Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-11T14:02:57Z No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:37:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A penetração de parques eólicos nos sistemas elétricos de potência tem apresentado um grande crescimento no Brasil e no mundo devido à disponibilidade da matéria prima, os ventos, e à necessidade de reformulação das matrizes energéticas a fim de reduzir os impactos ambientais decorrentes da geração de energia elétrica. Porém, as usinas eólicas apresentam variações nos despachos de potência devido à variabilidade de velocidade dos ventos. Estas variações causam impactos no sistema, podendo afetar a confiabilidade e a estabilidade de tensão. Além disto, a operação de determinados tipos de aerogeradores requer suporte adicional de potência reativa. Uma opção para aumentar as margens operativas e acomodar as intermitências de regime dos ventos em sistemas elétricos de potência consiste na utilização de compensadores estáticos de reativos (CER) junto às usinas eólicas. Estes equipamentos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) provêm suporte de potência reativa variável e de rápido controle, de acordo com os requisitos operacionais dos aerogeradores. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia para ajuste ótimo dos parâmetros do CER visando dar suporte de potência reativa para a operação de usinas eólicas em sistemas elétricos de potência. Para representar as intermitências no despacho de potência dos aerogeradores, a metodologia proposta considera diferentes cenários de vento. O problema é modelado através de fluxo de potência ótimo (FPO), associado à técnica de decomposição matemática de Benders. Os parâmetros de ajuste do CER são a tensão de referência e o coeficiente de inclinação da curva característica deste equipamento em regime permanente. Destaca-se que o ajuste ótimo deste coeficiente é inédito na literatura especializada. Testes com sistemas do IEEE são realizados para validar a metodologia proposta. / The penetration of wind farms in power systems has shown tremendous growth in Brazil and in the world due to the availability of the raw material, the wind, and the need to redefine the energy mix to reduce the environmental impacts from the electrical energy generation. However, the wind farms have variable outputs due to the variation of wind speeds. These outputs impact the power system and can affect the reliability and the voltage stability. Besides, the operation of some aerogenerators requires additional support of reactive power. An option for handling this feature and increasing the operative margins of power systems is the use of static VAr compensators (SVC) together with the wind farms. These FACTS devices (Flexible AC Transmission Systems) provide a variable reactive power support, with a fast control according to the operational requirements of the aerogenerators. In this sense, this work presents a methodology for the optimal adjustment of the SVC parameters to give reactive power support for wind farms operating in power systems. The proposed methodology considers different wind scenarios to represent the variations of the wind farms outputs. The problem is modeled through an optimal power flow (OPF) and the Benders decomposition technique. The SVC parameters for adjustment are its reference voltage and the coefficient of its characteristic curve in stable state. It can be highlighted that the adjustment of this coefficient is innovative for the literature. Tests with systems of the IEEE are performed to validate the proposed methodology.

Esta tesis doctoral trata acerca de los sistemas de compensación activos de conexión en paralelo utilizados para la mejora de la calidad del suministro eléctrico, y de la eficiencia energética en las redes eléctricas de distribución y en las instalaciones, a cuatro hilos. En la presente tesis se desarrolla un nuevo filtro o compensador activo de potencia con la capacidad de seleccionar los fenómenos a compensar, incluyéndose además algunas propuestas que, aplicadas a estos sistemas de compensación, permiten mejorar las prestaciones finales obtenidas. Se presentan las estrategias de compensación global más utilizadas en compensadores activos y se propone un método de compensación global basado en la norma IEEE Std. 1459-2000. Se realiza un estudio comparativo de las diferentes estrategias de compensación global. Para la obtención de un compensador selectivo, se proponen dos métodos diferentes para la descomposición de las corrientes de carga y la obtención de las corrientes de compensación. El primer método está basado en la utilización de las conductancias por fase y la conductancia equivalente del sistema trifásico. El segundo se basa en la descomposición de potencias propuesta en la IEEE Std. 1459-2000. Se presenta un análisis de cada uno de los métodos propuestos. Se presenta el análisis del sistema completo para la implementación del compensador selectivo propuesto. El sistema de control incluye, la utilización de la técnica de la ventana deslizante para la obtención de las corrientes de referencia, el desarrollo de un regulador de corriente de bajo coste computacional, el diseño del regulador para el control del bus dc y el desarrollo de un nuevo modulador vectorial tridimensional 3D-3B SVPWM. Finalmente, se presentan los resultados de simulación y experimentales del sistema de compensación diseñado, para diferentes tipos de cargas y condiciones de alimentación. Parte de estos resultados han sido presentados, entre otras, en las siguientes publicaciones: " S. O / Orts Grau, S. (2008). Sistema de compensación mediante filtro activo de potencia con sistema de obtención de las corrientes de referencia selectivo utilizando control 3D-3B SVPWM de la etapa de potencia. Aplicación a sistemas industriales a 4 hilos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3797 / Palancia

Orientador: Michael John Brennan / Resumo: Vazamentos em tubulações de água enterradas são considerados um importante problema já que uma grande quantidade de água é desperdiçada entre a planta de tratamento e os consumidores. Para lidar com tal problema, companhias de saneamento utilizam dispostivos para localizar vazamentos nas tubulações. Dispositivos de escuta e correlacionadores de ruídos são os equipamentos mais utilizados em campo pelas companhias de sanemaneto ao redor do mundo. Correlacionadores de ruídos são dispositivos usados na localização de vazamentos em tubulações enterradas através da estimativa do tempo de atraso entre os sinais medidos pelos sensores posicionados em ambos os lados de um suposto vazamento. Uma vez que as companhias de saneamento devem decidir qual tipo de correlacionador é o mais compatível com a sua rede de tubulações, elas devem realizar alguns testes para ajudar em tal decisão e para treinar os funcionários que operam estes dispositivos, os quais devem ser expostos a diferentes condições, tais como tubos de diferentes materiais e geometrias, diferentes tipos de solo, vazamentos com diferentes intensidades, etc. Neste contexto, o principal objetivo desta pesquisa é contribuir com esta necessidade através da elaboração de um dispositivo de bancada capaz de reproduzir as vibrações de um tubo causadas por um vazamento. O dispositivo, chamado de simulador virtual de vazamentos, é composto por um computador, um amplificador de potência com dois canais e dois shakers. Ruídos de vazamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Leakage in buried water pipes is an important problem since a large amount of water is wasted between the treatment plant and the consumers. To deal with such a problem, water companies have used some devices to localize leaks in the pipe network. Listening devices and leak noise correlators are the most popular equipment used in the field by the water companies around the world. Leak noise correlators are important devices used to localize leaks in buried pipes by calculating the time delay between the signals measured by the sensors positioned either side of a suspected leak. Since water companies have to decide which leak noise correlator is more suitable for each pipe network, they have to carry out some field tests to assist in this decision and to train the personnel that handles such a device, which ideally must be exposed to different conditions, such as pipes with different materials and geometries, different types of soil, different leak strengths, etc. The main objective of this research project is to contribute with the necessity of the water companies by designing an indoor bench-top device capable to reproduce the pipe vibrations generated by a leak in the field. The device, called virtual pipe test rig, comprises a computer and a dual-channel power amplifier supplying two shakers. In the computer, leak noise is synthesized by using a model of a buried leaking pipe implemented using the software Matlab®. Since the systems, composed by the power amplifiers and th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The growing demand for energy in electric systems has resulted in major operational difficulties related to voltage level control. This has led specialists to deal more strictly with the control of reactive power and voltage, mainly in the case of radial electric systems supplying seasonal loads. Amongst a variety of commercial solutions to provide voltage regulation arise the static compensators. These represent an alternative of great potential to control the power flow and improve the voltage profile of electric systems. In this context, the SCRSC or Saturated Core Reactor Static Compensator - made up of a magnetic core with special characteristics and capacitors in series and in parallel - becomes an interesting alternative, when compared to other types of equipment. The main advantages related to this product are: robustness, low cost, lower maintenance requirements and good performance. Within this scenario, the purpose of the present dissertation is to carry on further investigation related to a more comprehensive model and computational studies of transient, dynamic and steady state performance of an overall electrical system. Using a given system several studies are performed so as to highlight the equipment energization phenomena as well as the device effectiveness at compensating for system operational condition changes that require the use of voltage regulators to accomplish the power utility standards. / A crescente demanda de energia nos sistemas elétricos tem resultado em dificuldades crescentes na sua operação. Isso tem levado os especialistas a tratar o controle da potência reativa e da tensão com mais rigor, principalmente em sistemas elétricos com características radiais conciliados com cargas sazonais. Para isso, dentre as várias possibilidades encontradas no mercado, os compensadores estáticos destacam-se como uma alternativa de grande potencial para a melhoria do perfil de tensão dos sistemas elétricos. Neste cenário aparece um equipamento denominado por Compensador Estático à base de Reator a Núcleo Saturado, constituído por uma unidade magnética especial e bancos de capacitores em paralelo e em série. As propriedades construtivas e operativas deste dispositivo oferecem uma possibilidade técnica robusta, de baixo custo, com menores requisitos de manutenção e ainda, com adequado desempenho operacional no que tange ao processo da regulação dinâmica da tensão. Dentro desta linha de trabalhos, esta dissertação, complementando pesquisas anteriores, avança no sentido de oferecer uma modelagem mais completa do dispositivo e sua respectiva implementação computacional. Utilizando tais recursos, são realizados estudos investigativos sobre o desempenho do compensador em pauta diante dos processos de energização e também quando da ocorrência de súbitas variações operativas do complexo elétrico que determinam a necessidade de dispositivos para a estabilização da tensão dentro dos patamares requeridos. / Mestre em Ciências

This paper proposes two new topological arrangements consisting in connecting the AC power supply in series with two DC converters, one operating during the positive half-cycle and the other during the negative half cycle. It is noteworthy that these DC converters in series in a case are Buck EIE converters and on the other a buck. The results obtained with both arrangements are analyzed and compared. The control strategy is developed with the goal of imposing an AC voltage output within the limits imposed by the rules in order to mitigate the problems associated with Sags and Swells from the AC power supply . The principles of operation as well as the experimental and simulation results obtained in both steady and transient state are presented and validated for a 1kVA experimental prototype. Finally, some works still on progress related to this dissertation are presented, like the multilevel compensation and the three phase compensation. / Este trabalho propõe dois novos arranjos topológicos que consistem em se conectar a alimentação CA em série com dois conversores CC, um para operar durante o semiciclo positivo e o outro durante o semiciclo negativo. Vale ressaltar que estes conversores CC em série, em um caso são conversores Buck EIE e no outro um conversor Buck. Os resultados obtidos com ambos os arranjos são analisados e comparados. A estratégia de controle é desenvolvida com o intuito de impor uma tensão de saída CA dentro dos limites impostos pelas normas de forma a mitigar os problemas associados com Sags e Swells da rede de alimentação CA. Os princípios de operação, os resultados experimentais e de simulação obtidos, tanto em regime permanente quanto em condições transitórias de operação, são apresentados e validados para um protótipo experimental de 1kVA. Por fim apresentam-se os trabalhos relacionados a esta dissertação que ainda estão em desenvolvimento, que são a compensação em multinível e a compensação trifásica. / Mestre em Ciências

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The search for solutions to the different power quality problems, in special the ones related to the voltage level compliance to the standard values has produced, up to now, an extensive range of commercial products using different techniques. Despite this recognition, the challenge for alternative strategies, presenting low cost and low maintenance properties, are very attractive and this subject is still motivating research worldwide. In this context, this dissertation is focused on the proposal of a voltage regulating device, here referred as CET (Electromagnetic Voltage Compensator), which presents an innovative design to obtain the process of voltage regulation. The main idea is based on the voltage injection, been as an additive or subtractive way, through a physical arrangement, presenting as a full electromagnetic power device. Aiming operative dynamic properties, the proposal in question, as far as their operational design concerns, is based on electronic switching and control device. The proposal outlined here will encounter emphasizes to the CET physical structure, the control unit composition and the evaluation of the electric complex performance under different voltage deviations occurrences. The studies are presented and then discussed, using the results provided by the computational simulation carried out in the time domain simulator ATP throughout its classical feature the MODELS language. / A busca por soluções para os distintos problemas da qualidade da energia elétrica, com destaque às variações das tensões de suprimento, conta, na atualidade, com uma extensa gama de produtos visando, sobretudo, a regulação dinâmica da tensão de suprimento. Não obstante tal reconhecimento, os desafios por estratégias alternativas por compensadores com propriedades operacionais e econômicas mais atrativas continuam motivando pesquisas em todo o mundo. Neste contexto, a presente dissertação encontra-se focada numa proposta de controle de um dispositivo regulador de tensão, aqui denominado por CET (Compensador Eletromagnético de Tensão), que se apresenta com uma concepção inovadora no que tange ao processo da regulação da tensão. A ideia central apoia-se na injeção série de reforços de tensão, aditiva ou subtrativa, através de um arranjo físico totalmente eletromagnético quanto às suas unidades de potência. Objetivando propriedades operativas dinâmicas, a proposta em pauta, no que tange a sua concepção operativa, fundamenta-se em chaveamentos eletrônicos controlados. À luz destes fatos, o trabalho vai de encontro a esta filosofia e ressalta a estrutura física do dispositivo, a composição da unidade de controle e avalia o desempenho do dispositivo sob condições associadas com a ocorrência de desvios de tensão. Quanto aos estudos feitos e discutidos, estes se encontram alicerçados em investigações computacionais conduzidas através da plataforma ATP e recursos oferecidos pela linguagem MODELS. / Mestre em Ciências

This work shows a contribution to the study of the Switched Reluctance Machine driven as a generator to connecting in the grid to inject active power. The main objective is show the Switched Reluctance Generator behavior under various operating conditions, as well as the development of an electronic converter to connect it to the low voltage grid. Thus, it presents a mathematical model for the Switching Reluctance Generator which includes the magnetic circuit saturation and a computational model for analyzing steady state and transient. Also it is presented a strategy of generated voltage control by the magnetization angle variation acting only in the top switch of the Asymmetrical Half Bridge converter. An intermediate stage was added in the switching control strategy to reduce the energy amount provided by the excitation source and get better utilization of electromechanical conversion. A detailed description of the control system equations of the DC-AC stage, PLL algorithm and design of injected current compensator are presented and discussed. Finally, it was constructed in laboratory a experimental platform for verification of the theoretical and simulation. / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo da Máquina a Relutância Variável acionada como gerador para conexão com rede elétrica e injeção de potência ativa. O objetivo principal é apresentar o comportamento do Gerador a Relutância Variável sob diversas condições de operação, bem como o desenvolvimento de um conversor eletrônico para a sua conexão a rede elétrica de baixa tensão. Assim, é apresentado um modelo matemático para o Gerador a Relutância Variável que contempla a saturação do circuito magnético e um modelo computacional para análise em regime permanente e transitório. Também é apresentada uma estratégia de controle da tensão gerada através da variação do ângulo de magnetização atuando apenas nas chaves superiores do conversor assimétrico Half Bridge. Uma etapa intermediária no chaveamento foi acrescentada à estratégia de controle para diminuir a quantidade de energia fornecida pela fonte de excitação e obter melhor aproveitamento da conversão eletromecânica. Uma descrição detalhada do equacionamento do sistema de controle do estágio CC-CA, do algoritmo de PLL e projeto do compensador da corrente injetada são apresentados e discutidos. Por fim, construiu-se uma plataforma experimental em laboratório para a comprovação dos estudos teóricos e de simulação. / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilson Soares da Silva Junior.pdf: 3373997 bytes, checksum: f03b490d45ba68e7ae2eacd3f33b718a (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / In this work is analyzed the influence of a static var compensator (SVC) on the electromechanical stability of the electrical energy system of the industrial consumer ALUMAR that has a cogeneration. The main considerations on cogeneration systems, the FACTS Controllers and the systems involved in the analysis are described. Moreover, it is discussed the modeling of electrical system of ALUMAR highlighting the modeling updated and validated by the National Electric System Operator (ONS) and the modeling of cogenerators. / Análise da influência de um compensador estático de reativos (SVC) na estabilidade eletromecânica do sistema de energia elétrica do consumidor industrial ALUMAR o qual possui cogeração. Descrevem-se as principais particularidades sobre os sistemas de cogeração, os controladores FACTS e sobre os sistemas envolvidos na análise. Discute-se, ainda, a modelagem do sistema elétrico da ALUMAR, destacandose a modelagem atualizada e validada pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) e a modelagem dos cogeradores.

Orientador: Michael John Brennan / Abstract: The advances in microelectromechanical systems to power supply devices for monitoring the structural integrity, mainly for applications in remote areas or with difficult access, have made energy harvesting from ambient vibration a highly researched topic. Although several electromechanical mechanisms have been proposed for applications in a variety of fields, harvesting energy from railway track vibrations is relatively new, and only a small amount of research is ongoing in this topic. This thesis aims to determine the factors that govern the sleeper vertical vibration induced by a passing train, develop a methodology to emulate this vibration in a laboratory-based system and to derive a model of a load resistance attached to a linear electromagnetic transducer to determine the optimum energy harvested. The study shows the importance of knowing the vibration behaviour of the sleeper in order to tune the energy harvester to the correct excitation frequency. A comparison between piezoelectric and electromagnetic transducers is performed using a two-port network model to determine which transducer performs better for low frequency vibration. To emulate sleeper vibration due to a passing train using an electrodynamic shaker, a compensator filter is designed to remove the system dynamics. An analytical investigation into the energy dissipated by a load resistance attached to an electromagnetic transducer when subject to a time-limited base excitation, which may include the transie... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Avanços em sistemas micro eletromecânico para fornecer energia à dispositivos para monitoramento de integridade estrutural, principalmente para aplicações em áreas remotas ou de difícil acesso, fez de extração de energia a partir de vibrações contidas no ambiente um tópico de pesquisa em destaque. Apesar de que diversos mecanismos eletromecânicos já foram propostos em uma variedade de aplicações, extração de energia à partir de vibrações em linhas férreas é, relativamente, novo e somente algumas pesquisas estão sendo realizadas sobre esse tópico. Esta Tese busca determinar os fatores que governam a vibração vertical do dormente induzida devido a passagem de um trem, desenvolver uma metodologia para emular esta vibração em um sistema em laboratório e derivar um modelo para um transdutor linear eletromagnético com uma carga resistiva acoplada. O estudo mostrou a importância de conhecer o comportamento vibracional do dormente de modo a sintonizar o extrator de energia com a frequência correta de excitação. Uma comparação entre transdutores piezoelétrico e eletromagnético é realizado utilizando um modelo quadripolo para determinar qual transdutor tem um melhor desempenho para vibrações em baixa frequência. Para emular a vibração do dormente devido a passagem de um trem em um agitador eletrodinâmico, um filtro compensador é projetado para remover a dinâmica do sistema. Uma investigação analítica da energia dissipada pela carga resistiva acoplada à um transdutor eletromagnético qua... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

[pt] Após a incidência de inúmeros colapsos de tensão em sistemas elétricos de potência por todo o mundo, a segurança de tensão tornou-se um assunto de extrema importância. O fenômeno de estabilidade de tensão deve-se à operação do sistema com carregamento elevado e se manifesta pela existência de uma máxima transferência de potência pela rede e ações de controle de tensão tendo efeito oposto ao usual. Com o aumento da inserção de geração distribuída, usualmente conectada à rede de distribuição existente e em tensões mais baixas, a possibilidade de ocorrência do fenômeno precisa ser investigada. É demonstrada a possibilidade de ocorrência em barras com geradores ou compensadores síncronos, onde a máxima potência gerada poderia estar limitada e o controle de tensão poderia ter o efeito oposto ao esperado. É apresentado o ferramental utilizado na avaliação das condições de estabilidade de tensão composto de índices com significado físico e matemático. Estabeleceu-se um procedimento para realizar simulações nos sistemas-teste IEEE 34 Barras e 70 Barras. É analisado o impacto do gerador nas condições de estabilidade de tensão, no perfil de tensão em regime permanente e nas perdas de potência ativa. Concluiu-se que, nos testes realizados, a injeção de potência ativa pelo gerador foi limitada por tensões fora da faixa permitida e não por problemas de estabilidade de tensão. / [en] After several incidence of voltage collapse in electric power systems around the world, the voltage security has become a matter of utmost importance. The phenomenon of voltage stability is due to the operation of the system with high loading and is manifested by the existence of a maximum power transfer over the network and efforts to control voltage having the opposite effect than usual. With increased integration of distributed generation, usually connected to the existing distribution network at lower voltages, the possibility of occurrence of the phenomenon should be investigated. It is demonstrated the possibility of occurrence in buses of synchronous generators or synchronous condensers, where the maximum generated power could be limited and the voltage control could have the opposite effect. It presented the tools used in assessing the conditions of voltage stability composite indexes with physical and mathematical meaning. I was established a procedure for performing simulations on IEEE 34 bus and 70 bus test systems. It analyzed the impact of the generator under the conditions of voltage stability, voltage profile in the steady state and the power losses. It was concluded that, in tests, the injection of active power from the generator was limited by voltage out of range allowed and not by voltage stability problems.