ANÁLISE DA QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA DO NAVIO DA MARINHA DO BRASIL (CORVETA CLASSE BARROSO – V34) E MÉTODOS DE MITIGAÇÃO BASEADOS EM FILTROS ATIVOS

Esta pesquisa, realizada por meio de uma metodologia quase-experimental, tem como objetivo principal avaliar a qualidade da energia elétrica fornecida pelos Grupos Geradores instalados a bordo do Navio da Marinha do Brasil, denominado Corveta “Barroso”, a fim de propor soluções viáveis que possam contribuir para mitigar os efeitos indesejados causados pela instabilidade de tensão, corrente, frequência, fator de potência e injeção excessiva de componentes harmônicas nos sistemas de geração e distribuição do Navio. Com a finalidade de mitigar as distorções harmônicas no sistema elétrico de bordo e, consequentemente, compensar as distorções de corrente, a potência reativa e os desbalanços de corrente, decorrentes de cargas não lineares e, em particular, dos equipamentos mais críticos embarcados, tais como: Retificadores de 24 Vcc; Cargas Especiais (por exemplo, computadores, sensores, armamentos e radar); e Unidades Resfriadoras de Água (URA), foi proposta a implementação de um Filtro Ativo de Potência do tipo Paralelo (Shunt Active Power Filter – SAPF), baseado na Teoria da Potência Reativa Instantânea, conhecida também como IRP p-q (Instantaneous Reactive Power p-q), visto que, ao simular os sistemas de geração e distribuição no Simulink – ferramenta do MATLAB utilizada para simulação, modelagem e análise de sistemas dinâmicos –, verificou-se que as Distorções Harmônicas Totais de Corrente (DHTI ) foram mais significativas, quando comparadas com as Distorções Harmônicas Totais de Tensão (DHTV), ou seja, antes da atuação do SAPF, as DHTI e DHTv apresentaram valores iguais a 25,58 e 1,33%, respectivamente, enquanto, após a inclusão do referido filtro, tais resultados ficaram em torno de 0,50 e 0,02%, simultaneamente. Ao ser implementado o SAPF no sistema, observou-se que a eficiência, calculada a partir da razão entre o módulo da tensão de saída (Vo) e o módulo da tensão de entrada (Vi), não foi comprometida e se manteve, praticamente, constante (Vo/Vi = 436,01Ú450 = 0,9689 ou 96,89%), em relação ao valor encontrado sem a presença do filtro (Vo/Vi = 434,49Ú450 = 0,9655 ou 96,55%) e, sendo assim, houve um acréscimo de apenas 0,34% (diferença entre 96,89% e 96,55%). Após a atuação do filtro, o Fator de Potência Verdadeiro (FPV) do sistema também foi corrigido, de 0,80 para 0,97, resultando em uma melhoria de 21,25%. Considerando o SAPF operando na faixa de frequência compreendida entre 60 e 1.140 Hz (ou 1 ≤ h ≤ 19), a Distorção de Demanda Total (DDT) do sistema foi reduzida de 25,58% para 0,51%.This research, carried out through a quasi-experimental methodology, has as its main objective to evaluate the quality of electrical energy supplied by the generator sets installed on board the Brazilian Navy ship, called Corvette “Barroso”, to propose viable solutions that can contribute to mitigate the unwanted effects caused by the instability of voltage, current, frequency, power factor and excessive injection of harmonic components in the Ship's generation, and distribution systems. In order to mitigate harmonic distortions in the on-board electrical system and, consequently, compensate for current distortions, reactive power, and current imbalances, resulting from non-linear loads and, in particular, from the most critical equipment embarked, such as: 24 Vdc rectifiers; Special Payloads (e.g. computers, sensors, weapons and radar); and Water Cooling Units (WCU), it was proposed to implement a Parallel-type Active Power Filter (Shunt Active Power Filter – SAPF), based on the Instantaneous Reactive Power Theory, also known as IRP p-q Instantaneous Reactive Power p-q), since, when simulating the generation and distribution systems in Simulink - MATLAB tool used for simulation, modeling and analysis of dynamic systems –, it was found that the Current Total Harmonic Distortions (THDI ) were more significant when compared with the Voltage Total Harmonic Distortions (THDV), that is, before the SAPF action, the THDI and THDV presented values equal to 25.58 and 1.33%, respectively, while after the inclusion of the aforementioned filter, such results were around 0.50 and 0.02%, simultaneously. When implementing the SAPF in the system, it was observed that the efficiency, calculated from the ratio between the output voltage module (Vo) and the input voltage module (Vi), was not compromised and remained practically constant. (Vo/Vi = 436.01Ú450 = 0.9689 or 96.89%), in relation to the value found without the presence of the filter (Vo/Vi = 434.49Ú450 = 0.9655 or 96.55%) and, therefore, there was an increase of only 0.34% (difference between 96.89% and 96.55%). After the filter actuation, the True Power Factor (PFV) of the system was also corrected, from 0.80 to 0.97, increasing by 21.25%. Considering the SAPF operating in the frequency range comprised between 60 and 1,140 Hz (or harmonicorder between 1 ≤ h ≤ 19), the Total Demand Distortion (TDD) of the system was reduced from 25.58% to 0.51%.170 p