Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-09-16Bitstream added on 2014-06-13T19:39:00Z : No. of bitstreams: 1 pereira_als_me_ilha.pdf: 1189203 bytes, checksum: 4147efa180981943727ed14852479e9e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade dinâmica de sistemas de energia elétrica, a partir de um sistema de potência máquina síncrona ligada a uma barra infinita, estando presente um transformador defasador (PS). Realiza-se o desenvolvimento de um modelo linear deste sistema, análogo ao modelo linear de Heffron & Phillips. Para se avaliar o impacto do PS quando este está operando no sistema, são analisadas as constantes que definem o modelo, para diferentes níveis de variação do carregamento da máquina. Através de simulações analisa-se a introdução de amortecimento no sistema de potência, pela atuação do PS. São estudadas situações onde a defasagem introduzida é manual e situações em que é automática (realizada através de um sistema de controle). Para o ajuste automático da defasagem, inicialmente é definido um sistema de controle e efetua-se a análise com o sinal de entrada variações da velocidade angular do rotor. Prosseguindo no desenvolvimento do trabalho, são estudados os sinais de entrada variações da corrente elétrica e variações da potência elétrica. É feita uma análise de como estas entradas influenciam a formação de torque elétrico (amortecimento e sincronização) no sistema MBI, e suas conseqüências na estabilidade a pequenas perturbações. Resultados e conclusões são obtidos a partir de simulações efetuadas para um sistema exemplo. / This work presents studies with respect to the dynamic stability of a single machine infinite bus (SMIB) system, with a phase shifter installed (SMIB/PS system). The development of a linear model system, analogous to the linear model of Heffron & Phillips is presented. The constants that define the model are analyzed to evaluate the impact of the PS when operating under machine load variations conditions. The introduction of damping in the power system is analyzed through simulation by the dynamic of the PS. The manual and automatic shift introductions are studied. For the automatic adjustment of the shift, initially a control system is defined, and the analysis is effectuated the analysis with the input signal variations of the rotor speed. Afterwards the input signals variations of the electric current and variations of the electric power are studied. The influence of the inputs on the formation of the electric torque (damping and synchronism) on the SMIB system is analyzed. Results and conclusions are shown from simulations effectuated for an example system.

Cargas e fontes elétricas de pequeno porte, integradas através de alimentadores de distribuição de baixa tensão, agrupadas e gerenciadas de tal maneira que se comportem como uma única entidade controlável dentro de um sistema de potência e com a capacidade de operar de forma paralela ou isolada da rede elétrica convencional, constituem-se em um novo tipo de sistema elétrico conhecido como Minirrede. Esta tese aborda o problema relacionado à estabilidade dinâmica de Minirredes com controle autônomo de frequência e tensão, quando operadas de forma isolada da rede convencional. As minirredes analisadas são compostas por combinações de fontes elétricas convencionais e fontes alternativas que não geram naturalmente em 50 ou 60 Hz, sendo necessária a utilização de inversores para sua conexão com a rede elétrica. A análise se realiza no espaço de estados com metodologias baseadas nas teorias que envolvem os autovalores e autovetores da matriz de estado. Para isto, modelos no espaço de estados são desenvolvidos para cada componente da Minirrede, mantendo um compromisso entre precisão e complexidade. O caráter analítico da análise permite investigar a relação entre a estabilidade da Minirrede e os parâmetros do sistema, tais como ganhos dos controladores, dimensionamento da rede, configurações de geração, entre outros. Análises complementares de sensibilidade dos autovalores aos parâmetros elétricos do sistema permitem inferir o comportamento dinâmico de diversas configurações de Minirredes, obtendo-se importantes conclusões à respeito. Os resultados analíticos são verificados através de simulação computacional no ambiente Simulink/Matlab®. / Electrical loads and small power sources, integrated through low voltage distribution feeders, managed in such a way to behave as one controllable entity within in a power system, and with the ability to operate connected or non-connected to the conventional power system is a new kind of electrical system known as Microgrid. This thesis addresses the problem related to dynamic stability of island Microgrids with autonomous control of frequency and voltage. The Microgrids analyzed are composed of combinations of conventional and alternative power sources that do not generate electricity naturally in 50 or 60 Hz, therefore inverters are needed to provide AC network interface. The analysis is performed in the state space with methodologies based on theories involving the eigenvalues and eigenvectors of the state matrix. For this, state-space models are developed for each component of Microgrid, maintaining a compromise between accuracy and complexity. The analytical nature of this study allows investigating the relationship between the stability of Microgrid and parameters of the system, such as controller gains, network design, generation architectures, among others. Complementary sensitivity analyzes of eigenvalues to the electrical parameters of the system allow us to infer the dynamic behavior of various configurations of Microgrids, obtaining important conclusions on the matter. The analytical results are verified by computer simulation using the platform Simulink/Matlab®.

O objetivo deste trabalho é comparar duas metodologias distintas ele cálculo de autovalores aplicadas na análise da estabilidade a pequenas perturbações em sistemas elétricos de potência. Um estudo detalhado para a determinação de um modelo para esta análise foi realizado, chegando-se a um modelo de dois eixos para o gerador e um modelo ele regulador de tensão com um tempo de atraso para o sistema. de excitação estático. Para aproveitar a esparsidade característica desta modelagem, o método de iterações de potência inversa (representando a abordagem sequencial) e o método ele iterações de subespaço (representando a abordagem em bloco) foram implementados. O primeiro método calcula estimativas convergentes para um autovalor em cada passo. No segundo método, estimativas para um bloco de autovalores são geradas simultaneamente. Técnicas ele aceleração e pré-condicionamento foram utilizadas para aumentar a eficiência dos métodos. Ao final, uma comparação entre os resultados dos diferentes algoritmos resultantes da incorporação destas técnicas é apresentada. / The objective of this work is to compare two distinct methodologies applied to the analysis of small-signal stability of electric power systems. A detailed study aiming the determination of a model for this analysis was done, and then the two-axis model for the generator and the voltage regulator with one time lag model for the static excitation system were chosen. To take advantage of the sparsity in this model, the inverse power iterations method (representing the sequential approach) and the subspace iterations method (representing the block approach) were implemented. The first method calculates convergent estimations for only one eigenvalue in each step. In the second method, estimations for an eigenvalue block are generated simultaneously. Acceleration and preconditioning techniques were used to improve the efficiency of these methods. In the end, a comparison among the results of the different algorithms resulting from the incorporation of these techniques is presented.

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização em Sistemas de Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

O objetivo deste trabalho é comparar duas metodologias distintas ele cálculo de autovalores aplicadas na análise da estabilidade a pequenas perturbações em sistemas elétricos de potência. Um estudo detalhado para a determinação de um modelo para esta análise foi realizado, chegando-se a um modelo de dois eixos para o gerador e um modelo ele regulador de tensão com um tempo de atraso para o sistema. de excitação estático. Para aproveitar a esparsidade característica desta modelagem, o método de iterações de potência inversa (representando a abordagem sequencial) e o método ele iterações de subespaço (representando a abordagem em bloco) foram implementados. O primeiro método calcula estimativas convergentes para um autovalor em cada passo. No segundo método, estimativas para um bloco de autovalores são geradas simultaneamente. Técnicas ele aceleração e pré-condicionamento foram utilizadas para aumentar a eficiência dos métodos. Ao final, uma comparação entre os resultados dos diferentes algoritmos resultantes da incorporação destas técnicas é apresentada. / The objective of this work is to compare two distinct methodologies applied to the analysis of small-signal stability of electric power systems. A detailed study aiming the determination of a model for this analysis was done, and then the two-axis model for the generator and the voltage regulator with one time lag model for the static excitation system were chosen. To take advantage of the sparsity in this model, the inverse power iterations method (representing the sequential approach) and the subspace iterations method (representing the block approach) were implemented. The first method calculates convergent estimations for only one eigenvalue in each step. In the second method, estimations for an eigenvalue block are generated simultaneously. Acceleration and preconditioning techniques were used to improve the efficiency of these methods. In the end, a comparison among the results of the different algorithms resulting from the incorporation of these techniques is presented.

Cargas e fontes elétricas de pequeno porte, integradas através de alimentadores de distribuição de baixa tensão, agrupadas e gerenciadas de tal maneira que se comportem como uma única entidade controlável dentro de um sistema de potência e com a capacidade de operar de forma paralela ou isolada da rede elétrica convencional, constituem-se em um novo tipo de sistema elétrico conhecido como Minirrede. Esta tese aborda o problema relacionado à estabilidade dinâmica de Minirredes com controle autônomo de frequência e tensão, quando operadas de forma isolada da rede convencional. As minirredes analisadas são compostas por combinações de fontes elétricas convencionais e fontes alternativas que não geram naturalmente em 50 ou 60 Hz, sendo necessária a utilização de inversores para sua conexão com a rede elétrica. A análise se realiza no espaço de estados com metodologias baseadas nas teorias que envolvem os autovalores e autovetores da matriz de estado. Para isto, modelos no espaço de estados são desenvolvidos para cada componente da Minirrede, mantendo um compromisso entre precisão e complexidade. O caráter analítico da análise permite investigar a relação entre a estabilidade da Minirrede e os parâmetros do sistema, tais como ganhos dos controladores, dimensionamento da rede, configurações de geração, entre outros. Análises complementares de sensibilidade dos autovalores aos parâmetros elétricos do sistema permitem inferir o comportamento dinâmico de diversas configurações de Minirredes, obtendo-se importantes conclusões à respeito. Os resultados analíticos são verificados através de simulação computacional no ambiente Simulink/Matlab®. / Electrical loads and small power sources, integrated through low voltage distribution feeders, managed in such a way to behave as one controllable entity within in a power system, and with the ability to operate connected or non-connected to the conventional power system is a new kind of electrical system known as Microgrid. This thesis addresses the problem related to dynamic stability of island Microgrids with autonomous control of frequency and voltage. The Microgrids analyzed are composed of combinations of conventional and alternative power sources that do not generate electricity naturally in 50 or 60 Hz, therefore inverters are needed to provide AC network interface. The analysis is performed in the state space with methodologies based on theories involving the eigenvalues and eigenvectors of the state matrix. For this, state-space models are developed for each component of Microgrid, maintaining a compromise between accuracy and complexity. The analytical nature of this study allows investigating the relationship between the stability of Microgrid and parameters of the system, such as controller gains, network design, generation architectures, among others. Complementary sensitivity analyzes of eigenvalues to the electrical parameters of the system allow us to infer the dynamic behavior of various configurations of Microgrids, obtaining important conclusions on the matter. The analytical results are verified by computer simulation using the platform Simulink/Matlab®.

Esse trabalho tem como finalidade o estudo, a implementação e a validação de uma metodologia simplificada da resposta dinâmica de uma aeronave comercial da Embraer à rajada contínua vertical e lateral. O objetivo de se ter um cálculo preliminar confiável visa a economia de homens-hora de engenharia durante o processo de cálculo de cargas para certas fases de desenvolvimento do avião. O método escolhido como foco do trabalho é o método de Peele, que será implementado e validado por comparação com duas metodologias distintas e de domínio público. Peele apresenta uma metodologia simplificada para o cálculo da resposta dinâmica de uma aeronave às rajadas contínuas vertical e lateral tendo como resultado os valores de A e N0 utilizando um modelo rígido de dois graus de liberdade. Como ferramentas de validação foram utilizados o código GRM desenvolvido pelo NLR (Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium), instituição holandesa que desenvolveu esse programa como parte de um manual de cargas em aeronaves, e um software comercial (NASTRAN). O software desenvolvido pelo NLR cujo modelo é chamado GRM (Gust Response Model), também fornece a resposta à rajada em termos de ganhos e freqüências; porém, só está desenvolvido para cálculo de rajada vertical, não sendo possível, portanto, a comparação do cálculo da resposta devido à rajada contínua lateral. O método do NLR permite a inclusão de 3 modos flexíveis simétricos da aeronave e 2 rígidos, além de ter opção de cálculo para rajada sintonizada. Além do cálculo de A e N0 o método GRM também dá como resultado o momento fletor, o momento torçor, o esforço cortante na raiz da asa e o esforço cortante na raiz da empenagem. O NASTRAN fornece tanto a resposta da aeronave à rajada vertical e lateral, considerando ou não modos flexíveis. Ambos os software utilizam como entrada o espectro de rajada de Von Kármán. Os resultados foram validados comparando os valores encontrados pelo método de Peele com os valores encontrados pelo GRM e pelo NASTRAN.

Neste trabalho o Princípio dos Trabalhos Virtuais, em sua forma estendida, é particularizado para cascas cônicas finas. A formulação fraca assim obtida é utilizada para a análise de estabilidade dinâmica de painéis cônicos sob a ação de cargas seguidoras, no presente caso, tantenges à geratriz. O efeito das tensões iniciais é incluído nas equações dinâmicas por meio dos termos chamados forças reduzidas. O movimento vibratório é suposto harmônico e é considerado um estado inicial de tensões de membrana. O painel cilíndrico, a placa retangular e o setor circular são obtidos, a partir do painel cônico, através de um processo numérico de passagem ao limite. Para comparação dos resultados relativos ao painel cônico foi desenvolvido um Elemento Finito Misto baseado no Princípio Variacional da Hellinger-Reissner. No que foi possível, os resultados foram comparados com outros existentes na literatura e se mostram em boa concordância com os mesmos.

Neste trabalho analisa-se problemas de placas retangulares sob ação de cargas seguidoras. Aplica-se o Princípio dos Trabalhos Virtuais na sua forma estendida, aos problemas não-conservativos aqui propostos. Para as funções coordenadas foram utilizadas polinômios ou funções trigonométricas, ambas satisfazendo no mínimo as condições de contorno geométricas. Os resultados obtidos para as cargas críticas e para as correspondentes frequências de vibração são comparados quando possível, com soluções existentes.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do procedimento e do planejamento da campanha de ensaios em voo necessários para a certificação e a integração de cargas externas em uma aeronave militar. Mais especificamente, este trabalho apresenta como estudo de caso a aplicação da teoria de estabilidade de aeronaves para definir o conjunto de parâmetros necessários para avaliação da estabilidade dinâmica de uma aeronave militar com cargas externas. Em última análise, os parâmetros obtidos caracterizam grande parte das qualidades de voo da aeronave, exigidas em normas militares técnicas, para garantir o cumprimento da base de certificação e a certificação de integração (i.e. qualificação). Para melhor compreensão, uma breve explanação da estabilidade de aeronaves é realizada. Em seguida, a metodologia de ensaios em voo adotada é discutida, enfatizando os procedimentos de ensaios amplamente utilizados. Embora os ensaios em voo sejam executados de acordo com os procedimentos publicados (e.g. MIL STD), os riscos inerentes associados com esta campanha de ensaios em voo precisam ser avaliados por meio de ensaios de resposta dinâmica antes dos voos reais, e estes ensaios podem ser realizados através de ferramentas de análise de simulação. Este processo, executado com supervisão da autoridade de certificação, utiliza um aplicativo customizado desenvolvido pelo grupo de engenharia do IPEV com aplicação do MATLAB. Para a avaliação experimental, uma completa FTI, composta por um sistema de aquisição de dados em voo PCM, um gravador PCM, uma base de tempo GPS/IRIG-B e um conjunto de transdutores, é utilizada. A exatidão da medida da FTI depende principalmente dos procedimentos de calibração. Então, para minimizar a maior parte dos erros sistemáticos, os processos de calibração e de determinação de incerteza são realizados utilizando o sistema SALEV, que é totalmente compatível com a norma EA-4/02. A certificação é alcançada quando a operação da aeronave e do sistema integrado é cumprida e a segurança de voo não é prejudicada ou comprometida, como mostrado pelos resultados dos ensaios.