Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Coorientador: Rodrigo Cardim / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Roberto Kawakami Harrop Galvão / Banca: Takashi Yoneyama / Resumo: Neste trabalho são apresentados estudos teóricos que investigam os seguintes problemas: estabilidade e controle de sistemas chaveados lineares e afins contínuos no tempo. Primeiramente, um breve estudo sobre sistemas lineares chaveados é apresentado, e em decorrência desse estudo propõe-se o projeto de controle com acesso somente à saída da planta. Neste contexto, uma nova lei de chaveamento dependente apenas da saída do sistema linear chaveado, que assegura a estabilidade assintótica do sistema linear chaveado, é proposta. O mesmo método de projeto foi proposto para a classe de sistemas lineares chaveados incertos contínuos no tempo. Novas condições menos conservadoras foram obtidas a fim de relaxar um custo garantido e o conservadorismo do projeto. Índices de desempenho tais como, taxa de decaimento e minimização de um custo garantido são considerados a fim de tornar o procedimento de projeto mais geral. Simulações foram realizadas ilustrando o desempenho dos sistemas lineares chaveados controlados, demonstrando que o método proposto apresenta uma solução eficiente para este problema de controle. Posteriormente, apresenta-se uma extensão dos estudos teóricos para a classe de sistemas chaveados afins contínuos no tempo. Uma revisão de resultados precedentes disponíveis na literatura sobre estabilidade de sistemas chaveados afins com aplicações em eletrônica de potência, é apresentada. Em decorrência desse estudo são propostas novas técnicas de projeto de controle, tais como: controle chaveado com acesso apenas à saída da planta, controle utilizando estrutura variável e controle adaptativo. Um outro assunto abordado neste trabalho foi a proposta de novas condições suficientes, baseadas em LMIs, e o projeto de estratégias de controle a tempo fixo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents theoretical studies that investigate the following problems related to continuous - time plants: stability and control of switched linear and affine systems. First, a brief study about switched linear systems is presented, and based on this study a control design dependent only on the plant output is proposed. In this context, a new switching strategy, which ensures the asymptotic stability of the switched linear system, is proposed. The same design method was proposed for a class of uncertain switched linear systems. New less conservative conditions were proposed in order to reduce a guaranteed cost and the conservatism of the design condition. Performance indices such as decay rate and guaranteed cost are considered, allowing a more general design procedure. Simulations were performed illustrating the performance of the controlled switched linear systems, demonstrating that the proposed method provides an efficient solution for this control problem. Subsequently, an extension of the theoretical study for a class of continuous time switched affine systems is presented. Then, a review of previous results available in the literature about stability of the switched systems with applications to power electronics is offered. Following, new control design techniques, such as switched control with only acess on output plant, variable structure control and adaptive control, are proposed. Another issue addressed in this work is the proposal of new sufficient conditions, based on LMIs, and the design of new switching strategies with fixed time, that ensure uniform ultimate bounded stability (CORLESS; LEITMANN, 1981) for a class of switched affine system. The proposed methods were applied to control four DC-DC converters, Buck, Boost, Buck-Boost and Sepic in order to compare and to validate the controller designs. The techniques... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Edvaldo Assunção / Co-orientador: Emerson Ravazzi Pires da Silva / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edson Italo Mainardi Junior / Resumo: Nesta dissertação apresentam-se resultados para a estabilidade de sistemas lineares sujei- tos a parâmetros variantes no tempo (do inglês Linear Parameter Varying - LPV). De início, apresenta-se um método para o projeto de um controlador gain scheduled via de- sigualdades matriciais lineares (do inglês Linear Matrix Inequalitites - LMIs), com base na teoria de estabilidade segundo Lyapunov com parâmetro variante e empregando uma realimentação derivativa do vetor de estado. Propõe-se um método para projetar o con- trolador gain scheduling usando realimentação derivativa do vetor de estado, considerando também incertezas paramétricas. Esta nova formulação foi obtida utilizando o Lema de Finsler, o que permitiu encontrar o ganho do controlador sem ter que inverter uma matriz literal / Abstract: In this thesis are presented results for the stability of linear time-varying systems (Linear Parameter Varying - LPV). At first, it is described a method for designing a gain scheduling controller via linear matrix inequalities (Linear Matrix Inequalitites - LMIs), based on the stability theory of Lyapunov with time-variant parameter and using state derivative feedback. It is proposed a method to design a gain scheduling controller using state derivative feedback and also considering parametric uncertains. This new formulation was manipulated using the lemma of Finsler, and allowed to find the control law without having to invert a symbolic matrix / Mestre

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Rodrigo Cardin / Banca: Valter Júnior de Souza Leite / Banca: Eduardo Stockler Tognetti / Resumo: Este trabalho apresenta estudos teóricos que investigam os seguintes problemas: estabilidade e controle de sistemas (descritores) não lineares com incertezas variantes no tempo limitadas em norma, incertezas do tipo politópicas e sujeitos a distúrbios exógenos; estabilidade e con- trole de sistemas chaveados lineares e contínuos no tempo. Inicialmente, um estudo sobre o projeto de controladores estáticos robustos para sistemas não lineares, usando a realimenta- ção da derivada do vetor de estado é apresentado. Em decorrência desse estudo, propõe-se métodos de projetos de controle para sistemas (descritores) não lineares que apresentam per- turbações exógenas. Por fim, é apresentado um estudo sobre controle chaveado de sistemas lineares usando a realimentação derivativa. Todo o trabalho é fundamentado em leis de controle por realimentação da derivada temporal do vetor de estado (realimentação derivativa) e na fun- ção quadrática de Lyapunov (comum ou por partes do tipo mínimo). A motivação em utilizar a realimentação derivativa, ou seja u(t) = −K x(t), ̇ em vez da realimentação do vetor de estado x(t) convencional, está na facilidade de implementação em algumas aplicações mecânicas, por exemplo, no controle de vibrações de sistemas mecânicos, nos quais sensores como acelerôme- tros têm sido utilizados para medir a derivada de segunda ordem (aceleração) de uma variável de estado (posição) desse sistema. A metodologia apresenta condições suficientes na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs, acrônimo inglês para Linear Matrix Inequalities) para a síntese dos seguintes controladores: controladores chaveados K σ, visando a estabilização de sistemas lineares utilizando a realimentação derivativa; e controladores robustos estáticos K, visando, inicialmente, a estabilização de sistemas não lineares, e em seguida, adicionam-se ao projeto índices de desempenho, tais como,... / Abstract: This work presents theoretical studies that investigate the following problems: stability and control of nonlinear systems (descriptors) with time-varying and norm bounded uncertainties, polytopic uncertainties and exogenous disturbances; stability and control of continuous-time switched systems. Initially, a study on the design of static robust controllers for nonlinear sys- tems using state-derivative feedback is presented. Based on this study a control design method for nonlinear systems (descriptors) with exogenous disturbances is proposed. Finally, we pre- sent a study about switched linear control systems using state-derivative feedback. The work is based on feedback control laws of the time derivative of the state vector (derivative feedback) and a quadratic Lyapunov function (common or minimum-type piecewise). The motivation to use the state-derivative feedback (u(t) = −K x(t)) ̇ instead of the conventional feedback of the state vector x(t), is its easier implementation in some mechanical applications, for instance, in control of vibrations of mechanical systems, where sensors such as accelerometers have been used to measure the second-order derivative (acceleration) of a state variable (position) of these systems. The methodology presents sufficient conditions described by linear matrix inequa- lities (LMIs) for the synthesis of the following controllers: switched controllers K σ, for the stabilization of linear system using state-derivative feedback; and static robust controllers K, for, initially, the stabilization of nonlinear system, and then, are added to the design perfor- mance indices, such as the specification of the decay rate, constraint on output peak and on norm of the gain matrix and finally the constraint of the influence of exogenous disturbances. The inclusion of performance indices in the designs is very important, since usually only the stability is not sufficient for a suitable performance of the ... / Doutor

Orientador: Vivaldo Fernando da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:41:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nassif_AlexandreBrandao_M.pdf: 2709102 bytes, checksum: 4e8011f058d8d7a16c0ec94b450a5b1c (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-06T18:12:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-18T14:53:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T14:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação aborda os principais problemas operacionais enfrentados pelos operadores de redes de distribuição devido à elevada integração de geradores fotovoltaicos (FV), tais como sobretensões, comutações excessivas de tape e a condição de runaway em reguladores de tensão. As sobretensões ao longo do alimentador podem ser causadas pela significativa injeção de potência ativa do gerador FV. Adicionalmente, as variações rápidas e significativas na potência ativa injetada pelo gerador FV, associadas com os transitórios de nuvens, resultam em aumento excessivo de comutações de tape no regulador de tensão, afetando negativamente a vida útil desse equipamento. Além disso, quando a direção do fluxo de potência é invertida no alimentador devido à significativa injeção de potência ativa do gerador FV, o regulador de tensão pode falhar no controle da tensão na barra sob regulação e o tape pode atingir seu limite inferior ou superior (condição de runaway). Esta dissertação propõe um controle local de potência reativa para inversores FV a fim de aliviar tais problemas mencionados. O controle proposto é avaliado usando dados de medição de um sistema fotovoltaico real instalado no telhado de uma residência localizada em Belém e simulações dinâmicas de um alimentador de média tensão com uma miniusina FV. / This dissertation addresses the major operational problems faced by distribution network operators due to the high integration of photovoltaic (PV) generators, such as overvoltages, excessive tap counts and voltage regulator runaway condition. The overvoltage problem in distribution networks may be caused by significant active power injection from PV generation. Additionally, the rapid and significant variations in PV generator active power associated with cloud transients result in an increase of voltage regulator tap counts, adversely affecting the useful life of that device. Also, when the direction of the power flow is reversed due to PV generator active power injection, the voltage regulator can fail to control voltage at the regulated bus and reach lowest or highest tap limit (runaway condition). This dissertation proposes a local reactive power control for PV inverters to alleviate such problems. The proposed control is evaluated using measurement data from the real rooftop PV system in the city of Belém and dynamic simulations on a single MV feeder with a PV solar plant.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e adaptação de técnicas para minimizar os efeitos das variações de carga e de frequência da rede em controladores repetitivos aplicados a filtros ativos de potencia. Para minimizar os efeitos provenientes de sinais aperiódicos decorrentes da conexão ou desconexão de cargas não lineares é elaborada uma técnica que diferencia cargas lineares de não lineares. Esta técnica opera de forma a só reinicializar o controlador quando o erro devido ao transitório for de valor considerável ou quando ocorrer a transição de carga não linear para linear. Também é desenvolvido um algoritmo de adaptação do ganho do controlador repetitivo baseado em uma função de adaptação sigmóide, com intuito de minimizar os efeitos provocados por ruído aleatório no sistema de medição. Na sequência, são analisados os efeitos da variação de frequência e apresentados os principais métodos de compensação deste problema. Entre as soluções apresentadas, encontra-se o método da alteração do número de amostras por período e o método da variação da taxa de amostragem. O primeiro possui a vantagem de utilizar técnicas de projeto lineares e invariantes no tempo. Já o segundo método, por variar a frequência de amostragem, deve ser analisado sob um aspecto de sistema variante no tempo, o que acarreta em maior complexidade na prova de estabilidade. Os algoritmos de reinicialização e adaptação do ganho do controlador repetitivo são analisados sob variação da frequência da rede. Para a compensação da variação da rede, utiliza-se o método do truncamento do número de amostras e o da variação da taxa de amostragem. Por fim, para validar os algoritmos desenvolvidos s˜ao realizados testes em uma plataforma experimental. / This work presents the development and modification of techniques to reduce the effects of load variation and mains frequency deviation in repetitive controllers applied to active power filters. To minimize the effects of aperiodic signals resulting from the connection or disconnection of non-linear loads is developed a technique which recognizes linear and nonlinear loads, and operates to reset the controller only when the error due to the transition of considerable value, and the transition is from non-linear to linear load. An algorithm to adapt the gain of the repetitive controller, based on a sigmoid function adaptation, in order to minimize the effects caused by random noise in the measurement system is also used. This work also analyzes the effects of frequency variation and presents the main methods to cope with this situation. Some solutions are the change in the number of samples per period and the variation of the sampling rate. The first has the advantage of using linear design techniques and results in a time invariant system. The second method changes the sampling frequency and leads to a time variant system that demands a difficult analysis of stability. The proposed algorithms were tested using the methods of truncation of the number of samples and the method of changing the sampling rate of the system to compensate possible frequency variations of the grid. Experimental results are presented to validate the proposal.

Fundação Araucária / Este trabalho apresenta o estudo, projeto e simulação de um conversor CC boost, com controle da tensão de saída utilizando redes neurais. O conversor boost estudado neste trabalho está sendo utilizado em um aerogerador de baixa potência, com potência máxima de 3kW. Devido à operação em velocidade variável do aerogerador, a tensão de entrada no conversor também é variável em uma ampla faixa de operação, e a saída deve ser estabilizada para uma tensão fixa. Isso faz com que haja a necessidade do controle do conversor para que as diferenças na tensão de entrada sejam compensadas. Para a compensação dessa diferença, foi projetado um controlador utilizando o método de lugar das raízes. A modelagem do conversor boost também é apresentada. O controlador fornece o tempo de atuação da chave semicondutora de potência utilizada no conversor, controlando assim a tensão de saída. A variação na tensão de entrada, que pode variar de 50V a 350V, faz com que o controlador não atue de forma otimizada para todos os pontos de operação. Dessa forma, um controlador neural foi projetado para que trabalhe como controlador, compensando distúrbios de tensão de entrada do conversor. A validação dos controles foi efetuada através de simulação utilizando o software Matlab/Simulink, para confirmação do desenvolvimento teórico apresentado no trabalho. / This work presents the study, design and simulation of a DC boost converter with output voltage control using neural networks. The boost converter studied in this work is being used in a wind turbine low power, with maximum power of 3kW. Due to the operation of the variable speed of the wind turbine, the input voltage of the converter is also variable over a wide operating range, and the output must be stabilized to a fixed voltage. This means that there is a need to control the converter so that differences in input voltage are compensated. To compensation this difference, a controller was designed using the root locus method. The modeling of the boost converter is also presented. The controller provides the time of operation of power semiconductor switch used in the converter, thereby controlling the output voltage. The variation in input voltage, which can vary from 50V to 350V, makes the driver does not act optimally for all operating points. Thus, a neural controller is designed to work as a controller, compensating disturbances of the converter input voltage. The validation of this controller was performed by simulation using Matlab / Simulink software, to confirm the theoretical development presented in the work.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-21Bitstream added on 2014-06-13T19:19:29Z : No. of bitstreams: 1 pereira_als_dr_ilha.pdf: 1505539 bytes, checksum: 8b3fa09211b5f80a63a93c6fd21675aa (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta estudos referentes à inclusão do dispositivo FACTS STATCOM e a utilização de Redes Neurais Artificiais para o ajuste dos parâmetros de sinais adicionais estabilizantes (PSS’s e POD’s) no sistema de potência multimáquinas. O objetivo é a melhoria da estabilidade frente às pequenas perturbações do sistema de energia elétrica. O modelo matemático utilizado para o estudo das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de energia elétrica foi o Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP), modificado para permitir a inclusão do dispositivo STATCOM. Este modelo baseia-se no princípio de que o balanço de potência ativa e reativa deve ser satisfeito continuamente em qualquer barra do sistema durante um processo dinâmico. Prosseguindo na realização do trabalho foram desenvolvidos os modelos matemáticos para a inclusão dos PSS’s e POD’s no sistema elétrico, bem como foi realizada uma discussão a respeito da escolha do local de instalação destes controladores e técnicas clássicas para o ajuste de seus parâmetros. A partir disto foram utilizadas redes neurais artificiais (RNA’s) com o objetivo de ajustar os parâmetros dos controladores. A rede utilizada para este fim foi a do tipo Perceptron Multicamadas, sendo utilizado para o seu treinamento o algoritmo Backpropagation. Simulações foram realizadas e os resultados obtidos para os sistemas testes Sul Brasileiro, Simétrico de Duas Áreas e New England são comentados / This work presents studies about the inclusion of FACTS STATCOM devices using neural networks tune stability additional signal parameters (PSS’s and POD’s) on a multi-machine power system. The objective is to improve the stability to small perturbations in electric power systems. The mathematical model used for studying the lower frequency electromechanical oscillations is the Power Sensitivity Model (PSM), modified to allow the inclusion of the STATCOM device. This model is based on the principle that the active and reactive power balance must be continuously satisfied in every bus of the system during the dynamical process. Mathematical models were developed to include the PSS’s and POD’s on the electrical system, as well as the local to install these control devices and the classical techniques to adjust these parameters. Afterwards, the neural networks were used to adjust the parameters of the controllers. The neural network used is a Perceptron Multi Layer, with the training by backpropagation. Simulations were effectuated for the South Brazilian Power System, the Two Areas Symmetrical Power System and the New England Power System

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Laurence Duarte Colvara / Banca: Roberto Apolonio / Banca: Vivaldo Fernando da Costa / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à inclusão do dispositivo FACTS STATCOM e a utilização de Redes Neurais Artificiais para o ajuste dos parâmetros de sinais adicionais estabilizantes (PSS's e POD's) no sistema de potência multimáquinas. O objetivo é a melhoria da estabilidade frente às pequenas perturbações do sistema de energia elétrica. O modelo matemático utilizado para o estudo das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de energia elétrica foi o Modelo de Sensibilidade de Potência (MSP), modificado para permitir a inclusão do dispositivo STATCOM. Este modelo baseia-se no princípio de que o balanço de potência ativa e reativa deve ser satisfeito continuamente em qualquer barra do sistema durante um processo dinâmico. Prosseguindo na realização do trabalho foram desenvolvidos os modelos matemáticos para a inclusão dos PSS's e POD's no sistema elétrico, bem como foi realizada uma discussão a respeito da escolha do local de instalação destes controladores e técnicas clássicas para o ajuste de seus parâmetros. A partir disto foram utilizadas redes neurais artificiais (RNA's) com o objetivo de ajustar os parâmetros dos controladores. A rede utilizada para este fim foi a do tipo Perceptron Multicamadas, sendo utilizado para o seu treinamento o algoritmo Backpropagation. Simulações foram realizadas e os resultados obtidos para os sistemas testes Sul Brasileiro, Simétrico de Duas Áreas e New England são comentados / Abstract: This work presents studies about the inclusion of FACTS STATCOM devices using neural networks tune stability additional signal parameters (PSS's and POD's) on a multi-machine power system. The objective is to improve the stability to small perturbations in electric power systems. The mathematical model used for studying the lower frequency electromechanical oscillations is the Power Sensitivity Model (PSM), modified to allow the inclusion of the STATCOM device. This model is based on the principle that the active and reactive power balance must be continuously satisfied in every bus of the system during the dynamical process. Mathematical models were developed to include the PSS's and POD's on the electrical system, as well as the local to install these control devices and the classical techniques to adjust these parameters. Afterwards, the neural networks were used to adjust the parameters of the controllers. The neural network used is a Perceptron Multi Layer, with the training by backpropagation. Simulations were effectuated for the South Brazilian Power System, the Two Areas Symmetrical Power System and the New England Power System / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta a proposta e análise de um Inversor Ponte Completa Bidirecional (IPCB) aplicado a microrredes CC (corrente contínua) no que tange ao seu desempenho na injeção de potência ativa na rede em corrente alternada (CA) e à regulação da tensão no barramento CC diante das inerentes intermitências observadas em geradores fotovoltaicos, as quais não devem provocar distúrbios nas cargas conectadas à Microrrede CC. A estratégia de controle digital é implementada a partir de um DSP (Digital Signal Processor) contando com um controlador do tipo Proporcional Ressonante (P+Res) aliado a um controle corretor de componentes harmônicas de ordem 3, 5 e 7 da corrente imposta na rede elétrica para os dois modos de operação do sistema, o que possibilita a adequação da qualidade de energia às normas internacionais IEEE 1547 (injeção) e IEC 61.000-3-2 (retificação). Por fim, faz-se a análise qualitativa e quantitativa do sistema proposto contendo ainda as especificações de projeto além dos resultados de simulação e experimentais obtidos com a construção de um protótipo de 2,2 kWp. / This work presents the proposal and analysis of a Bidirectional Full-Bridge Inverter (BFBI) applied to DC (direct current) microgrids in terms to its performance in active power injection into the AC (alternating current) grid and DC bus voltage regulation front of the inherent intermittences observed in photovoltaic generators, which should not cause disturbances in the dc loads. The digital control strategy is implemented from a DSP (Digital Signal Processor) with Proportional Resonant (P + Res) controller combined with 3th, 5th and 7th Harmonic Correction in the current imposed on the grid for the two modes of operation, which enables the adjustment in power quality to IEEE 1547 (injection) and IEC 61.000-3-2 (rectification) international standards. Finally, this work present the qualitative and quantitative analysis of the proposed system, still containing the design specifications, simulation and experimental results obtained with the construction of a 2.2 kWp prototype. / Dissertação (Mestrado)