Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The purpose of this work is to present an active and reactive power flow controller applied to inverter paralelism with the stiff AC system. An additional loop is implemented into a conventional control loop based on the characteristic curves of active power versus frequency and reactive power versus voltage. This loop uses the active power variation as feedback to generate the load angle of the voltage reference of the inverter, when it is connected in parallel with the electric network. As a consequence, the active and reactive transitory power oscillations are atenuated, without producing undesirable colateral effects as significative voltage and reactive power variations presented in the utilization of PSS (Power System Stabilizer), another technique used to improve the system damping, [Martins, M. P., 2004]. A dynamic model of the system based on the small signal analysis is presented. The root locus graphics, showing the system poles under parametric variations are also presented, allowing the analysis of the system stability. The simulation results and the experimental ones using a laboratory prototype with and without the additional loop are showed, which validate the obtained small signal model. / Este trabalho apresenta um controlador de fluxos de potência ativa e reativa aplicado ao paralelismo de um inversor com a rede elétrica. Uma malha adicional de controle é inserida a um controlador convencional, o qual é baseado nas curvas características de potência ativa versus freqüência e potência reativa versus tensão. Essa malha utiliza a realimentação da própria variação da potência ativa para a geração do ângulo de carga da tensão de referência do inversor, quando o mesmo é conectado em paralelo com a rede elétrica. Como resultado as oscilações transitórias das potências ativa e reativa são melhor atenuadas, sem produzir efeitos colaterais indesejáveis tais como as variações de tensão e potência reativa presentes na utilização do PSS (Power System Stabilizer Estabilizador de Sistemas de Potência), outra técnica usada para melhorar o amortecimento do sistema, [Martins, M. P., 2004]. Um modelo dinâmico do sistema baseado na análise para pequenos sinais é apresentado. Gráficos do lugar das raízes, mostrando os pólos do sistema diante de variações paramétricas também são apresentados, permitindo a análise de estabilidade do sistema. Resultados de simulação e resultados experimentais utilizando-se um protótipo de laboratório, com e sem a malha de realimentação adicional são mostrados, os quais validam o modelo para pequenos sinais obtido. / Doutor em Ciências

O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de controladores robustos baseados no princípio do modelo interno, em referenciais síncrono e estacionário, para aplicação ao estágio de saída de uma fonte ininterrupta de energia (UPS) a fim de minimizar a distorção na tensão de saída causada pela conexão de cargas não lineares balanceadas e desbalanceadas. A formulação em referencial estacionário (abc) é realizada através da aplicação de controladores com múltiplos modos ressonantes, a fim de se estabelecer erro nulo ao seguimento de referência senoidal e rejeição de distúrbios na tensão de saída devido às correntes com elevado conteúdo harmônico drenadas pelas cargas. Além disso, o controle é formulado em referencial síncrono (dq0) utilizando controladores Proporcional-Integral (PI) convencionais muito difundidos na maioria das aplicações comerciais de UPS. O projeto de ambos controladores é realizado utilizando uma metodologia de controle robusto com realimentação de estados, onde os parâmetros dos controladores são determinados através da resolução de um problema de otimização convexa sujeito a um conjunto de restrições na forma de desigualdades matriciais lineares (LMI). Uma análise comparativa de desempenho é realizada entre controladores com um modo ressonante (sintonizado na fundamental) e o PI em dq0, pois apresentam estruturas funcionalmente equivalentes sob a ótica do princípio do modelo interno aplicada a seus respectivos referenciais. Além do mais, demonstra-se a melhoria no desempenho com o uso dos controladores múltiplo ressonantes em referencial estacionário onde escolhe-se as frequências de ressonância de cada modo de maneira a suprimir os efeitos de harmônicas específicas na tensão de saída da UPS. A análise comparativa entre os controladores propostos é realizada através de simulações numéricas, utilizando os procedimentos de ensaio dinâmico e estático e as exigências estabelecidas pela norma internacional IEC 62040-3. / The main objective of this work is the development of robust controllers based on the internalmodel principle, in synchronous and stationary frames, applied to the output stage of an uninterruptible power supply (UPS), in order to minimize the output voltage distortion caused by the connection of balanced and unbalanced nonlinear loads. The formulation in stationary abc-frame is accomplished through the aplication of a multiple resonant controller, so that, it is possible to achieve zero-error tracking of the sinusoidal reference and disturbances rejection on the output voltage due to the high amount of harmonic currents drained by the loads. Moreover, a controller in synchronous reference frame (dq0 axis) is formulated through the application of conventional Proportional-Integral (PI) controllers which are widely used in comercial UPS applications. The design of both controllers is formulated using a state-feedback robust controlmethod, in which the controller parameters are determined by solving a convex optimization problem subject to a set of LMI constraints. A comparative analysis on the performance of the single-mode resonant controller (tuned at the fundamental frequency) and the PI controller is performed, because these controllers are functionally equivalent in the sense of the internal model principle applied to their respective frames. Furthermore, the improvement in performance is demostrated with the use of multiple resonant controllers in stationary abc-frame where the resonance frequencies are chosen to suppress the effects of a specific harmonic in the UPS output voltage. The comparative analysis of the proposed controllers is performed through numerical simulations, making use of the dynamical and steady-state test methods and performance requirements defined by the IEC 62040-3 international stardard.

Este trabalho, constitui-se em uma contribuição para o estudo das estratégias de mo-dulação direta baseadas em histerese e que funcionam em frequência fixa de comutação. Tem como objetivo principal propor a estratégia delta modificada, que diferencia-se na forma de ajuste da largura de banda de histerese, alterando-se seus limites e em como executa o comando de bloqueio das chaves de potência, para que a corrente de saída se mantenha em frequência fixa de operação e apresente rápida resposta dinâmica no sistema controlado. Para tanto, não necessita da utilização de derivadas, nem de uma corrente média de referência, tão pouco, se utiliza dos tempos de comutação. A estratégia proposta, comprova que é possível produzir os adequados pulsos de comando para o processamento da energia proveniente de célula combustível, através do conversor estático de potência, utilizando-se, principalmente, dos valores de ultrapassagem nos limites estabelecidos de histerese. Como objetivo secundário desta pesquisa, desenvolve-se um conversor CC/CC auxiliar para adaptar e estabilizar a energia proveniente da CAC, compondo-se um sistema útil que serve de base para fornecer energia, aos mais diversos tipos de cargas em CC. Além disso, apresenta-se uma revisão das estratégias de modulação em modo direto para o controle da corrente de saída no conversor estático, tendo como base a tensão nos terminais de um indutor. Contudo, outras estratégias são naturalmente citadas, no transcorrer deste trabalho, devido haver combinações entre as diferentes estratégias moduladoras e controladoras comentadas. / This work, is a contribution to the study of direct modulation strategies based on hysteresis and that operate at fixed switching frequency. Its main objective is to propose the modified delta strategy, which differentiates from the others strategies in the form of adjustment of hysteresis bandwidth, changing its limits and in executing the locking command of the power keys, so that the output current is maintain at fixed frequency of operation and a rapid dynamic response in the controlled system. In order to do so, it does not require the use of derivatives or a reference average current and also the switching times are not used. This strategy shows that it is possible to produce the appropriate command pulses for the processing of fuel cell energy by the static power converter using mainly the exceedance limit values. As a secondary objective of this research, an auxiliary DC/DC converter is developed to adapt and stabilize the energy coming from the fuel cell, forming a useful system that serves as a base to supply power to the most diverse types of DC loads. In addition, we present a review of the direct-mode modulation strategies for the control of the output current in the static converter, updating data, and based on the voltage at the terminals of an inductor; how-ever, others strategies are naturally cited because there are combinations between the different modulating strategies and controllers commented on in the course of this work.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-01-27T17:17:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Erika_1.pdf: 4090096 bytes, checksum: aad3d3481e2a810cc8765c9bade0883b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T17:17:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_Erika_1.pdf: 4090096 bytes, checksum: aad3d3481e2a810cc8765c9bade0883b (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / FACEPE / Microrrede é um conjunto de geração distribuída e sistemas de armazenamento de energia que abastece a demanda de um grupo de consumidores. A existência de um controle local independente da rede elétrica define uma microrrede, a qual pode se conectar ao sistema tradicional de potência ou desconectar-se e funcionar de forma autônoma a depender das condições físicas e/ou econômicas. O presente trabalho apresenta dois métodos de controle para o paralelismo de inversores em microrredes, o controle por inclinação e o controle mestre-escravo, com o objetivo de realizar um estudo comparativo. Primeiramente, são mostrados os conceitos de geração distribuída, microrredes e paralelismo de inversores. Depois, são apresentados os fundamentos teóricos e as principais características dos controles por inclinação e mestre-escravo. Por fim, é feita uma comparação entre as duas técnicas de controle para que permita definir qual é a melhor. Esta comparação é feita por meio de simulações de uma microrrede, analisando o seu desempenho nas situações conectada à rede elétrica principal, em ilhamento e durante o transitório de desconexão. Também é observado o comportamento de grandezas como corrente, amplitude e frequência da tensão e ainda o compartilhamento de carga entre os inversores. / Microgrid is a set of distributed generation and energy storage systems that supplies the demand of a group of consumers . The existence of a local control, independently of the main grid, defines a microgrid, which can be connected to or disconnected from the traditional power system working autonomously depending on the physical or economic conditions. This work presents two control methods for paralleling inverters in microgrids, droop control and masterslave control, in order to conduct a comparative study between both control techniques. Firstly, the concepts of distributed generation, microgrid and paralleled inverters are shown. Then, it is presented the theoretical fundamentals and main features of droop control and master-slave control. Finally, a comparison is done between both control techniques to allow define the best control technique. This comparison is done by means of simulations of a microrrede, analyzing its performance in the situations connected to the main grid, in islanding and during the disconnection transient. Also, it is observed the quantities behavior such as the current, the voltage amplitude and frequency and also the power shared among the inverters.

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:47:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Villalva_MarceloGradella_D.pdf: 10773240 bytes, checksum: aeccba84d675a257bed00100b3d011cb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao estudo de conversores eletrônicos para sistemas fotovoltaicos de geração distribuída de energia elétrica. O objetivo principal é apresentar o desenvolvimento e os resultados de um conversor eletrônico trifásico para a conexão de um conjunto de painéis solares fotovoltaicos à rede elétrica de baixa tensão. São apresentados resultados experimentais e estudos teóricos sobre a modelagem e a simulação de dispositivos fotovoltaicos, a regulação da tensão fotovoltaica, o rastreamento da máxima potência e a modelagem e o controle de um conversor eletrônico de dois estágios / Abstract: This work is a contribution to the study of power converters for photovoltaic distributed generation systems. The main objective is to present the development and results of a threephase power converter for a grid-connected photovoltaic plant. The work presents experimental results and theoretical studies on the modeling and simulation of photovoltaic devices, regulation of the photovoltaic voltage, maximum power point tracking, and the modeling and control of a two-stage grid-connected power converter / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_SergioPires_M.pdf: 2753814 bytes, checksum: 4e94e3c8b75144bb509d505233b11dcb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho aborda a implementação de um filtro ativo de potência utilizando um inversor mul­tinível com topologia em cascata assimétrica. Justificativas para utilização de estruturas multiníveis são discutidas. O sistema de controle utilizado garante um fornecimento nulo de potência ativa pelo filtro ativo e que a corrente fornecida pela fonte de alimentação tenha a mesma forma de onda da tensão de alimentação. Com isso, o fator de potência visto pela fonte é próximo de seu valor unitário e a fonte fornece apenas potência ativa à carga. Resultados de simulações e experimentais validam o esquema adotado. Também é descreva uma proposta para se realizar o controle das tensões CC da topologia em cascata assimétrica. Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Inversor Multinível, Qualidade da Energia Elétrica, Fil­tro Ativo de Potência, Controle Digital / Abstract: This work regards a shunt active power filter implementation using an asymmetrical cascaded multilevel convel1er. Reasons for using multilevel structures are discussed. The system control gua­rantees that the active power filter does not supply active power and the source current has the same waveform of the source voltage. Consequently, the power factor from the source side is almost one and the source only supplies active power to the load. Simulation and experimental results validate the applied scheme. A proposal for controlling the DC voltages from the asymmetrical cascaded topology is also described. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvarenga_MarcosBalduinode_D.pdf: 18917931 bytes, checksum: a0630621c255135a8bf5fd49974daea6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta contribuições para o emprego de inversor multinível em cascata simétrica como filtro ativo de potência. O balanceamento das tensões nos barramentos CC é feito a partir de informação de um único bit obtido em cada módulo do conversor. O balanceamento é realizado através da postergação ou da supressão dos pulsos e, também, pela organização da ordem de acionamento das chaves semicondutoras de potência. A estratégia de modulação desenvolvida permite também a equalização dos pulsos de chaveamento entre os diversos módulos do inversor e suprime um porcentual de comutações redundantes ou irrelevantes, minimizando as perdas do conversor. Toma-se como parâmetro de qualidade a distorção harmônica decorrente de tais procedimentos. A técnica desenvolvida viabiliza a inserção de células em redundância, o que aumenta a confiabilidade da operação, favorecendo sua aplicação em filtros ativos de potência e dispositivos de condicionamento aplicados em redes de energia elétrica. O controle da corrente do filtro ativo e o controle das tensões nos barramentos CC são executados por dois controladores independentes, cujos projetos são detalhados e equacionados. A estratégia foi avaliada em um protótipo experimental de baixa tensão, constituído de um conversor multinível composto por quatro células simétricas, sendo uma em redundância, comandadas por um microcontrolador. Foram realizadas, também, simulações, considerando um alimentador de distribuição com 22,5 MVA e 13,8 kV. Nas análises dos resultados, são considerados os valores estabelecidos por normas relativas ao limite de harmônicas de corrente / Abstract: The present thesis shows contributions to the use of symmetrical cascaded multilevel inverter as active power filter. The balancing of the voltages on the DC bus is made from a single bit of information obtained in each converter module. Balancing is performed by postponement or suppression pulses and also for organizing the order of activation of the power semiconductor switches. The modulation strategy developed also allows the equalization of switching pulses between different inverter modules and removes a percentage of redundant or irrelevant switching, minimizing the losses of the converter. Taken as the quality parameter was the harmonic distortion resulting from such procedures. The technique developed enables the insertion of cells in redundancy, which increases reliability of the operation, in favor of their use in active power filters and conditioning devices used in power grids. The current control of active filter and control voltages in DC buses are performed by two independent controllers, whose projects are detailed and calculated. The strategy was evaluated in an experimental prototype low-voltage, consisting of a multilevel converter composed of four symmetrical cells, one redundancy, controlled by a microcontroller. It was also performed simulations considering a distribution feeder with 22.5 MVA and 13.8 kV. In the analysis of the results it was taken into account established values by standards for harmonic current limit / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gazoli_JonasRafael_M.pdf: 7156744 bytes, checksum: 8382e373834c6001d3a70cd31e6f291f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta uma contribuição à pesquisa e ao desenvolvimento de microinversores monofásicos para sistemas fotovoltaicos de energia solar conectados à rede elétrica de baixa tensão. O objetivo principal da pesquisa é apresentar o projeto, a construção e os resultados experimentais de um microinversor eletrônico que processa a energia proveniente de um painel fotovoltaico e faz a conexão deste dispositivo com a rede El. São apresentados estudos teóricos e simulações sobre painéis fotovoltaicos, sobre a modelagem e o controle de conversores eletrônicos e sobre o algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência. São apresentados resultados experimentais obtidos com um microinversor experimental desenvolvido em laboratório, constituído de dois estágios de conversão (CC-CC e CC-CA) / Abstract: This thesis presents a contribution to research and development of single-phase micro-inverters for low voltage grid-connected photovoltaic systems. The main goal of this research is to present the project, the development and experimental results of an electronic micro-inverter that processes the energy from a photovoltaic panel and connects this device to the main grid. Theoretical studies and simulations on photovoltaic panels are shown, as the modeling and control of the electronic converters and the maximum power point tracking algorithm. Results with an experimental microinverter consisting of two stages (DC-DC and DC-AC) are also shown / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho; Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T00:11:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ota_JoaoInacioYutaka_M.pdf: 7717643 bytes, checksum: c0a1a3d8391b140cd3113fbbbc0106b8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre filtro ativo de potência paralelo para sistema trifásico com quatro fios, discutindo técnicas de compensação e de controle de correntes. O estudo concentra-se no filtro ativo paralelo composto por um inversor do tipo fonte de tensão com quatro pernas. Com esta estrutura de conversor são realizados estudos e simulações em computador de estratégias de compensação de correntes harmônicas e de controle de correntes. São investigadas técnicas de controle repetitivo, ressonante e proporcional-integral. Os sistemas de controle de correntes são construídos com um algoritmo de modulação por largura de pulsos tridimensional com vetores espaciais, que é investigado em detalhes no trabalho / Abstract: This dissertation presents a study of three-phase four-wire shunt active power filter, discussing compensation and control currents techniques. The study focuses on the shunt active filter composed by a four-leg voltage source inverter. Using this converter structure studies about strategies for compensation of harmonic currents and current control are carried out through computer simulations. Repetitive, resonant and proportional-integral control techniques are investigated. The current control system is performed using an algorithm of three-dimensional space-vector pulse width modulation, which is investigated in detail in the work / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Espindola_MarcosFernando_M.pdf: 5114547 bytes, checksum: 1601ee84cd6d17c671ba644a288c398d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Apresenta-se a implementação de um inversor trifásico de tensão a três níveis para ser utilizado no controle de velocidade de um motor síncrono trifásico a imãs permanentes usando o método de controle vetorial. Realizou-se o estudo, projeto e construção de um inversor de tensão a três níveis com neutro grampeado ou inversor NPC neutral point clamped. Utilizou-se modulação em largura de pulsos por vetores espaciais no controle vetorial de velocidade do motor. Foram realizadas simulações do sistema proposto usando os aplicativos computacionais Matlab/Simulink e PSIM. Realizou-se em seguida uma montagem experimental constituída de um motor síncrono a imãs permanentes de 0,75 kW acoplado a um freio eletromagnético que lhe serviu de carga mecânica. O sistema motor e carga foi acionado pelo inversor com modulação em largura de pulsos por vetores espaciais e os resultados obtidos do controle de velocidade realizado, incluindo reversão de velocidade e frenação do motor, são apresentados no trabalho. Comparou-se também o desempenho de um inversor a três níveis usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais com o desempenho de um inversor a dois níveis usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais na alimentação de uma carga resistiva. Resultados de simulação e resultados experimentais são apresentados. Neste trabalho realizou-se uma comparação qualitativa entre o uso do inversor a dois níveis e do inversor a três níveis que mostra em que situações é conveniente utilizar o inversor a três níveis / Abstract: It is presented the implementation of a three phase three level voltage inverter to be used in the speed control of a three phase permanent magnet synchronous motor using the vector control method. To achieve this goal, it was carried out the study, design and construction of a three level neutral point clamped voltage inverter or NPC inverter. For the control of the motor it was used a space vector modulation. The proposed system was simulated using Matlab/Simulink and PSIM softwares. It was carried out an experimental assembly consisting of a 0.75 kW permanent magnet synchronous motor coupled to an electromagnetic brake as a mechanical load. The motor and load system were triggered by the inverter with space vector modulation. The results of the speed control, including reversal of speed and motor breaking, are presented in the study. The performance of a three level inverter using space vector modulation is compared to the performance of a two level inverter using space vector modulation feeding a resistive load. The simulation and experimental results are presented. In this work a qualitative comparison between the two level inverter and three level inverter was done showing in wich situations it is better to use the three level inverter / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica