Orientador: Jose Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LeonardodeAraujo_D.pdf: 14156071 bytes, checksum: f544bd5c73e51000deee838abcc80fa7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta tese é introduzida uma nova estratégia de controle que permite a síntese de indutâncias negativas para realização da compensação série de linhas de transmissão. O método, que é baseado na estratégia SDR (Síntese Direta de Reatâncias), opera com realimentação de estados e requer a medição de variáveis locais. Em relação aos métodos tradicionais, usando capacitores, a compensação através de indutância negativa pode ter desempenho superior, pois é possível conseguir sistemas mais estáveis, sem risco de ressonâncias, e com desempenho dinâmico superior, o que permite a realização de outras funções desejáveis, tais como o amortecimento de oscilações eletromecânicas e a compensação de cintilação luminosa. Dada a elevada potência requerida pela aplicação, sugere-se a utilização do Conversor Multinível em Cascata Assimétrico, que apresenta alto rendimento e é capaz de produzir uma tensão de saída de baixo conteúdo harmônico. Para este conversor, foi introduzida uma estratégia de controle que permite uma implementação sem que sejam necessárias fontes CC. Sugere-se também um procedimento para escolha do capacitor de filtragem que permite uma redução da corrente no conversor para uma dada condição de operação. São apresentados alguns estudos sobre a estabilidade da compensação série com indutância negativa. Para a técnica de controle proposta, são realizados estudos de autovalores, que permitem verificar a robustez com variação de parâmetros. Através de simulações, verificasse a estabilidade com a presença de elementos não modelados na planta, como capacitâncias parasitas. Também são apresentados estudos sobre a estabilidade para um modelo de simulação da ressonância subsíncrona, que considera o modelo do gerador e características mecânicas do eixo da turbina. Os resultados obtidos com estes estudos de estabilidade, bem com os resultados experimentais, indicam que a técnica proposta é viável para a aplicação / Abstract: This thesis introduces a new control strategy of realizing negative inductances with static converters for series compensation of transmission lines. The proposed method, which is basedon DRS (Direct Reactance Synthesis) technique, requires state feedback of variables that can be measured locally. The use of negative inductances instead of capacitors may yield performance improvement because there is no risk of resonance and it is possible to obtain higher stability margins and better dynamic performance. Consequently, it is possible to realize some useful functions that are not possible with conventional strategies, just as flicker ompensation and smoothing of electromechanical oscillations. Series compensation requires high power static converters and, due to this, the use of the Asymmetrical Cascaded Multilevel Converters (ACMC) is suggested. This high efficiency power converter is capable of producing a low THD output voltage using less power switches than other topologies. This thesis also introduces a DC control strategy for ACMC, which may allow negative inductance implementation with no DC sources. It is also suggested a design procedure for choosing the filter capacitance that reduces the required current capability of the power converter. Some studies regarding the stability of series compensation with negative inductances were carried on. For the new control strategy, it was possible to perform the eigenvalues analysis, that proved therobustness under some parameters variations. The stability considering elements that were not modeled, just as stray capacitances or generator and turbine shaft, were tested through simulations. The simulations and experimental results corroborate to prove that the control strategy is suitable for this application / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:34:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Canoas_AnaCarolinaGarcia_D.pdf: 790052 bytes, checksum: bdc65cd1e622b5ffa74f95691e03751e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Devido ao crescente aumento da demanda de energia elétrica e ao retardo de investimento na expansão dos sistemas e energia elétrica (SEE), a operação destes sistemas está cada vez mais próxima de seus limites operacionais, contribuindo para maior complexidade dos SEE. Neste sentido, para satisfazer as rígidas condições de operação, um gerenciamento do perfil de tensão e fluxo de potência tem se tornado cada vez mais importante para as concessionárias, de modo a aumentar a segurança operacional dos sistemas e otimizar o uso de fontes de potência reativa, visando suprir aos consumidores energia dentro de determinados padrões de qualidade e confiabilidade. o objetivo principal desta pesquisa é o desenvolvimento de metodologias com o objetivo de monitorar o perfil de tensão, mantendo-o dentro dos limites operativos, visando não perder a qualidade de fornecimento de energia elétrica. O primeiro método trata-se de uma ferramenta de auxílio à tomada de decisão dos operadores nos centros de controle, baseada em um conjunto de regras nebulosas, o qual é a base do sistema de inferência fuzzy (ou nebulosa) que por sua vez se fundamenta na teoria de conjuntos nebulosos. Considerando que o problema de controle de tensão e de potência reativa apresenta características de natureza não-linear e que envolve variáveis de controle contínuas e discretas, foi desenvolvido um segundo método, o qual utiliza lógica nebulosa em conjunto com a técnica de otimização particle swarm. Este método mostra a possibilidade de incorporar lógica nebulosa em algoritmos baseados em busca, possibilitando a redução das perdas do sistema, satisfazendo as restrições de operação, e garantindo que o perfil de tensão mantenha-se dentro dos limites operativos com uma melhor utilização das fontes de potência reativa / Abstract: Due to the growing electrical power demand and the lag of transmission system infrastruc ture, the operation of transmission systems approaches to its limits and increases the complexity of the system operation. ln this context, in order to satisfy the more rigid operating conditions, managing voltage profile and power flow in a more effective way becomes very important to the power companies that have the aim of enhancing the operating conditions and optimiz ing reactive power sources to provide the consumers with an adequate quality and reliability standards. The main objective of this research work is the development of methodologies for monitoring the volt age profile in order to keep it within operating limits and preserving the quality of the energy being served. The first method consists of a tool for helping decision making by system operators in control centres. This method is based on a set of fuzzy rules, which are the base of a fuzzy inference system. Considering that the voltage and reactive power control present nonlinear characteristics and mixed continuous and discrete variables, a hybrid meta-heuristic method based on fuzzy system and particle swarm optimization has been developed. The fuzzy system has been incorporated into swarm intelligence to provide operational point that allows reduction of system losses while satisfies the operationallimits, volt age constraints and the best utilisation of reactive power / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_FilipeSarmento_M.pdf: 4372801 bytes, checksum: 51cf6a93426e65669c049bef356ed0a2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas últimas décadas, a crescente necessidade de novas fontes limpas e renováveis de energia elétrica provocou um grande interesse por meios alternativos às usinas elétricas convencionais. Entre eles, o aproveitamento da energia eólica. Nesse contexto, o gerador de indução de rotor bobinado tem sido bem utilizado com turbinas eólicas em todo o mundo devido à possibilidade de conexão do seu estator diretamente à rede elétrica e à possibilidade de controle das potências ativa e reativa através de conversores eletrônicos de potência conectados aos terminais do seu rotor, o que diminui a potência dos conversores para até 30% da potência nominal do gerador elétrico. Assim, a presente dissertação objetiva propor o controle das potências ativa e reativa do gerador elétrico com o uso de controladores por modos deslizantes utilizando a técnica de orientação de campo pelo fluxo do estator para realizar o controle independente dessas potências. Primeiramente, compara-se o desempenho do controlador proposto com o tradicional controle de potências por controladores PI, através de simulações computacionais da conexão do gerador à rede elétrica através de duas topologias de conversores: com apenas os terminais do estator conectados à rede elétrica e com os terminais do rotor também conectados através de conversores em anti-paralelo (back-to-back). Finalmente, o controlador por modos deslizantes foi implementado fisicamente em uma bancada experimental com apenas os terminais do estator do gerador conectados à rede elétrica para comprovação da proposta / Abstract: In the last decades, the increasing need for new clean and renewable sources of electric energy caused a great interest in alternative means to conventional power plants. Among them, the use of wind energy. In this context, the doubly-fed induction generator has been widely used with wind turbines worldwide due to the possibility of connecting its stator terminals directly to the electric power grid and its active and reactive power control possibility through electric power converters connected to its rotor terminals, which reduce the converters power capacity for up to 30% of the generator rated power. Thus, this dissertation aims to propose the generator active and reactive power control using sliding mode controllers using field-oriented control to perform independent power control. First, the performance of the proposed controller with the traditional PI power control controllers is compared through computer simulations connecting the generator to the electric grid through two converter topologies: with only the stator terminals connected to the grid and with the rotor terminals also connected to the grid through a back-to-back converter. Finally, the sliding mode controller was implemented on a laboratory assembly with only the generator stator terminals connected to the grid to prove the proposal / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T04:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duque_MarinaBorges_M.pdf: 1960535 bytes, checksum: 1d0e3bb5b148b1377f1e8e33d3ab25ac (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Para garantir o bom desempenho das redes de distribuição de energia elétrica, bem como aumentar a qualidade dos serviços prestados aos consumidores, faz-se necessário o desenvolvimento e a implementação de metodologias que permitam avaliar tanto os custos como os benefícios que trazem as diferentes alternativas de projeto propostas e os seus impactos no sistema como um todo, mantendo sempre aceitáveis os índices de qualidade e confiabilidade do fornecimento aos diferentes consumidores: residencial, comercial e industrial. Nesse contexto, um programa computacional que realize o cálculo dos fluxos de potência é uma ferramenta imprescindível na análise dos sistemas elétricos de potência tendo-se como principais grandezas de interesse, as tensões nas diferentes barras e os fluxos de potência ativa e reativa em todos os componentes da rede elétrica (linhas, transformadores, etc.). E como a maior parte das redes de distribuição de energia elétrica é trifásica, é de fundamental importância adotar uma formulação trifásica que represente de forma adequada os desequilíbrios, e, portanto nesta dissertação é apresentada uma versão de fluxo de carga trifásico baseada no Método Iterativo de Correção de Tensão com possibilidade de inserção de cargas não lineares para contemplar as frequências harmônicas e assim obter o estado da rede (magnitude e ângulo das tensões nodais) e também de outras grandezas elétricas contemplando os efeitos causados por cargas não lineares, com ênfase para o motor de indução trifásico / Abstract: To ensure a good performance of power distribution networks as well as to increase the quality of services provided for the consumers, it is necessary the development and implementation of methodologies to assess the costs and the benefits of the different operating alternatives and their impacts on the system as a whole, while maintaining acceptable levels of quality and the reliability of electricity supply to the various consumers: residential, commercial and industrial. In this context, a computer program that performs the calculation of power flows is an essential tool in the analysis of electrical power systems having as main quantities of interest - nodal voltages and active and reactive power flows - at all electrical network components (lines, transformers, etc.). Once the electrical distribution networks are three-phase, it is crucial to adopt a three-phase formulation that adequately represents the load unbalance. We propose a version of a three-phase load flow based on the Voltage Correction Iterative Method with the possibility of including non-linear loads - with emphasis for three-phase induction motor - to simulating harmonic frequencies and getting the corresponding node voltages and other electrical quantities / Mestrado / Energia Eletrica / Mestra em Engenharia Elétrica

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / The growth of the electric energy consumption in the last years has generated the need of the increase in the amount of power sources, making the electricity sector undergo some large changes. This has provided the search for tools that promotes a better efficiency and security to the electrical power systems. A planning problem that is considered important in the daily operation of the power systems is the Unit Commitment, where the time schedule of the operation is defined, determining which machines will be online or offline, and which are the operating points. Those units must operate by load variation, respecting the operative and security constraints. This research proposes the resolution of the problem for the short-term planning, taking a set of constraints associated with the thermal generation and the power system. Among them, we can highlight the output power variation constraints of the machines and the security restrictions of the transmission system, avoided in most Unit Commitment studies. This problem is nonlinear, mixed-integer and has a large scale. The methodology used involves the utilization of an Adaptive Genetic Algorithm, for the Unit Commitment problem, and the Interior-Point Primal- Dual Predictor–Corrector Method, for DC power flow resolution in economic dispatch problem. Furthemore, this research proposes the implementation of cross-over and mutation operators of Genetic Algorithm based on a ring methodology applied in Unit Commitment matrix. The results were obtained through simulations in a mathematical simulation software, using the IEEE test systems with 30 bus and 9 generators, and another with 24 bus and 26 generators. The validation of the algorithm was done by comparing the results with other works in the literature. / O crescimento do consumo de energia elétrica nos últimos anos vem gerando a necessidade de um aumento na quantidade de fontes geradoras, fazendo com que o setor elétrico passe por grandes mudanças. Isso tem proporcionado a busca por ferramentas que ofereçam maior eficiência e segurança aos sistemas de potência. Um problema considerado de extrema importância na operação diária dos sistemas elétricos é o planejamento da Alocação das Unidades Geradoras, onde define-se a programação horária das unidades do sistema, determinando quais máquinas deverão estar ligadas ou desligadas, e quais serão seus respectivos pontos de operação. Essas unidades geradoras devem operar de forma eficaz, mediante a variação da carga, respeitando restrições operativas e de segurança do sistema. Este trabalho propõe a resolução do problema para o planejamento de curto prazo, levando em consideração uma série de restrições relacionadas a geração térmica e ao sistema elétrico. Entre elas, podemos destacar as restrições de variação de potência de saída das máquinas e as restrições de segurança do sistema de transmissão, evitadas na maioria dos estudos de Alocação de Unidades Geradoras. Este problema tem característica não-linear, inteiro-misto e de grande escala. A metodologia utilizada para resolução do problema envolve a utilização de um Algoritmo Genético Adaptativo, para Alocação das Unidades, e o Método de Pontos Interiores Primal-Dual Preditor-Corretor, para a resolução do Fluxo de Potência Ótimo DC no problema do Despacho Econômico. Além disso, este trabalho propõe a implementação dos operadores de cross-over e mutação do Algoritmo Genético com base em uma metodologia anelar aplicada na matriz de alocação de unidades. Os resultados foram obtidos através de simulações em um software de simulação matemática, utilizando os sistemas testes do IEEE de 30 barras com 9 geradores e 24 barras com 26 geradores, e a validação do algoritmo foi feita comparando os resultados obtidos com os outros trabalhos da literatura.