Frequentieregelaars direct op het boordnet

Bakker fregat IndonesiëDamen Schelde Naval Shipbuilding in Vlissingen heeft twee geleide wapen fregatten geleverd aan de Indonesische marine. Bakker Sliedrecht heeft de frequentieregelaars van het aandrijfsysteem rechtstreeks aangesloten op het boordnet, met inachtneming van de EMC-voorschriften.

De opdracht voor de bouw van de schepen werd verleend aan Damen Schelde Naval Shipbuilding. Volgens het van deze onderneming bekende concept werden de schepen opgebouwd uit duidelijk afgebakende segmenten die op verschillende locaties wereldwijd werden geproduceerd.

Uiteindelijk werden de schepen op een Indonesische werf samengebouwd. De hoofdaandrijving van de fregatten bestaat uit twee hoofdschroeven die óf direct mechanisch door twee dieselmotoren óf elektrisch worden aangedreven.

Eilandbedrijf

Schepen hebben gesloten elektriciteitsvoorziening die niet is verbonden met een ander elektriciteitsnet. Een verstoring op het boordnet wordt dus niet gedempt of gefilterd maar werkt door op het gehele schip en alleen op het schip. Damen Schelde wilde van de transformator af omdat die zwaar en volumineus is en een relatief beperkte functionaliteit heeft.

De scheepsbouwer benaderde Bakker Sliedrecht voor de engineering en bouw van de elektrische aandrijving. De scheepsbouwer was op zoek naar een elektrisch aandrijfsysteem dat gezien de beschikbare ruimte compacter was dan bestaande systemen. Na de nodige overwegingen werk gekozen voor een Active Front End, die compacter is dan een transformator maar andere uitdagingen met zich meebrengt.

Hogere harmonischen

Het weglaten van de transformator, om de frequentiegeregelde motoren galvanisch te scheiden van het boordnet, heeft nogal wat consequenties. Aan boord bevindt zich veel apparatuur die gevoelig is voor verstoringen op het boordnet. Hierdoor waren de eisen aan de demping van verstoringen hoog.

Damen Schelde heeft na het nodige overleg een pakket eisen neergelegd, waarbij vooral voor de frequenties van 9 kHz tot 500 kHz hoge eisen worden gesteld aan de common mode demping. Het gaat hierbij om geleide emissie die de regelaar uitzendt.

Hoge frequenties zorgen bij frequentiegeregelde aandrijvingen vooral aan de voedingszijde voor problemen. Deze worden zowel door de regelaar als de bekabeling als de motor veroorzaakt. Het doel van Bakker Sliedrecht bij het ontwerpen van het aandrijfconcept was, om van motor, kabel en frequentieregelaar één geheel te maken. Door een gedefinieerd pad voor de hoogfrequente stromen te creëren ‑ en deze stromen nemen niet altijd hetzelfde pad als de hoofdstroomkabel – wordt de verstorende invloed beperkt.

Om er voor te zorgen dat een afgebakend geheel van regelaar, bekabeling en motor wordt gecreëerd, is aan de voorzijde van de regelaar een capacitieve koppeling met de aarde gemaakt, zodat de hoogfrequente stromen een retourpad hebben. Ook heeft Bakker Sliedrecht een impedantie (frequentieafhankelijke weerstand, bestaande uit spoelen en condensatoren) naar het net gecreëerd. Zou zich ergens in het voedingsnet een capacitieve koppeling voordoen, dan wordt die verstoring gesmoord door deze impedantie.

Het volledig artikel vindt u in  Aandrijftechniek van september 2018.