

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

23

Lifting par Couplage mécanique aval ABB_marine_03_1997_fra

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

24ABB_marine_03_1997_fra

La souplesse et la rapidité de l’électrique pour épauler le

diesel … HYBRIDE

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

25

Extrait de document Siemens

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

26

Pour un meilleur rendement

Extrait de document ABB

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

27

Couplages amont/aval surtout électriques

mais aussi mécaniques

(plusieurs d’hélices, réducteur)

POUR:

• Plus de fiabilité (plusieurs générateurs, moteurs polyphasés,…)

• Plus de souplesse et de manoeuvrabilité (POD, contraPOD)

• Plus de rendement ??? (plusieurs hélices: meilleure couplage mécanique/mécanique (des fluides))

• Pour réduire les perturbations harmoniques (conduites): transformateurs àplusieurs secondaires (LCI) ou découplage par la commande (VSI-PWM)

• Pour un « lifting »

Résumé

Redondance - Fiabilité- Mutualisation- Couplage

28

Réseau:

Adaptation offre/demande

Réseau faible:

Pollution harmonique conduite

29

Pour moins de pollution électrique conduite

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

30

ABB Review Article Issue-No: 6/98

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

31

LCI …

triphasé …

Hexaphasée

PWM-VSI …triphasé …hexaphasée

Extrait de cours NTNU

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

32

Contrôle d’un alternateur

Extrait de cours NTNU

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

33

Différentes configurations…différentes stratégies

Extrait de cours NTNU

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

34

Différentes configurations…différentes stratégies

Extrait de cours NTNU

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

35 Contrôle Multi-machinesExtrait de cours NTNU

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite

36

Gestion du réseau…

Gestion des couplages énergétiques

Résumé

Modélisation orientée « Couplage énergétique »

Adaptation offre/demande. Pollution harmonique conduite