Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study had as main objective to perform the modeling and analysis of transient stability of a typical electric power system. The second goal, also important, was to assess the feasibility of using ATP (Alternative Transients Program) as a computer tool for simulation of transient stability. The system focused here is comprised of nine busses with three generators, one hydraulic and the other two with thermal characteristics. All the system machines were equipped with voltage regulators and speed governor in ATP software. The technical issues studied here refer to the analysis of system stability after a disturbance, such as: three-phase short-circuit, load loss and generation outage. The results show that ATP software performs satisfactorily the transient stability analysis. This fact can also be proved by comparing the results obtained from ATP with those from simulations with PSAT (Power System Analysis Toolbox). For this purpose some adjustments were necessary in the graphical results since ATP works in time domain while PSAT program operates in the frequency domain. / Este trabalho teve como principal objetivo realizar a modelagem e a análise da estabilidade transitória de um sistema elétrico de potência típico. O segundo objetivo, também importante, consistiu em avaliar a viabilidade de se utilizar o ATP (Alternative Transients Program) como uma ferramenta computacional para simulação de estabilidade transitória. O sistema aqui enfocado é composto por nove barramentos com três unidades geradoras, uma com característica hidráulica e as outras duas com características térmicas. Todas as máquinas do sistema foram equipadas com reguladores de tensão e velocidade no programa ATP. As questões técnicas estudadas aqui se referem à análise da estabilidade do sistema após uma perturbação, sendo elas: falta trifásica, perda de carga e saída de geração. Os resultados mostram que o software ATP realiza satisfatoriamente a análise de estabilidade transitória. Este fato pode também ser comprovado pela comparação dos resultados obtidos com o ATP com aqueles provenientes de simulações com o PSAT (Power System Analysis Toolbox). Para este propósito foi necessário realizar alguns ajustes nos resultados gráficos já que ATP trabalha no domínio do tempo enquanto que o programa PSAT opera no domínio da frequência, tais como: transformação de alguns gráficos fornecidos pelo ATP em pu. / Mestre em Ciências

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SuelioFC_DISSERT.pdf: 1266723 bytes, checksum: 8001a23164a7a48663a60001950fc3e0 (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The stability of synchronous generators connected to power grid has been the object of study and research for years. The interest in this matter is justified by the fact that much of the electricity produced worldwide is obtained with the use of synchronous generators. In this respect, studies have been proposed using conventional and unconventional control techniques such as fuzzy logic, neural networks, and adaptive controllers to increase the stabilitymargin of the systemduring sudden failures and transient disturbances. Thismaster thesis presents a robust unconventional control strategy for maintaining the stability of power systems and regulation of output voltage of synchronous generators connected to the grid. The proposed control strategy comprises the integration of a sliding surface with a linear controller. This control structure is designed to prevent the power system losing synchronism after a sudden failure and regulation of the terminal voltage of the generator after the fault. The feasibility of the proposed control strategy was experimentally tested in a salient pole synchronous generator of 5 kVA in a laboratory structure / A estabilidade de geradores s?ncronos conectados a rede el?trica tem sido objeto de estudo e investiga??es durante anos. O interesse por este assunto ? justificado pelo fato de grande parte da energia el?trica produzida no mundo ser obtida com a utiliza??o de geradores s?ncronos. Nesse aspecto, muitos trabalhos t?m sido propostos utilizando t?cnicas de controle convencional e n?o convencional como l?gica fuzzy, redes neurais e controladores adaptativos visando aumentar a margem de estabilidade do sistema quando ele est? sujeito a falhas s?bitas e dist?rbios transit?rios. Este trabalho apresenta uma estrat?gia de controle robusta n?o-convencional para a manuten??o da estabilidade dos sistemas de pot?ncia e regula??o da tens?o de sa?da de geradores s?ncronos conectados ? rede el?trica. A estrat?gia de controle utilizada ? composta pela integra??o de uma superf?cie deslizante com um controlador linear. Esta estrutura de controle contribui para a preven??o dos sistemas de pot?ncia de perder o sincronismo ap?s uma falha s?bita e regula??o da tens?o terminal do gerador ap?s a falta. A viabilidade da estrat?gia de controle proposta foi testada experimentalmente em um gerador s?ncrono de p?los salientes de 5 kVA em uma estrutura de laborat?rio

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CecilioMSN_DISSERT.pdf: 1132732 bytes, checksum: 95ce32ef2cdf325116d25b76e2b1858a (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The power system stabilizers are used to suppress low-frequency electromechanical oscillations and improve the synchronous generator stability limits. This master thesis proposes a wavelet-based power system stabilizer, composed of a new methodology for extraction and compensation of electromechanical oscillations in electrical power systems based on the scaling coefficient energy of the maximal overlap discrete wavelet transform in order to reduce the effects of delay and attenuation of conventional power system stabilizers. Moreover, the wavelet coefficient energy is used for electric oscillation detection and triggering the power system stabilizer only in fault situations. The performance of the proposed power system stabilizer was assessed with experimental results and comparison with the conventional power system stabilizer. Furthermore, the effects of the mother wavelet were also evaluated in this work / Os estabilizadores de sistemas de pot?ncia s?o empregados para suprimir oscila??es eletromec?nicas, de baixa frequ?ncia, e estender os limites de estabilidade de geradores s?ncronos. Prop?e-se nesta disserta??o de mestrado um estabilizador de sistema de pot?ncia baseado nas wavelets, composta por uma novametodologia para extra??o e compensa??o de oscila??es eletromec?nicas em sistemas el?tricos de pot?ncia baseada nas energias dos coeficientes de aproxima??o da transformada wavelet discreta redundante, com o objetivo de reduzir os efeitos de atraso e atenua??es dos estabilizadores de sistemas de pot?ncia convencionais. Por outro lado, as energias dos coeficientes wavelet s?o utilizadas para detec??o das oscila??es el?tricas e habilita??o do estabilizador de sistema de pot?ncia proposto apenas nas situa??es de falta. A efic?cia do desempenho do estabilizador de sistema de pot?ncia proposto foi comprovada por meio de resultados experimentais, cujo desempenho foi comparado com o desempenho do estabilizador de sistema de pot?ncia convencional. Al?m disso, os efeitos das wavelets m?es tamb?m foram avaliados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os sistemas de controle de excitação em máquinas síncronas devem detectar com bastante rapidez as mudanças causadas pela entrada de carga no gerador isolado e atuar no sistema de excitação de forma rápida e eficiente, para manter a tensão terminal em níveis desejados. Ao contrário de outros trabalhos realizados nesta área com circuitos eletrônicos analógicos, em muitos casos, este controlador pode ser construído utilizando tecnologia microcontrolada por possuir alto nível de eficiência no controle, circuito com flexibilidade para implementação de diferentes estratégias de controle e baixo custo para produção. A abordagem deste trabalho consiste em uma proposta para aplicação de um controle de excitação automático utilizando uma malha PID, com opções de controle manual, monitoramento de tensão terminal e temperatura de estator da máquina, utilizando um microcontrolador PIC16F877A da empresa Microchip Technology. Os resultados obtidos a partir de ensaios práticos em laboratório com partidas diretas de motores de indução (1 e 2 cv) com um gerador de 2 kVA mostra que a atuação do controlador recuperou a tensão terminal em pouco tempo, para o setpoint adotado. E por fim, os resultados obtidos foram comparados com os tempos de resposta de outro conhecido regulador automático de tensão encontrado no mercado, para comprovar o bom desempenho de controle deste projeto. / The excitation control systems in synchronous machines must very quickly detect changes caused by load increase on the isolated generator and act on the excitation system in a rapid and efficient way in order to maintain terminal voltage at optimal desired levels. Unlike other works related with this area which used analog-based electronic circuits, this controller can in many case be built utilizing microcontrolled technology which is more efficient and flexible to implement different control strategies, as well as having a low cost of production. The approach of this research consists in a proposal to apply an automatic excitation controller, utilizing a PID control loop, including manual adjustments and monitorings of terminal voltage and stator temperature of the machine. It employs a PIC16F877A microcontroller from the Microchip Technology Company. The results obtained through practical tests in laboratory with a direct online start of induction motors (1 and 2 HP) on a 2 kVA generator show that the controller acts to recover the terminal voltage to the adopted setpoint in a reduced time. Finally, the results were also compared to the time of response provided from another well-known automatic voltage regulator found in the market, in order to prove the good control performance of this project. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to analyze the dynamic performance of a synchronous generator and its controls in a distributed generation system, as well as evaluate the impacts of its operation when connected to the distribution grid, using for this task the ATPDraw interface/tool of software ATP. Within this context, it is firstly necessary to obtain suitable models to represent the synchronous machine control systems (voltage regulator, speed governor and stabilizer system) in ATPDraw. Furthermore, for stability analysis, it is developed a mathematical technique to calculate the machine power angle which is represented in ATPDraw by a device (icon). The adjustments of voltage and speed control system parameters are performed by some adopted procedures which are verified using two electric systems: the first one with a synchronous generator connected to the distribution grid; and the second with three distinct generators forming a multimachine system. In these systems some disturbances are applied such as load shedding and short-circuit to accomplish the studies. Finally, with the previous results, it is carried out some dynamic performance studies of a synchronous generator of an independent producer connected to a distribution grid so as to assess aspects of power quality (voltage magnitude), stability and to evaluate the influence of machine controls during the system response for a given load shedding. / Este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho dinâmico de um gerador síncrono e seus controles, num sistema de geração distribuída, assim como avaliar os impactos causados por este quando da sua operação conectado às redes de distribuição, utilizando a interface ATPDraw do software ATP. Neste contexto, é primeiramente necessário obter modelos adequados para representar os sistemas de controle da máquina síncrona (regulador de tensão e regulador de velocidade e estabilizador do sistema) no ATPDraw. Além disso, para análise de estabilidade é desenvolvido uma técnica matemática para o cálculo do ângulo de potência da máquina a qual é representada no ATPDraw por um dispositivo (ícone). Para ajustar os parâmetros dos sistemas de controle de tensão e de velocidade são apresentados alguns procedimentos adotados, sendo estes verificados por meio de dois sistemas elétricos: o primeiro com um gerador síncrono conectado a uma rede de distribuição; e o segundo composto por três geradores distintos formando um sistema multimáquinas. Nesses sistemas são aplicados distúrbios do tipo rejeição de carga e curto-circuito para realização dos estudos. Finalmente, com os resultados obtidos anteriormente, são realizados estudos do desempenho dinâmico de um gerador síncrono de um produtor independente, conectado a rede de distribuição, para avaliar aspectos de qualidade de energia (magnitude de tensão), de estabilidade e verificar as influências dos controles da máquina durante a resposta do sistema para uma dada rejeição de carga. / Mestre em Ciências

Ce travail de thèse présente la conception d’un convertisseur Buck 3 états pour améliorer le comportement dynamique des tensions d’alimentations des microprocesseurs. La topologie du convertisseur est dans un premier temps, implémentée en technologie IBM CMOS 180 nm pour la validation de la structure 3 états. Le prototype réalisé utilise une tension d’entrée de 3.6V et génère une tension de sortie de 0.8V à 2V. Sa réponse aux transitoires de charge ne montre que 1 à 2% de surtension prouvant ainsi l’avantage du régulateur en dynamique. Le convertisseur 3 états est dans un deuxième temps intégré en technologie 28 nm CMOS HPM (cette technologie est essentiellement utilisée pour les microprocesseurs). Les résultats des tests effectués sur le prototype réalisé confirment les performances en économie d’énergie, de surface et de réponse dynamique. Ce prototype délivre en effet 0.5 à 1.2V en sortie pour 1.8V en entrée et présente un rendement maximal de 90%. Les mesures de régulation dynamique montrent qu’il permet d’obtenir moins de 5% de bruit sur le processeur et 10 mV/ns de commutation de tensio / This thesis work consists into the design of a 3 states buck converter targeting the improvement of dynamic regulation of microprocessors supplies. The topology of the converter is, at first, implemented in IBMCMOS 180 nm technology to validate the transient performances of the3 states regulator. The prototype in 180 nm, uses an input voltage of 3.6V and outputs a voltage in the range of 0.8V to 2V. Its response to load transients shows about 1% of undershoot and 2 % of overshoot, proving a good dynamic behavior for a simple structure compared to state of the art.The 3 states converter is then integrated in 28 nm CMOS HPM (technologymostly used for microprocessors desgn). The experimental results on the prototype confirm the performances in terms of energy and area savings, aswell as dynamic response. The chip delivers 0.5V to 1.2V from a 1.8V supply,and shows a 90% peak efficiency. The measurements of dynamic regulation show less than 5% of noise on the processor supply and 10 mV/ns outputvoltage switching for DVFS purpose.

Digitally controlled switching DC-DC converters have recently emerged as an attractive alternative to conventional switching converters based on analog control techniques. This research focuses on eliminating the issues associated with the state of the art switching converters by proposing three novel control techniques: (1) a digitally controlled Buck-Boost converter uses a fully synthesized constant ON/OFF time-based fractional-N controller to regulate the output over a 3.3V-to-5.5V input voltage range and provides seamless transition from buck to buck-boost modes (2) a hysteretic buck converter that employs a highly digital hybrid voltage/current mode control to regulate output voltage and switching frequency independently (3) a 10MHz continuous time PID controller using time based signal processing which alleviates the speed limitations associated with conventional analog and digital. All the three techniques employ digitally assisted control techniques and require no external compensation thus making the controllers fully integrated and highly cost effective. / Graduation date: 2013 / Access restricted to the OSU Community at author's request from June 25, 2012 - June 25, 2014

The aim of this thesis was to design a concept and circuit for multifunction display. This unit is used in ground power supply for preflighting preparation of army helicopters. Multifunction display measures voltages and currents of AC and DC generators, teperatures of cooling air and fuel quantity. Display indicates a operational and fault states of ground power supply. The main element of multifunction display is 32-bit microprocessor from the manufacturer NXP, family ARM7. All information are displaying on graphic vacuum fluorescent display GU256x128.

The project shows the problems of power supply in electrical engineering. It describes the general parameters of these types of supplies and presents their characteristics. Based on these findings, it is also focused on the selection of specific elements of the laboratory supply, to reach the given parameters. It contains the recalculations of the parameters of other additional components. The overall scheme of the supply is divided into several blocks, thematically corresponded to subchapters. According to the accomplished concept the laboratory supply is realized and its parameters had been tested. Projects results are assessed at the end.

Master’s thesis deals with a design and a realization of multifunction board computer for motorcycles. The goal of the device is measuring speed, rotation speed of engine, temperature of ambient, temperature of engine, temperature in intake including signalization of overvoltage and hightemperature. The device is completed by above standard function such as measuring titl of motorcycle, climbing of route, route recording and data transmission to the computer. The thesis includes a complete solution of hardware and software part of the device.