Este trabalho aborda os sistemas multiterminais para transmissão em corrente contínua baseados em conversores do tipo fonte de corrente (CSC - current source converters). São apresentados resultados de estudo em um sistema multiterminal em corrente contínua (MTDC) de quatro terminais em três estações inserido no sistema norte-nordeste brasileiro, tendo como enfoque principal a sua modelagem, simulação e desempenho em relação à estabilidade durante transitórios eletromecânicos. O sistema é modelado nos programas PSCAD/EMTDC e EMTP-RV, com detalhe para a topologia, os controles e requisitos do MTDC. São também descritos e modelados os conversores a tiristores, as linhas em corrente contínua, bancos capacitivos para compensação de fator de potência, bem como os geradores síncronos e seus reguladores. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações de inicialização, de regime permanente e transitória diante de contingências. Com isso, esta pesquisa contribui para a compreensão do desempenho de sistemas MTDC e para a criação de modelos para inserção nos programas de transitórios eletromecânicos. / This work addresses the CSC-based, multiterminal solution for DC transmission. The focus of the study was to analyze a four-terminal three-station MTDC scheme inserted in the Brazilian north-northeast power system through modeling, simulation and evaluation of performance regarding stability during electromechanical transients. The system is modeled in PSCAD/EMTDC and EMTP-RV programs, with special detail in the MTDC topology, controls and technical/operative requirements. It is also described the thyristor-based converters, the DC lines, capacitor banks for power factor compensation, as well as the synchronous generators and their regulators. The system performance is evaluated through simulation of converter initialization, steady state response and transient response after contingencies. Thus, this research not only contributes to the understanding of the performance and operation of MTDC systems, but it also assists the development of MTDC models for electromechanical transient programs.

Este trabalho aborda os sistemas multiterminais para transmissão em corrente contínua baseados em conversores do tipo fonte de corrente (CSC - current source converters). São apresentados resultados de estudo em um sistema multiterminal em corrente contínua (MTDC) de quatro terminais em três estações inserido no sistema norte-nordeste brasileiro, tendo como enfoque principal a sua modelagem, simulação e desempenho em relação à estabilidade durante transitórios eletromecânicos. O sistema é modelado nos programas PSCAD/EMTDC e EMTP-RV, com detalhe para a topologia, os controles e requisitos do MTDC. São também descritos e modelados os conversores a tiristores, as linhas em corrente contínua, bancos capacitivos para compensação de fator de potência, bem como os geradores síncronos e seus reguladores. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações de inicialização, de regime permanente e transitória diante de contingências. Com isso, esta pesquisa contribui para a compreensão do desempenho de sistemas MTDC e para a criação de modelos para inserção nos programas de transitórios eletromecânicos. / This work addresses the CSC-based, multiterminal solution for DC transmission. The focus of the study was to analyze a four-terminal three-station MTDC scheme inserted in the Brazilian north-northeast power system through modeling, simulation and evaluation of performance regarding stability during electromechanical transients. The system is modeled in PSCAD/EMTDC and EMTP-RV programs, with special detail in the MTDC topology, controls and technical/operative requirements. It is also described the thyristor-based converters, the DC lines, capacitor banks for power factor compensation, as well as the synchronous generators and their regulators. The system performance is evaluated through simulation of converter initialization, steady state response and transient response after contingencies. Thus, this research not only contributes to the understanding of the performance and operation of MTDC systems, but it also assists the development of MTDC models for electromechanical transient programs.

Submitted by Morgana Silva (morgana_linhares@yahoo.com.br) on 2016-07-26T18:10:50Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2752063 bytes, checksum: 886fc73f7f66099f1e033937798f6b7e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T18:10:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2752063 bytes, checksum: 886fc73f7f66099f1e033937798f6b7e (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This paper presents a block diagram modeling of a grid-independent photovoltaic power generation system, including the steps of DC regulation, voltage inversion, and control system based on dynamic simulations in Simulink / Matlab® exclusively using the built-in blocks available in its library. A well-known technique in literature called MPPT (maximum power point tracking) was used for tracking the maximum power of the photovoltaic generation. However, the control that was used to maintain a constant output voltage of the Push-Pull is based on a method that is similar to the MPPT, which configures a novelty of this research. The integration of modeling the entire PV system with these control systems is carried out in Simulink for investigaton and production of simulation results. An experimental platform that includes an emulator of photovoltaic panels, a 1 kW Push-Pull converter, a three-phase inverter with three arms and a hydraulic load constituided by a motor-pump was built in the laboratory. The experimental results corroborate the methodology that was used. / Este trabalho apresenta uma modelagem em diagramação de blocos de um sistema de geração de energia fotovoltaico isolado, incluindo as etapas de regulação CC, inversão de tensão e sistema de controle com base em simulações dinâmicas no ambiente Simulink/Matlab® utilizando, exclusivamente, os blocos built-in disponíveis em sua biblioteca. Uma técnica bem conhecida na literatura foi utilizada para o rastreio da máxima potência da geração fotovoltaica. No entanto, o controle utilizado para manter a tensão de saída constante do Push-Pull é baseado num método similar ao do rastreio da máxima potência, o que configura uma novidade deste trabalho. A integração da modelagem de todo o sistema fotovoltaico com estes sistemas de controle é realizada no ambiente Simulink para averiguação e produção dos resultados de simulação. Uma plataforma experimental que inclui um emulador de painéis fotovoltaicos, um Push-Pull de 1 kW de potência, um inversor trifásico de três braços e uma carga hidráulica constituída por um motobomba foi construída em laboratório. Os resultados experimentais corroboram a metodologia utilizada.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-05-23T18:23:25Z No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-05-24T17:33:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-24T17:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandohenriquedeoliveira.pdf: 7733433 bytes, checksum: ed0bfbea1ebdeec7443503ad20027a67 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta uma proposta de controle discreto baseado em reali-mentação de estados aplicado à fonte de alimentação das cargas magnéticas do Sirius. A fonte é formada por associações em série e em paralelo de módulos de menor po-tência para que, em conjunto, possam atender às exigências requeridas de tensão e de corrente dos magnetos. Cada módulo é constituído de dois estágios, um de entrada e outro de saída, em que o segundo é o objeto de estudo deste trabalho. O estágio de saída é constituído por um conversor ponte completa associado a um filtro de terceira ordem. Inicialmente é feita a modelagem do estágio de saída e apresentado um modelo apropriado a uma quantidade genérica de módulos associados em série. Em seguida é feita a discretização da planta e o controle em espaço de estados. Para a alocação dos pólos do sistema em malha fechada é utilizado o Regulador Quadrático Linear Digital. Entretanto, quando módulos são associados, aumenta-se consideravelmente a ordem do sistema e torna-se inviável a medição de todos os estados da planta. Então, é proposto um observador ótimo de ordem reduzida para que este seja capaz de fornecer ao con-trolador os estados que não são medidos. A análise de estabilidade permitiu verificar a robustez do controle em conjunto com o observador de estados. Na associação de módulos em paralelo foram consideradas que as correntes da saída de cada módulo são parcelas do estado que corresponde à corrente das cargas magnéticas. Baseado nesta premissa e no controle feito para o arranjo de módulos em série, foi proposta uma estratégia de controle para o arranjo em paralelo. Os resultados em simulação, tanto para a configuração de módulos em série quanto em paralelo, permitem verificar os desempenhos dinâmicos do controlador e observador de estados. / This dissertation presents a proposal of a discrete-time state-feedback control law applied to the Sirius magnetic source power supply. In order to meet the magnets' required voltage and current levels the source is formed by series and parallel associa-tion of modular converters. Each module is made up of two stages, input and output, in which the later is addressed this work. The output stage is constituted by a full bridge converter associated with a third-order filter. Initially a mathematical model is obtained for a single module. This model is later extended to represent the connection of several modules in series. Then the plant is discretized and state feedback law is designed to control the system. The optimal technique Digital Linear Quadratic Regu-lator was used to place the closed-loop poles. However, when modules are associated, due the order of the system it becomes impracticable to measure all the states. Then an optimal reduced order observer is proposed to provide to controller the states that are not measured. An stability analysis is performed in order to verify the controller robustness. For the association of modules in parallel was considered that the output currents of each module are the parcels of the state corresponding to the current of the magnetic loads. Based on this premise and in the previously control design for the series modules association, is proposed a control topology for the parallel arrange-ment. Simulation results were obtained, for the both configuration of modules series and parallel, and the performances of the controller and state-observer were verified.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-13T15:20:14Z No. of bitstreams: 1 salatieldecastrolobato.pdf: 51678452 bytes, checksum: 022776c88833a1e47901180ebd1f826b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-13T19:33:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 salatieldecastrolobato.pdf: 51678452 bytes, checksum: 022776c88833a1e47901180ebd1f826b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T19:33:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 salatieldecastrolobato.pdf: 51678452 bytes, checksum: 022776c88833a1e47901180ebd1f826b (MD5) Previous issue date: 2016-11-07 / O objetivo geral desta dissertação é o aperfeiçoamento do projeto de uma nova fonte de corrente em desenvolvimento para o acelerador de partículas Sirius. A corrente da fonte é aplicada em magnetos de elevada indutância e são programadas para apresentar forma de onda com significativa componente senoidal em corrente contínua e em baixa frequência, de acordo com as características operacionais necessárias do Sirius. Para efeitos de estudo, a metodologia empregada consiste essencialmente em desacoplar a análise e o projeto do controle em um estágio regulador de tensão seguido de um estágio de síntese da corrente. Foram realizados ensaios em uma fonte em construção no Laboratório Nacional de Luz Síncroton e em um protótipo desenvolvido na UFJF. As principais contribuições descritas nesta dissertação são: i) atenuação da propagação de distúrbios de baixa frequência para a rede elétrica; ii) emprego de retificador de tensão controlado para regulação da tensão do barramento CC, melhoria do fator de potência e redução de componentes harmônicas. Os resultados experimentais evidenciam que as alterações de projeto propostas nesta dissertação apresentam grande potencial para melhorar o desempenho da fonte de corrente em termos da qualidade de energia elétrica e da sintetização de corrente senoidal no magneto do acelerador de partículas. / This work consists in the evaluation and improvement of a current source for a particle accelerator. The output current presents a DC sinusoidal waveform in low frequecy which flows through the windings of high inductance electromagnets. The methodology consists in separating the analysis and project of the control into two parts: a voltage regulator stage,followedbyacurrentsynthesisstage. Testswereperformedonacurrentsourceunder construction at the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) and on a prototype developed at UFJF. The work main contributions are: i) Attenuation of the low frequency disturbances on the electrical grid; ii) Use of a controlled rectifier to regulate the voltage of the DC bus, improvement in power factor and reduction of harmonic components. The experimental results show that the proposed changes have potential in improving the performace of the current source in terms of its electric power quality and synthesis of sinusoidal current in the particule accelerator.