Orientador: Helio Drago Romano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T06:02:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bottesi_MarildaSolonTeixeira_M.pdf: 6315052 bytes, checksum: 0eb12b8f9f20873aed73fcf40df6805e (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: Neste trabalho apresentamos inicialmente as figuras de sensibilidade através das quais foi possível calcular a sensibilidade dos filtros ativos RC de 2ª Ordem sob vários aspectos. Para tanto foram mostradas as principais estruturas elementares de filtros ativos e os elementos ativos que as compõem. A partir dessa visão global, particularizamos o estudo para filtros com fontes controladas (VCVS), mostrando como sintetizar estruturas elementares através das Funções de Transferência e de Drivingpoint e finalmente calculando as Figuras de Sensibilidade para cada estrutura apresentada. Os resultados obtidos foram colocados em uma tabela de maneira que um projetista por exemplo, possa calcular a sensibilidade de um determinado filtro apenas por substituição dos valores de seus parâmetros / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2554_DissertacaoMestradoCelioGeraldoFerreira.pdf: 6695270 bytes, checksum: c462f5242a95d9403a63ca937bdb6a0e (MD5) Previous issue date: 2008-03-25 / Cargas não lineares, tais como cicloconversores aplicados em laminadores, são freqüentemente utilizadas em indústrias siderúrgicas. A utilização de cargas desta natureza pode resultar em problemas de qualidade para o sistema elétrico, uma vez que geram correntes harmônicas que fluem pelo sistema de distribuição de energia da planta, caso não sejam adequadamente tratadas, causando distorção da tensão. Para melhorar a qualidade de energia da rede, filtros passivos são normalmente utilizados. No entanto, o sistema de filtragem passiva pode apresentar problemas no seu desempenho, principalmente quando considerada a expansão da planta ou alterações na sua forma de operação. Estes problemas no sistema de filtragem passiva podem ser aliviados pela combinação de filtros passivos e ativos, através de uma operação coordenada entre eles. Assim, para as freqüências harmônicas geradas pelos cicloconversores, parte destas componentes pode ser absorvida pelo filtro ativo e outra parte pelo filtro passivo. Esta combinação provê uma melhor compensação para a larga faixa de freqüências harmônicas geradas pelos cicloconversores. Este trabalho analisa um sistema real de distribuição de energia de um laminador siderúrgico, nas atuais condições de operação e em um panorama de expansão. Foi implementado um modelo de simulação digital envolvendo um filtro ativo em paralelo com filtros passivos, inseridos no sistema de alimentação de energia dos cicloconversores. Seguiu-se um estudo sobre o uso combinado de filtros passivos e ativos, para verificar a operação coordenada destes para a efetiva compensação harmônica do sistema e, conseqüentemente, a melhoria da qualidade da energia elétrica do sistema elétrico da planta.

Este trabalho apresenta uma abordagem paralela em FPGA para implementação de controladores digitais, com a finalidade de reduzir o tempo computacional de execução das leis de controle. A técnica de controle utilizada na implementação proposta pode ser aplicada para a compensação seletiva de harmônicos em filtros ativos de potência (FAP). Para compensar mesmo um número reduzido de harmônicas são necessárias múltiplas instruções de cálculo, envolvendo multiplicações e adições. Desta forma, para melhorar o desempenho computacional do sistema, é proposta uma estrutura paralela para implementação do controlador. Para compensação de um número maior de harmônicas é realizada a decomposição das tensões em suas componentes harmônicas em eixos síncronos utilizando a Transformada Discreta de Fourier. Esta estratégia permite um tempo de cálculo fixo independente do número de harmônicas, até o limite imposto pela frequência de amostragem. Os resultados experimentais são apresentados para comparar o tempo de execução da abordagem paralela proposta com o tempo de execução sequencial convencionalmente utilizado na literatura. / This paper presents a parallel approach to FPGA implementation of digital controllers, in order to reduce the computational time for implementing the control laws. The control technique used in the proposed implementation can be applied for selective harmonic compensation in active power filters (APF). To compensate for even a small number of harmonics requires multiple calculation instructions involving multiplications and additions. Thus, to improve the performance of the computer system is proposed to implement a parallel structure of the controller. To compensate for a larger number of harmonics is performed in the decomposition voltages of the harmonic components into their frames synchronous using the Discrete Fourier Transform. This strategy allows a calculation time fixed regardless of the number of harmonics up to the limit imposed by the sampling frequency. The experimental results are presented to compare the runtime of the proposed parallel approach with the sequential execution time conventionally used in the literature.

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:31:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ataide_MarcusVinicius_M.pdf: 5078211 bytes, checksum: 6a7d34e5151e3966f322f4d72fb4ccbf (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo aplicado a Filtro Ativo Monofásico de Potência, tendo como "foco principal" o projeto do filtro passivo de saída e da malha de controle. Na análise são considerados os limites estabelecidos por normas internacionais com respeito à interferência eletromagnética conduzida e ao limite de harmônicas de corrente. Os efeitos da impedância da linha e das perdas no filtro passivo também são considerados para o correto dimensionamento do mesmo, visando a não degradação da performance do filtro ativo. Consegue-se uma filtragem da corrente drenada da rede por uma carga não linear, de maneira satisfatória, com freqüência de corte do filtro passivo de saída superior a 3kHz (50!:! harmônica da corrente de linha) sendo os limites de IEM atingidos através do filtro de saída, não amortecido, e com ordem elevada. Resultados de simulação e experimentais são apresentados / Abstract: This work presents a study of single-phase active filters investigating specifically the design of the output filter and the control loop. The limits imposed by international standards regarding harmonics and conducted EMI are considered. The effect of the line impedance and the losses in the filter elements must be taken into account to have a secure design. An excellent harmonic compensation is obtained by means of a flat frequency response up to 3kHz, while the EMI limits is obtained by using a high order undraped low-pass filter. Simulation and experimental results are presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NunezZuniga_TeresaEsther_M.pdf: 3630934 bytes, checksum: 2acfac5c80f239575de6eac9da690d96 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A presente dissertação trata do estudo de um Filtro Ativo de Potência (FAP) trifásico a três fios, em sistemas elétricos nos quais se considera a presença de tensões simétricas, mas distorcidas, seguindo o método da síntese de carga resistiva. Discutem-se os problemas que podem surgir no sistema quando se faz a síntese de corrente senoidal em situações com tensões distorcidas. O circuito de controle está baseado em multiplicadores, como nos circuitos corretores do fator de potência, permitindo assim que a corrente siga a mesma forma de onda da tensão, usando um modulador MLP. No projeto foram considerados os limites estabelecidos pelas normas internacionais com relação às harmônicas de corrente e à interferência eletromagnética conduzida. Apresentam-se resultados práticos e de simulação do FAP trifásico / Abstract: This work deals with the study of a Three-Phase Active Power Filter in a Three-wire grid, used in electric systems where the voltage is balanced but distorted. This work follows the Resistive Load Synthesis over the Sinusoidal Current Synthesis. The control structure is based on multipliers, like in power factor corrector topologies, in order to generate the necessary compensating current using a PWM modulator. The limits imposed by international standards regarding harmonics and conduced EMI are considered in the filter design. Simulations and experimental results are presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Busarello_TiagoDaviCuri_M.pdf: 9519559 bytes, checksum: 2fe069e86506e282fd77d030c72cb424 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Filtros passivos sintonizados são utilizados para melhoria da qualidade da energia elétrica desde o início da década de 40. Robustez e baixo custo inicial são vantagens desses filtros que fazem deles uma atrativa escolha até os dias atuais. No entanto, a presença de distorções nas tensões provoca ressonâncias séries entre a fonte e os filtros passivos sintonizados. Tal fenômeno pode ocasionar deterioração do funcionamento do sistema elétrico, podendo chegar à falha do filtro passivo, principalmente do capacitor. Neste trabalho será apresentado o projeto e realização de uma solução ativa que objetiva impedir esses fenômenos em sistemas com filtros passivos sintonizados. Trata-se da inserção de um filtro ativo junto ao filtro passivo. A combinação de um filtro passivo com um ativo é denominada filtro híbrido. Análises da estrutura de potência da topologia híbrida evidenciarão a menor potência aparente necessária comparada com outras soluções. Uma vez que se parte do princípio da existência do filtro passivo sintonizado, será verificada a possibilidade de execução da solução apresentada, dadas as diferentes conexões elétricas dos mesmos. A metodologia de projeto do filtro ativo é detalhadamente apresentada. O modelo matemático de pequenos sinais do filtro híbrido é obtido para análise do desempenho dinâmico, estabilidade e auxílio no projeto dos controladores. Resultados de simulação e experimentais comprovarão a eficácia da solução apresentada. A implementação digital do controle proposto será realizada através da geração automática de código a partir de softwares dedicados / Abstract: Tuned Passive Filters are used to improve electrical energy quality since the 1940s. Robustness and low initial cost are advantages of passive filters which make them an attractive choice until nowadays. However, the presence of voltage distortions set series resonance between the source and the tuned passive filters. Such phenomena may cause deterioration of the electrical system and may damage the passive filter, specially its capacitor. This research will present the design and the realization of an active solution which has as goal preventing the mentioned phenomena in systems containing tuned passive filter. An active power filter is connected to the tuned passive filter. The combination of a passive filter and an active filter is called hybrid filter. The power structure analysis will demonstrate the low necessary apparent power compared to others solutions. Since the project gets started with the assumption of an existent tuned passive filters, it will be investigated the possibility of the covered solution implementation, given the several different electrical connection of them. The active filter design methodology is explained detailed. The hybrid-filter small-signal model is obtained in order to analyze the dynamic behavior, stability and to support in the controller designs. Simulation and experimental results will prove the effective performance of the presented solution. The proposed digital control will be implemented by automatic code generation from dedicated softwares / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação de quatro estratégias de controle de corrente de compensação para uma topologia monofásica de Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP), sendo estas denominadas, controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( ), controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( – ), Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ) e Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ). A tensão no barramento CC é controlada por um controlador PI clássico. O FAPP é composto por um inversor full-bridge conectado a rede elétrica, o qual opera de modo a fornecer à rede elétrica uma corrente de compensação, com a mesma amplitude e em fase oposta à corrente harmônica da carga. O algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrona (algoritmo ) é utilizado para obtenção da corrente de referência de compensação. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores PI das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. É também apresentada à metodologia para sintonia das parcelas ressoantes dos controlador e . Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e comparar o desempenho do FAPP, quando submetido às estratégias de controle propostas. / This work presents the study, design and implementation of three control strategies for compensating current in a single-phase Shunt Active Power Filter (SAPF), such as the conventional PI controller based on reference frame ( ), conventional PI controller based on reference frame ( ), PI plus resonant controller based on reference frame ( ) and PI plus resonant controller based on reference frame ( ). The DC bus voltage is controlled by using a linear PI controller. The SAPF consists of a full-bridge inverter connected to the grid. The main function of the shunt SAPF is to provide to the utility grid an adequate compensation current, containing the same amplitude and opposite phase of the load current harmonics. The algorithm used for obtaining the reference compensation current is based on the synchronous reference frame (SRF algorithm). Mathematical analyzes are developed in order to obtain the mathematical model which represents the SAPF physical system. In addition, it is presented a design methodology employed for obtaining the gains of the PI controllers used in both the compensation current and the DC-bus voltage loops. It is also presented methodology for tuning the resonant controllers. Simulation and experimental results are presented to validate the theoretical development and compare the performance of FAPP when submitted to the proposed control strategies.

Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_JoelFilipe_M.pdf: 10178060 bytes, checksum: 342fb378bb2d1fd88084a0360e541d24 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filtros Ativos de Potência Aeronáuticos (FAPA) são geralmente utilizados para melhoria da Qualidade da Energia em Sistemas Elétricos de Potência Aeronáuticos (SEPA). Os FAPA compensam os harmônicos de corrente, aumentam o fator de potência e minimizam os efeitos de cargas desbalanceadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, simulação e implementação de um FAPA pra um SEPA avançado de velocidade e frequência variável. O SEPA é muito diferente dos sistemas elétricos residenciais e industriais, nesses sistemas a frequência pode variar de 360 Hz a 800 Hz, além do mais a carga se reconfigura repetidamente. Deste modo, uma estratégia avançada de filtragem ativa é necessária para SEPAs, O FAPA proposto neste trabalho é composto por um inversor multinível do tipo cascata assimétrica, o algoritmo de controle é implementado utilizando a teoria da potência conservativa e a sincronia do FAPA com o SIPA é realizada por meio de um algoritmo PLL com filtro de Kalman. Um protótipo trifásico é implementado para validar ambos o FAPA e as simulações / Abstract: Aircraft Active Power Filters (AAPFs) are most commonly used to improve energy quality in Aircraft Electrical Power Systems (AEPS by means of mitigating current harmonics, improving the source power factor and minimizing the effects of unbalanced loads. This work presents the design, simulation and implementation of a Multilevel AAPF for a Variable Speed Variable Frequency (VSVF) advanced aircraft electric power system. The AEPS is very different than the residential and industrial power systems, in these systems, the frequency may vary between 360 Hz and 800 Hz, and the load dynamics is often modified. For aircraft purposes an enhanced filtering technique is required. The proposed AAPF topology is composed by an Asymmetrical Multilevel Inverter (AMI), controlled by the Conservative Power Theory (CPT) and synchronized by a Kalman Filter Phase-Locked Loop (KF-PLL). A three phase AAPF prototype was implemented in order to investigate the proper system operation and accurateness to the simulations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:10:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_ViniciusdeFreitasGomes_M.pdf: 1151425 bytes, checksum: 25421deb7c7d0073c31744365ccb6e53 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os geradores síncronos trifásicos são atualmente os mais utilizados em geração de energia elétrica em grande escala no mundo todo. Na geração de energia elétrica em pequena escala, geralmente como geração distribuída, ligada à rede de distribuição em média tensão ou até mesmo em baixa tensão, eles tem sido muito usados devido à sua principal qualidade que é a de operar em velocidade constante. Entre as suas aplicações em geração distribuída destacam-se aquelas que usam energias renováveis como em médios e pequenos aproveitamentos hidráulicos, em aproveitamentos da biomassa e nos aproveitamentos eólicos. Neste trabalho estuda-se a modelagem do gerador síncrono, estabilidade transitória utilizando os diferentes modelos de representação do gerador síncrono e o seu desempenho dinâmico em algumas situações de operação em geração distribuída com cargas lineares e com cargas não lineares, com e sem o uso de filtragem ativa / Abstract: The three-phase synchronous generators are currently the most used in generating electricity on a large scale worldwide. In generating electricity on a small scale, usually as distributed generation, connected to the distribution network or even medium voltage low voltage, they have been widely used due to its main quality is to operate at constant speed. Among its applications in distributed generation to include those using renewable energy as in medium and small hydroelectric plants, biomass and hydroelectric in the Windmill. This paper studies the modeling of the synchronous generator, transient stability using different models of representation of the synchronous generator and its dynamic performance in some situations of operation distributed generation with linear loads and nonlinear loads, with and without the use of filtering active / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

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.