Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T14:57:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245746.pdf: 3220015 bytes, checksum: ae31e6a930a3acebb2b58cd89053e014 (MD5) / O objetivo deste trabalho é modelar a partida das máquinas síncronas de pólos salientes maciços (MSPSM) a fim de calcular o torque, a corrente e o aquecimento gerado nas sapatas polares. A metodologia desenvolvida está baseada na determinação dos parâmetros de eixo direto (d) e de quadratura (q) a partir de simulações de ensaios em freqüência da máquina com rotor travado. As simulações dos ensaios são realizadas utilizando o método de elementos finitos (programa EFCAD) e os resultados são modelados por curvas de tendência. De posse das equações das indutâncias de eixo direto e de quadratura e utilizando-se equações em regime quase permanente da máquina síncrona, calculam-se o torque eletromagnético médio, a envoltória da parte oscilante do torque eletromagnético (torque oscilante) e a corrente eficaz do estator em função da velocidade. Com a corrente do estator, calculam-se as perdas por pólo no rotor também através de elementos finitos (EFCAD). Todo o processo de simulação é realizado através de um programa composto por diversos módulos computacionais encadeados apropriadamente para facilitar a utilização por parte do usuário.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T16:47:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:01:39Z : No. of bitstreams: 1 161645.pdf: 3274649 bytes, checksum: 520924750ff5ee593d0bbf924b0794c9 (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem respeito ao Serviço Ancilar de Suporte de Reativos e seu impacto sobre o máximo carregamento do sistema, considerando o ambiente desregulamentado existente no Setor Elétrico. O objetivo é contribuir com o desenvolvimento de metodologias na definição dos custos associados ao suporte de potência reativa. Para tanto, propõe-se uma função custo de geração de potência reativa, que relaciona aspectos econômicos e técnicos existentes dentro do sistema de potência a partir das características das máquinas síncronas. Em primeiro lugar, este trabalho representa a capacidade de geração de potência ativa de uma máquina síncrona, em função da potência reativa sendo gerada, a partir da curva de capabilidade da máquina. Posteriormente, associa o custo de oportunidade perdida de gerar potência ativa ao custo de geração de reativos. Esta função custo de reativos é modelada num problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo Parametrizado nas cargas ativas e reativas. A solução deste problema é acompanhada, usando o método da continuação, para incrementos no parâmetro das cargas, até o limite de máximo carregamento do sistema de potência

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:11:45Z : No. of bitstreams: 1 182786.pdf: 6101012 bytes, checksum: 8c6d349d0f4ed356b185b3b57401f064 (MD5) / Na análise moderna de sistemas elétricos de potência, é essencial ter à disposição modelos matemáticos confiáveis dos seus diversos componentes, de modo que se possa estudar o seu comportamento através de simulações digitais. Este trabalho trata do levantamento do modelo matemático do sistema de excitação de um gerador síncrono, a partir dos seus diagramas eletroeletrônicos. Trata também da sua validação, por meio da comparação dos resultados de simulações digitais feitas com o modelo e registros de ensaios de campo, efetuados durante o processo de comissionamento do equipamento. A abordagem empregada procura evidenciar aspectos práticos do levantamento das funções de transferência em geral ignorados em estudos acadêmicos, nos quais essas funções não são de fato levantadas ou construídas, mas já existem de forma padronizada. Ao longo do trabalho, a operação de cada componente do sistema estudado é explicada e discutida em profundidade, para o que são também abordados aspectos pertinentes da operação e proteção de um sistema elétrico de potência. Ênfase especial é dada ao desempenho do sistema de excitação como um todo, em que são analisadas as possibilidades de interação entre seus componentes. Sob certas circunstâncias, as ações individuais desses componentes podem ser conflitantes, e cuidados especiais devem ser tomados para assegurar o funcionamento harmônico do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303778.pdf: 6180783 bytes, checksum: 7527e4ebce338d2a006376414c378891 (MD5) / Recentemente, nota-se um aumento crescente na preocupação com as causas ambientais. Em escala mundial, a consciência ecológica e, em particular, a aceleração do aquecimento global pela emissão de gases de usinas termoelétricas, têm aumentado cada vez mais a pressão sobre os fabricantes de máquinas elétricas no sentido de disponibilizar produtos de alta eficiência. Os motores síncronos de partida direta com ímã permanente (LSPM) podem ser considerados uma alternativa ao motor de indução convencional por oferecer alta eficiência e fator de potência elevado. Neste trabalho, é apresentada uma introdução inicial a respeito dos motores síncronos. Também são destacadas as características construtivas importantes para o projeto deste tipo de motor. O efeito da geometria do estator e rotor no funcionamento assíncrono do motor LSPM é analisada através de uma nova proposta de modelagem. O efeito do torque de freio gerado pelo magneto é estudado e aplicado à teoria do motor de indução de modo a gerar um método completo de modelagem. Finalmente, uma comparação entre os resultados das simulações e dos experimentos é apresentada, e em sequencia, são apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros. / In recent years, there has been a significant increase in awareness of environmental issues. Worldwide concern for the environment and, in particular, the acceleration of global warming by the emission of gases from power stations is leading to growing pressure on manufacturers to produce higher efficiency electrical machines. Linestart permanent magnet (LSPM) motor is noted as an alternative to the conventional induction motor because it offers a very high efficiency and high power factor. In this work, a initial background about synchronous motors is given. Also, the important constructive characteristics are explained in order to give the reader a better idea about the challenges involved in the motor design. The effects of stator and rotor geometries on the asynchronous behavior of the LSPM motor are analyzed using a new proposed analytical modeling. The effect of the magnet braking torque was studied and applied to the current induction motor theory to generate the complete simulation method. Finally, a comparison between simulation and experimental results is presented, which is followed by the conclusions and suggestions for further studies.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T22:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:18:00Z : No. of bitstreams: 1 150689.pdf: 13764651 bytes, checksum: 95cbe38aa67b8fffbad8ee61d2ef0c95 (MD5)

Orientador : Prof. Dr. Roman Kuiava / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 29/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Sistemas de energia / Resumo: Esta dissertac¸ ˜ao apresenta um estudo dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de gerac¸ ˜ao distribu'ýda (GD) baseada em geradores s'ýncronos na estabilidade transit ' oria angular de sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para a realizac¸ ˜ao deste estudo 'e proposta uma metodologia de an' alise baseada em 'ýndices num' ericos normalizados e gr 'aficos em escala de cores atrav'es dos quais se pretende avaliar simultaneamente, de forma clara e objetiva, um conjunto elevado de resultados num' ericos oriundos de um universo pr 'e-determinado de respostas transit ' orias no dom'ýnio do tempo. Estes resultados num' ericos s˜ao obtidos atrav'es da soluc¸ ˜ao de um conjunto de equac¸ ˜oes alg 'ebrico-diferenciais que descrevem o comportamento din ˆamico do sistema el ' etrico de potˆ encia, sendo utilizados para tal os softwares ANAREDE e ANATEM, ambos desenvolvidos pelo CEPEL/Eletrobr'as. Por meio destes softwares s˜ao geradas as respostas num' ericas das vari 'aveis de interesse do sistema frente 'a aplicac¸ ˜ao de grandes perturbac¸ ˜oes (eventos). Para cada uma das perturbac¸ ˜oes simuladas 'e observado o comportamento do ˆangulo do rotor de cada grupo de geradores de grande porte, ligados aos sistemas de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao, por um per'ýodo aproximado de 10 segundos. A partir desta gama de resultados s˜ao extra'ýdos quatro 'ýndices de desempenho, atrav'es dos quais s˜ao avaliados diferentes aspectos do comportamento transit ' orio do sistema el ' etrico de potˆ encia: o M'aximo Desvio Angular absoluto do rotor em relac¸ ˜ao ao Centro de In ' ercia do sistema ('ýndice MDACI), o M'aximo Desvio Angular absoluto do ˆangulo do rotor em relac¸ ˜ao ao ponto de equil'ýbrio pr ' e-falta Individual de cada gerador de grande porte ('ýndice MDAID), a Integral do erro absoluto entre o ˆangulo do rotor no tempo e seu valor em regime permanente p' os-falta ('ýndice ITAE-ts) e o Tempo Cr'ýtico de abertura dos dispositivos de protec¸ ˜ao do sistema de transmiss ˜ao ('ýndice TC). Os valores dos 'ýndices de desempenho s˜ao por fim expostos de maneira a mapear, usando uma escala de cores, os resultados de cada centro de gerac¸ ˜ao para cada contingˆencia (perturbac¸ ˜ao) considerada. A metodologia proposta 'e ent˜ao aplicada na avaliac¸ ˜ao dos poss'ýveis impactos da inserc¸ ˜ao de GD sobre um sistema de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao. Para isto, 'e utilizado como sistema-teste uma parte do sistema de gerac¸ ˜ao e transmiss˜ao brasileiro referente 'a Regi˜ao Sul, contendo 33 barras, 7 centros de gerac¸ ˜ao, 9 centros de carga e 26 linhas de transmiss˜ao. Para a GD inserida junto 'a rede de distribuic¸ ˜ao 'e utilizado um modelo de gerador s'ýncrono de polos lisos acoplado a uma turbina a vapor. S˜ao considerados conjuntos de testes distintos considerando diferentes n'ýveis de penetrac¸ ˜ao e diferentes locais para a inserc¸ ˜ao de GD. Os resultados expostos em mapas de cores e seus 'ýndices normalizados permitiram uma r 'apida identificac¸ ˜ao dos centros de gerac¸ ˜ao mais afetados positiva e negativamente com a inserc¸ ˜ao de GD. O 'ýndice ITAE-ts mostrou-se o mais sens'ývel entre todos os 'ýndices utilizados, sendo que a inserc¸ ˜ao de GD afetou, em geral, positivamente os resultados deste 'ýndice sugerindo uma melhora na atenuac¸ ˜ao de oscilac¸ ˜oes transit ' orias. A metodologia proposta se mostrou promissora, podendo facilmente ser utilizada pelas concession' arias de energia el ' etrica para estudos de planejamento e operac¸ ˜ao do sistema. Palavras-chave: Gerac¸ ˜ao distribu'ýda. Estabilidade transit ' oria. 'Indices de desempenho / Abstract: This dissertation presents a study of the possible impacts of the inclusion of distributed generation (DG) based on synchronous generators at transient stability of power generation and transmission systems. For this study we propose an analysis methodology based on standard numerical indices and graphics in color scale by which it intends to simultaneously evaluate, clearly and objectively, a large set of numerical results from a predetermined universe of time domain transient responses. These numerical results are obtained by solving a set of differential-algebraic equations that describes the dynamic behavior of electric power system. ANAREDE and ANATEM softwares are used in this solution, both developed by CEPEL / Eletrobr 'as. These softwares generates numerical responses for the interest variables of the system by application of large disturbances (events). For each disturbance simulated we observe the behavior of rotor angle of each large generators set for approximately 10 seconds. From this range of results four performance indices are extracted, evaluating different aspects of the electric power system transient behavior: the Maximum Absolute rotor Angle Deviation relative to the system center of inertia (MDACI index), the Maximum Absolute rotor Angle Deviation relative to the Individual equilibrium point of each large generator before fault(MDAID index), the Integral time-multiplied Absolute Error of rotor angle relative to its value in steady state after fault (ITAE-ts index) and the Critical clearing Time for the transmission system protective devices (TC index). The performance indices values are finally exposed in a map using a color scales, using each generation center results for each considered contingency (disturbance). The proposed methodology is used to evaluate the possible impacts of DG inclusion over a generation and transmission system. Testing the metodology, a part of the generation and transmission system related to the Brazilian South Region is used, containing 33 buses, 7 generation centers, 9 load centers and 26 transmission lines. A model of flat pole synchronous generator connected to a steam turbine is used as DG inserted along the distribution system. Different sets of tests, considering different penetration levels and different locations for DG insertion are simulated. The results shown in color maps and their normalized indices allowed rapid identification of DG inserting most affected generation centers, both positively and negatively. The ITAE-ts index was found to be the most sensitive of all indices, where DG insertion in general positively affected the results of the index suggesting improvement in transient oscillations attenuation. The proposed methodology is promising and can easily be used by electric utilities for planning and system operation studies. Key words: Distributed generation. Transient stability. Performance indices.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:48:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282492.pdf: 1137856 bytes, checksum: c77f28fbf0b9ec07275b671f22bf5b99 (MD5) / Apesar de ter surgido na indústria há mais de 20 anos, não encontram-se muitas aplicações de Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) no setor de controle e geração de energia hidrelétrica. Atualmente, a grande maioria das aplicações estão voltadas para uso em processos químicos e petroquímicos. Este trabalho tem por objetivo propor um controlador preditivo para atuar na regulação de tensão de geradores acionados por turbinas hidráulicas. O trabalho aborda a modelagem fenomenológica da Máquina Síncrona (MS) para uso no modelo de predição do MPC. O MPC desenvolvido é baseado numa formulação aproximada mista linear-não linear onde a resposta livre do processo é calculada por simulação do modelo fenomenológico e a resposta forçada com o modelo linear. O modelo desenvolvido para as predições considera ainda os modos de operação da máquina. O MPC considera todas as restrições de operação da MS e as restrições impostas pelo sistema acoplado a este. Com o algoritmo de controle implementado, várias simulações e análises são feitas, envolvendo diversas condições de trabalho para testar o funcionamento do controlador. Diversas comparações com os controles clássicos empregados no sistema de regulação de tensão são apresentadas, mostrando que o MPC apresenta respostas de melhor qualidade em relação aos controladores atuais aplicados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:33:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 291292.pdf: 1967597 bytes, checksum: 7c34fcddd3290c2a41b2098a02d80bf6 (MD5) / O projeto de máquinas síncronas com ímãs permanentes é abordado nesta Dissertação. Assumem-se valores iniciais para fazer abordagens de dimensionamento. A partir das principais dimensões de um gerador eólico previamente estabelecido, usa-se o EFCAD para fazer cálculos eletromagnéticos em Elementos Finitos bidimensionais. Partindo de frentes de projeto mecânico, elétrico, magnético e térmico, faz-se uma avaliação de engenharia para buscar fontes de informações para obter a melhor comparação entre cálculos analíticos e simulações. No decorrer deste trabalho, todos os cálculos são feitos visando à construção de um protótipo de 3 kW/220 V. Trata-se de um gerador eólico cujo acompanhamento fez parte das rotinas deste trabalho e em conjunto com questões de fabricação, procurou-se alinhar ou pelo menos se buscou a melhor aproximação entre as possíveis medições físicas e os resultados analíticos e das simulações. Ao final, três apêndices são mostrados para complementar parte dos fundamentos teóricos eventualmente necessários para melhor compreensão de aspectos de modelagem. Visualizações tridimensionais também estão disponíveis. / Taking part in mechanical design, electrical, magnetic and thermal loadability, it is an engineering evaluation interesting to take sources of information and obtain the best comparison between analytical calculations and simulations. In this work, most calculations are made for the construction of a 3 kW/220V prototype. This is a wind generator which was part of routine monitoring of this work and in conjunction with manufacturing concerns, sought to align or at least sought the best possible rapprochement between the physical measurements and analytical results and simulations. Finally, three appendices are completing some aspects of theoretical foundations that may be needed for better understanding modeling aspects. Tridimensional views are also available.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-16Bitstream added on 2014-12-02T11:20:51Z : No. of bitstreams: 1 000800400.pdf: 2071431 bytes, checksum: e31ebfa14029e4e6b1269a594e8fb2a2 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre análise e controle coordenado de múltiplos dispositivos FACTS com vistas à melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica, considerando especificamente os efeitos dos dispositivos em derivação (SVC) e em série (TCSC). As análises são feitas por métodos baseados na função energia do sistema mais especificamente na energia potencial avaliada no espaço das posições angulares dos rotores das máquinas em torno de um ponto de equilíbrio estável. A influência e a alocação dos dispositivos FACTS são avaliadas por um índice de efeito de atuação sobre a capacidade de sincronização entre os pares de máquinas, denominado fator de efeito. O controle coordenado dos múltiplos dispositivos FACTS se dá mediante sua compensação dinâmica por meio de cada uma das três leis de controle que objetivam elevar a superfície gerada pela função energia potencial do sistema que circunda o ponto de equilíbrio estável durante a primeira oscilação, denominada de vale energético, e direcionar sua trajetória para um caminho mais íngreme, idealmente na mesma orientação do gradiente da energia potencial na direção de um ponto de máximo local dificultando sua ultrapassagem pela cordilheira energética e, consequentemente, proporcionando ao sistema, melhoria das condições de estabilidade transitória observada pela elevação do tempo crítico de eliminação de uma falta. As simulações feitas nos três sistemas testes (Sistema Kundur, Sistema IEEE 14 Barras e Sistema New England) foram usadas para avaliar o controle proposto. Conclui-se que cada uma das leis de controle proposta contribui, de forma similar, na melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica / This thesis presents a study about coordinated analysis and control over multiple FACTS devices with the objective of improving the transient stability of Electric Power Systems, considering specifically, the effects of the devices in derivation (SVC) and in series (TCSC). The analysis are made by methods based on the system energy function, more specifically on the potential energy evaluated in the angular positions’ space from the rotors of machines around a stable balance position. The influence and location of FACTS devices are evaluated by a performance effect index over the synchronization capacity between pairs of machines, called effect factor. The coordinated control over multiple FACTS devices is possible through it’s dynamic compensation by means of each one of the three laws of control whose objective is to elevate the surface generated by the system potential energy function of the system which surrounds the stable balance point during the first oscillation, named energy valley. The system trajectory is conduced to a steeper way, ideally on the same orientation as the gradient of the potential energy towards a single point of a function local max so hardening it’s passage through the energy barrier. The improvements on the transient stability’s conditions observed by elevation of the critical time of a fault elimination. The simulations done on the three test systems (Kundur System, IEEE 14 Bars System and New England) System were used to evaluate the proposed control. It follows that each of the proposed control laws contributes similarly, improving transient stability of Electric Electric Systems

Orientador: Laurence Duarte Colvara / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Igor Kopcak / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre análise e controle coordenado de múltiplos dispositivos FACTS com vistas à melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica, considerando especificamente os efeitos dos dispositivos em derivação (SVC) e em série (TCSC). As análises são feitas por métodos baseados na função energia do sistema mais especificamente na energia potencial avaliada no espaço das posições angulares dos rotores das máquinas em torno de um ponto de equilíbrio estável. A influência e a alocação dos dispositivos FACTS são avaliadas por um índice de efeito de atuação sobre a capacidade de sincronização entre os pares de máquinas, denominado fator de efeito. O controle coordenado dos múltiplos dispositivos FACTS se dá mediante sua compensação dinâmica por meio de cada uma das três leis de controle que objetivam elevar a superfície gerada pela função energia potencial do sistema que circunda o ponto de equilíbrio estável durante a primeira oscilação, denominada de vale energético, e direcionar sua trajetória para um caminho mais íngreme, idealmente na mesma orientação do gradiente da energia potencial na direção de um ponto de máximo local dificultando sua ultrapassagem pela cordilheira energética e, consequentemente, proporcionando ao sistema, melhoria das condições de estabilidade transitória observada pela elevação do tempo crítico de eliminação de uma falta. As simulações feitas nos três sistemas testes (Sistema Kundur, Sistema IEEE 14 Barras e Sistema New England) foram usadas para avaliar o controle proposto. Conclui-se que cada uma das leis de controle proposta contribui, de forma similar, na melhoria da estabilidade transitória de Sistemas de Energia Elétrica / Abstract: This thesis presents a study about coordinated analysis and control over multiple FACTS devices with the objective of improving the transient stability of Electric Power Systems, considering specifically, the effects of the devices in derivation (SVC) and in series (TCSC). The analysis are made by methods based on the system energy function, more specifically on the potential energy evaluated in the angular positions' space from the rotors of machines around a stable balance position. The influence and location of FACTS devices are evaluated by a performance effect index over the synchronization capacity between pairs of machines, called effect factor. The coordinated control over multiple FACTS devices is possible through it's dynamic compensation by means of each one of the three laws of control whose objective is to elevate the surface generated by the system potential energy function of the system which surrounds the stable balance point during the first oscillation, named energy valley. The system trajectory is conduced to a steeper way, ideally on the same orientation as the gradient of the potential energy towards a single point of a function local max so hardening it's passage through the energy barrier. The improvements on the transient stability's conditions observed by elevation of the critical time of a fault elimination. The simulations done on the three test systems (Kundur System, IEEE 14 Bars System and New England) System were used to evaluate the proposed control. It follows that each of the proposed control laws contributes similarly, improving transient stability of Electric Electric Systems / Doutor