Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_FranciscodeSallesCintra_M.pdf: 6952829 bytes, checksum: 2a5f9a7ee7f1673037541de774d51f9a (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Estudou-se a operação de uma usina elétrica isolada constituída de gerador síncrono e de gerador de indução. o objetivo é o de baixar o custo inicial da usina necessária para operar em localidade distantes do grande sistema elétrico. Desenvolveu-se um modelo matemático apoiado por experiências de laboratório e estudou-se os regimes permanente e transitório / Abstract: The isolated electrical power plant with synchronous generator and induction generator is studied. The subject is to save money on the initial cost of the power plant necessary to work in distant sites from the main power system. The mathematical model based on electrical machine laboratory experiences were developed and both the steady and transient states were studied. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuqueCarcasi_DiodomiroBaldomero_M.pdf: 943595 bytes, checksum: c20084d6cea7e72315ca4292797e783f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de motores de indução trifásico em regime permanente. Discute-se a validade da utilização do circuito elétrico equivalente do motor nas condições nominais e fora das condições nominais de operação. Ensaios em vazio e com rotor bloqueado são executados em um motor de indução trifásico para a determinação dos parâmetros do circuito equivalente. O ensaio realizado em condições de carga variável dentro de um intervalo usual de operação do motor, em termos de escorregamento, mostra que o circuito equivalente não representa o comportamento da máquina quando esta trabalha fora do ponto nominal de operação, porque os parâmetros não mais o representam bem naquelas situações de operação. As grandezas obtidas nos ensaios em carga variável são adequadamente condicionadas e utilizadas no treinamento de uma rede neural artificial Multi-Layer Perceptron (MLP). Para a validação dessa rede são comparados os resultados obtidos no modelo neural com os testes experimentais do motor de indução trifásico. / Abstract: This thesis presents a study about the steady state behavior of the three-phase induction motor. The validity of the use of the electric equivalent circuit is discussed when it is utilized on the rated conditions and also on any other operating conditions. No-load and the blocked rotor tests are performed on a three-phase induction motor for the determination of the equivalent circuit parameters. The tests run in variable load conditions in a usual interval of operation of the motor, in terms of slip, show that the equivalent circuit does not represent quit well the behavior of the machine when it works out of the rated point, because the parameters do not represent it in those operating condition any more. The magnitudes obtained in the variable load test are conditioned and used in the training of an artificial neural network Multi-Layer Perceptron (MLP). For the validation of the results, the neural model and experimental tests of the induction motor results are compared. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores : Jose Antenor Pomilio, Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T03:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ValmirMachado_D.pdf: 3522020 bytes, checksum: 84dc1243f65c6392fa74b4777330c17d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientadores: Andre Luiz Morelato França, Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salles_MauricioBarbosadeCamargo_M.pdf: 997736 bytes, checksum: 357e053882da7cccdc236b2e9b943707 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo desta dissertação de mestrado é determinar o desempenho dinâmico de diferentes tecnologias empregadas em sistemas de geração eólica conectados em redes de distribuição de energia elétrica durante perturbações na velocidade do vento e contingências elétricas. As tecnologias de geração eólica investigadas são (a) gerador de indução com compensação via banco fixo de capacitores; (b) gerador de indução com compensação via SVC (Static Var Compensator) ou DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator); (c) gerador de indução com controle eletrônico da resistência do rotor e (d) gerador de indução com dupla alimentação. O uso conjunto dessas tecnologias com o controle do ângulo de passo das hélices da turbina eólica também é pesquisado. Em relação aos tipos de perturbações eólicas, analisa-se o desempenho desses geradores do ponto de vista eletro-energético durante variações lineares na velocidade do vento e durante rajadas de vento. Ao passo que as perturbações elétricas analisadas são curtos-circuitos trifásicos, com o intuito de verificar a estabilidade de tensão da rede frente a grandes perturbações, e aumento gradual do carregamento do sistema, com o intuito de verificar a estabilidade de tensão da rede frente a pequenas perturbações. Diferentes sinais de entrada para os diversos controladores eletrônicos e mecânicos são investigados. De forma geral, controladores objetivando manter constante potência elétrica gerada, velocidade do rotor, tensão terminal ou uma combinação desses sinais são testados / Abstract: The objective of this dissertation is to determine the dynamic performance of different wind power generation technologies connected to distribution networks during wind and electrical perturbations. The technologies analyzed are (a) induction generator with capacitor-based compensation, (b) induction generator with SVC (Static Var Compensator) or DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator)-based compensation, (c) induction generator with electronically controlled rotor resistance and (d) double-fed induction generator. These technologies combined with blade pitch controllers are tested. The wind perturbations analyzed are linear variation of the wind speed and wind gusts. The electrical perturbations investigated are three-phase short-circuit, in order to determine the network large-disturbance voltage stability, and gradual increase in the system loading, in order to check the network small-disturbance voltage stability. Different input signals to the controllers are studied. Controllers projected to keep constant electrical power, rotor speed, terminal voltage or a combination of these signal are investigated. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Ana Cristina Cavalcanti Lyra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T15:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NeriJunior_AlmirLaranjeira_M.pdf: 2063024 bytes, checksum: 66bf0807a15396d41cfa7b41d39c5a12 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente texto visa a introduzir um novo método de acionamento do motor de indução bifásico de alimentação monofásica, prescindindo da chave centrífuga e reduzindo a corrente de partida da máquina sem incrementar sobremaneira os custos. Analisa-se seu comportamento de maneira bidirecional, tanto como carga elétrica para uma rede de distribuição quanto como acionador mecânico. Serão apresentadas as características convencionais desta máquina elétrica, com uma avaliação do comportamento de fluxos e a explanação das equações matemáticas que modelam o sistema simulado. Os métodos de partida mais comuns são avaliados, bem como diversos métodos de eletrônica de potência desenvolvidos em algumas referências bibliográficas. Gráficos e tabelas subsidiam as comparações entre métodos, de forma a concluir com as vantagens introduzidas pelo método proposto / Abstract: This text introduces a new topology supply for the single-phase induction motor using power electronics. The proposed method does not use centrifugal switch and reduces starting current with a cheap circuitry. The analysis will be based on drive behavior, analyzing mechanical values, and as load behavior ¿ electrical values ¿ for a distribution network. Main characteristics of the electrical machine will be presented, regarding flux interactions and model equations used to simulate. Commonly used starting method and references starting methods are simulated to offer a reliable comparison for the new topology. Graphs and tables show the whole results, and it can be concluded that the proposed starting method presents advantages for this machine / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa frequência em sistemas elétricos de potência. O problema de controle é estruturado na forma de desigualdades matriciais, as quais permitem a busca por uma solução numérica para o problema de controle. Os controladores de amortecimento baseados na realimentação dinâmica de saída, gerados por metodologias de projeto na forma de desigualdades matriciais, geralmente apresentam ordem elevada. Além disso, projetos considerando sistemas de potência de médio porte demandam elevado tempo computacional. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia de projeto capaz de gerar controladores de ordem reduzida. A metodologia proposta adota um índice de desempenho que possibilita a redução do tempo computacional demandado no projeto. O índice de desempenho adotado para o sistema em malha fechada é a energia do sinal de saída do sistema. Essa energia corresponde à integral do valor quadrático do sinal adotado como saída do sistema. A metodologia proposta permite especificar um índice de desempenho apenas para aos modos de resposta de interesse do sistema, contornando as limitações das metodologias baseadas em posicionamento regional de polos. A relação entre o valor da energia do sinal de saída do sistema e seu fator de amortecimento é estabelecida por meio de uma equação algébrica. Neste trabalho, a metodologia é aplicada na geração de controladores de amortecimento para geradores síncronos. Entretanto, o procedimento proposto é genérico o suficiente para ser aplicado a outros tipos de geradores (gerador de indução empregado em unidades eólicas, por exemplo), a dispositivos FACTS (do Inglês, Flexible AC Transmission System) assim como a outros tipos de sistemas dinâmicos. A metodologia gerou um controlador eficaz para um caso onde a formulação baseada no tradicional posicionamento regional de polos é incapaz de gerar um controlador que assegure uma boa margem de estabilidade para o modo de resposta de interesse. / This work proposes a methodology for the design of controller to damp low frequency electromechanical oscillations in power systems. The control problem is structured in the form of matrix inequalities, which allows obtaining a numerical solution for the control problem. The damping controllers based on dynamic output feedback, generated by design methodologies in the form of matrix inequalities, usually presents high order. In addition, the design of this controller, considering large power systems, usually requires excessive computational effort. In this context, this work proposes a methodology for the design of reduced order controllers. The proposed methodology employs a performance index that is less costly in terms of computational effort when compared to the one with the traditional regional pole placement. The adopted performance index for the closed loop system is the energy of the system output. This energy corresponds to the integral of the signal squared regarding the system output. The proposed methodology allows specifying a performance index only for the response modes of interest, overcoming the limitations of the methodologies based on regional pole placement. The relation between the energy value of the output signal of the system and its damping factor is established by means of an algebraic equation. In this paper, the methodology is applied to generate damping controller for synchronous generators. However, the proposed procedure is general enough to be applied to other kinds of power plants (wind generation, for example), to FACTS devices, as well as to other dynamic systems. The methodology has generated an effective controller for a case where the formulation based on the regional pole placement is unable to generate a controller which assures a good stability margin for the response mode of interest.

Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa frequência em sistemas elétricos de potência. O problema de controle é estruturado na forma de desigualdades matriciais, as quais permitem a busca por uma solução numérica para o problema de controle. Os controladores de amortecimento baseados na realimentação dinâmica de saída, gerados por metodologias de projeto na forma de desigualdades matriciais, geralmente apresentam ordem elevada. Além disso, projetos considerando sistemas de potência de médio porte demandam elevado tempo computacional. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia de projeto capaz de gerar controladores de ordem reduzida. A metodologia proposta adota um índice de desempenho que possibilita a redução do tempo computacional demandado no projeto. O índice de desempenho adotado para o sistema em malha fechada é a energia do sinal de saída do sistema. Essa energia corresponde à integral do valor quadrático do sinal adotado como saída do sistema. A metodologia proposta permite especificar um índice de desempenho apenas para aos modos de resposta de interesse do sistema, contornando as limitações das metodologias baseadas em posicionamento regional de polos. A relação entre o valor da energia do sinal de saída do sistema e seu fator de amortecimento é estabelecida por meio de uma equação algébrica. Neste trabalho, a metodologia é aplicada na geração de controladores de amortecimento para geradores síncronos. Entretanto, o procedimento proposto é genérico o suficiente para ser aplicado a outros tipos de geradores (gerador de indução empregado em unidades eólicas, por exemplo), a dispositivos FACTS (do Inglês, Flexible AC Transmission System) assim como a outros tipos de sistemas dinâmicos. A metodologia gerou um controlador eficaz para um caso onde a formulação baseada no tradicional posicionamento regional de polos é incapaz de gerar um controlador que assegure uma boa margem de estabilidade para o modo de resposta de interesse. / This work proposes a methodology for the design of controller to damp low frequency electromechanical oscillations in power systems. The control problem is structured in the form of matrix inequalities, which allows obtaining a numerical solution for the control problem. The damping controllers based on dynamic output feedback, generated by design methodologies in the form of matrix inequalities, usually presents high order. In addition, the design of this controller, considering large power systems, usually requires excessive computational effort. In this context, this work proposes a methodology for the design of reduced order controllers. The proposed methodology employs a performance index that is less costly in terms of computational effort when compared to the one with the traditional regional pole placement. The adopted performance index for the closed loop system is the energy of the system output. This energy corresponds to the integral of the signal squared regarding the system output. The proposed methodology allows specifying a performance index only for the response modes of interest, overcoming the limitations of the methodologies based on regional pole placement. The relation between the energy value of the output signal of the system and its damping factor is established by means of an algebraic equation. In this paper, the methodology is applied to generate damping controller for synchronous generators. However, the proposed procedure is general enough to be applied to other kinds of power plants (wind generation, for example), to FACTS devices, as well as to other dynamic systems. The methodology has generated an effective controller for a case where the formulation based on the regional pole placement is unable to generate a controller which assures a good stability margin for the response mode of interest.

Orientador: Edson Bim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:47:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_EudemarioSouzade_D.pdf: 2512813 bytes, checksum: 189069455159efa5f8327460e869f749 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese trata do emprego do controle preditivo baseado no modelo (MBPC-Model Based Predictive Control) no acionamento do motor de indução do trifásico, para controle de fluxo de rotor e velocidade. A estratégia MBPC baseia-se na minimização do erro entre as referências futuras e a predição do modelo, para gerar os sinais de controle. Nesta tese, o motor de indução é descrito por espaço de estados e, diferentemente, do MBPC não linear, que emprega algoritmos de busca para determinar os sinais de controle, a estratégia escolhida faz inearizações sucessivas. Assim sendo, a cada ciclo gera-se a lei de controle, sendo que esta é dada por uma equação algébrica. São necessários ao controlador preditivo o conhecimento das tensões de terminal do estator e das seguintes variáveis de estado: corrente de estator, fluxo de rotor e velocidade de eixo. Para a estimação dos estados é empregado o filtro de Kalman estendido. O torque de carga é tratato como uma perturbação e sua magnitude é obtida por duas abordagens: pela equação eletromecânica e pelo filtro de Kalman estendido. Resultados de simulação computacional e experimentais validam a proposta / Abstract: This thesis presents the results concerning the control of rotor flux and speed of the induction motor using MBPC strategy, which is based on the error minimization between the future set point and model prediction, resulting in control signals. In the case studied in this thesis the motor model is described in space-state. The non linear MBPC emploies search algorithms to find the control signals, whereas the technique used in this thesis made sucessives linearizations on model; therefore in every control cicle a new algebraic control lay is found. The predictive control needs to know the stator voltage and the following state variables: stator current, rotor flux and speed. In the order to estimate the states an extended Kalman filter is employed. The load torque is considered as a disturbance and its amplitude is obtained in two ways: by calculation via eletromechanical equation and by estimation via Kalman filter. The proposal has been validated by imulations and experiments / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Este trabalho apresenta o controle de potência em um gerador de indução duplamente alimentado (GIDA) utilizado em uma micro turbina eólica, visando o controle de potência ativa e reativa para minimizar as variações de tensão em redes rurais. Com a inserção destas fontes renováveis de energia no sistema de distribuição em baixa tensão, é fundamental analisar os impactos na qualidade de energia no ponto de conexão (PC) e implementar o controle adequado para atender os requisitos técnicos dos procedimentos de distribuição estabelecidos por norma. Uma equação é apresentada para relacionar a variação de tensão com a potência injetada em uma rede de distribuição em baixa tensão. Uma rede rural típica é emulada nesse trabalho para analisar este impacto na variação de tensão em áreas remotas. O sistema utiliza malhas de controle tradicionais PI para as correntes retóricas e malha de potência ativa e reativa, e as referências são então definidas para auxiliar a evitar uma violação da banda de variação de tensão permitida por norma. Devido ao fato de que a inserção de potência ativa em redes rurais é o principal fator de variação da tensão no PC, resultados experimentais são apresentados para validar a teoria desenvolvida e comprovar a eficácia do sistema projetado. / This work presents the power control in a double fed induction generator (DFIG) used in a wind turbine, aiming the control of active and reactive power to minimize the voltage variations in rural networks. With the insertion of these renewable energy sources in the low voltage distribution system, it is fundamental to analyze the impacts on the quality of energy at the point of connection (PC) and to implement adequate control to attend the technical requirements of the distribution procedures established by standard. An equation is presented to relate the voltage variation to the injected power in a low voltage distribution network. A typical rural network is emulated in this work to analyze this impact on the voltage variation in remote areas. The system uses traditional PI control meshes for rotor currents and active and reactive power mesh, and the references are then set to help prevent a violation of the allowable voltage variation band as per standard. Due to the fact that the insertion of active power in rural networks is the main factor of variation of the voltage in the PC, experimental results are presented to validate the developed theory and to prove the efficiency of the designed system.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T13:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_CeciliadeFreitas_M.pdf: 1237482 bytes, checksum: caa2c7e10679e865b870669fb557c361 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Um dos distúrbios mais freqüentes acarretados pela partida direta de grandes motores de indução é o afundamento de tensão decorrente das elevadas correntes de energização drenadas pelos mesmos durante a fase inicial de aceleração. Essas variações da magnitude de tensão podem deteriorar a operação de cargas sensíveis, geradores e relés digitais existentes em instalações industriais. Portanto, sempre que um novo motor de indução é conectado em uma instalação industrial, os engenheiros de planejamento estão interessados em saber se esse procedimento irá resultar em níveis aceitáveis de afundamentos de tensão. O impacto da partida do motor de indução na qualidade de energia pode ser avaliado por estudos que exigem complexas e numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos, o que demanda um considerável tempo de mão de obra altamente especializada. Nesse contexto, o objetivo dessa dissertação de mestrado é desenvolver métodos analíticos e gráficos confiáveis e práticos que auxiliem os engenheiros de planejamento nos projetos de instalação e de partida de motores de indução em instalações industriais com cargas sensíveis a variações de tensão. Tais métodos foram desenvolvidos para análise de motores de indução do tipo gaiola de esquilo com partida direta, tendo em vista que esse é um esquema bastante adotado devido ao seu baixo custo e simplicidade. Os métodos analíticos são desenvolvidos através da solução dos modelos matemáticos de regime permanente e dinâmicos dos diversos componentes da instalação industrial. A precisão dos métodos analíticos propostos é verificada através da comparação dos respectivos resultados com aqueles obtidos através de simulações de transitórios eletromagnéticos. O objetivo dos métodos gráficos é facilitar a compreensão das informações relacionadas ao comportamento dinâmico da tensão através de gráficos semelhantes aos tipicamente utilizados na análise de qualidade de energia (e.g., ITIC - Information Technology Industry Council) / Abstract: One of the most common disturbances caused by the starting of large induction motors is the voltage sag that occurs due to the high inrush current. These variations in voltage and current magnitude can deteriorate the operation of generators, sensitive loads and digital relays in industrial facilities. Therefore, whenever a new induction motor is connected to the system, planning engineers want to know if the motor starting would result in acceptable voltage sag levels. The impact of the induction motors starting on the power quality can be assessed by studies that require numerous and complex electromagnetic transient simulations, which is very time-consuming. In this context, the objective of this work is to develop simple graphical and analytical methods to assist planning engineers when analyzing the installation of new induction motors in industrial facilities. This work will focus on squirrel-cage induction motors with direct start, since this scheme is extremely adopted due to its low cost and simplicity. The analytical methods are developed through the solution of the steady state and dynamic models of the several components of the industrial facility. The accuracy of the analytical methods proposed is validated through comparison with the results obtained by repetitive electromagnetic transient simulations. The objective of the methods is to facilitate the understanding of the information obtained about the dynamic behavior of the voltage through charts typically used in the analysis of power quality (e.g., ITIC - Information Technology Industry Council). / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica