O trabalho ressalta a importância do tema Qualidade da Energia (QE) e apresenta alguns dos diversos distúrbios responsáveis pelo seu comprometimento. Tais distúrbios, quando presentes em um dado sistema elétrico, podem causar sérios danos tanto aos equipamentos de medição e controle pertencentes ao fornecedor de energia, como também aos equipamentos mais sensíveis pertencentes aos usuários deste sistema. Os fenômenos mais freqüentes no estudo da QE foram destacados, bem como suas definições. Conhecidos estes fenômenos, implementou-se um algoritmo computacional, utilizando como ferramenta a transformada rápida de Fourier janelada (Windowed Fast Fourier Transform - WFFT) - TRFJ, para identificar e classificar estas perturbações em um dado sistema elétrico de distribuição. Para que o resultado fosse o mais próximo possível de uma situação real, utilizou-se para análise, um sistema elétrico real de distribuição da CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Sobre o referido sistema elétrico foram simulados casos de afundamentos, elevações e oscilações de tensão, criando assim, um banco de dados para, posteriormente, podermos testar e validar o algoritmo computacional implementado, na identificação destes fenômenos. Este algoritmo permite variarmos tanto o tamanho da janela, quanto a freqüência amostral do sinal. Neste estudo em particular, utilizamos tamanhos de janelas de 1 ciclo e 1/2 ciclo, e freqüência amostral do sinal, de 7,68 kHz (inicialmente utilizada para obtenção do banco de dados), e 0,769 kHz, aproximadamente. Como resultados, obtivemos que o tamanho da janela de dados para esta implementação, não apresentou diferenças significativas na análise, quando comparados com os dados iniciais. Entretanto, observa-se um comportamento contrário com a variação da taxa amostral, ou seja, quanto menor a freqüência amostral empregada, maior a perda de informações importantes em relação ao sinal inicial. / The present work at lines the importance of Power Quality (PQ) and it presents some of the many disturbances related to it and its implications. Such disturbances, as presented in an electrical system, can cause serious damages in the measurements, in the control of power utility equipments, as well as in sensitive equipments. The most frequent phenomena in the study of PQ had been emphasized, as well as its definitions. Once these phenomena are known, a computational algorithm was implemented, using the Windowed Fast Fourier Transform - WFFT as a tool to identify and classify these disturbances, considering electrical distribution system. In order to have the best situation for the test, a real electrical distribution system from CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz) utility was simulated. Some cases of voltage sag, voltage swell and oscillatory transient were simulated, creating a data base to test and validate the computational algorithm implemented. This algorithm allows changing the window length as the sample rate. For the proposed study, 1 cycle and 1/2 cycle as window length was analyzed with sample rate of 7,68 kHz (initially used for obtaining the data base), and 0,769 kHz. It was observed that the window length studied did not influence significantly the proposed analysis concerning PQ. However, concerning the sample rate, it was observed a deterioration of the analysis with the 0,769 kHz rate.

Submitted by Morgana Silva (morgana_linhares@yahoo.com.br) on 2016-07-27T16:18:26Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1682868 bytes, checksum: e6813f2f2930d8867270563d26fb878c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T16:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1682868 bytes, checksum: e6813f2f2930d8867270563d26fb878c (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work proposes a repetitive-based control for series compensator with the objective of dynamically restore the voltage applied to sensitive and critical loads of power system. The control mitigates voltage sags while also minimize harmonic distortions. Its transfer function is simple to be realized and does not require any harmonic selective filters. The control system acts on sinusoid references and it is implemented in each phase independently. Another important aspect of the proposed system are the optimization strategies to minimize either the voltage injection or the active power injection. One of these strategies is to optimize the magnitude of the compensation voltage sag with the smallest voltage magnitude injection by the series compensator. For this purpose, the compensating voltage injected must be in phase with the voltage supply. Is possible to control the injection of the voltage compensation to minimize active power injection by the series compensator to compensate a voltage sag. To perform the voltage correction with minimum active power injection were developed analytical expressions for the magnitude and angle of the injected voltage. To implement theses strategies, an recursive least-squares algorithm is used to estimate the grid voltage. A laboratory-scale series compensator was developed to validate the method. Simulations and experimental results are presented and show the efficacy of the proposed method. / Este trabalho propõe um controle repetitivo para compensadores série com o objetivo de restaurar dinamicamente a tensão aplicada a cargas sensíveis e críticas de sistemas de energia. O controle pode mitigar afundamentos de tensão ao mesmo tempo que compensa distorções harmônicas. Sua função de transferência é simples de ser implementada e não requer qualquer filtro seletivo de harmônicos. O sistema de controle atua sobre as referências senoidais e deve ser implementado em cada fase independentemente. Um outro aspecto importante do trabalho são as estratégias de otimização para minimizar a tensão de compensação ou a potência ativa fornecida pelo compensador. Um destas estratégias é a otimização pela amplitude, em que a compensação do afundamento de tensão ocorre com a menor injeção de amplitude de tensão por parte do compensador série. Para isso, a tensão injetada pelo compensador deve estar em fase com a tensão da rede afundada. Pode-se, também, controlar a injeção da tensão de compensação para minimizar a potência ativa a ser injetada pelo compensador série para compensar um afundamento de tensão. Para realizar a correção com a mínima injeção de potência ativa utilizou-se expressões analíticas para obter a magnitude e o ângulo da tensão a ser injetada. Na implementação destas estratégias foi utilizado um algoritmo recursivo de mínimos quadrados para estimar a amplitude e fase da tensão da rede. Um sistema compensador série foi montado em laboratório para validar o método. As simulações e resultados experimentais são apresentados e constatam a eficácia do método proposto.

O trabalho ressalta a importância do tema Qualidade da Energia (QE) e apresenta alguns dos diversos distúrbios responsáveis pelo seu comprometimento. Tais distúrbios, quando presentes em um dado sistema elétrico, podem causar sérios danos tanto aos equipamentos de medição e controle pertencentes ao fornecedor de energia, como também aos equipamentos mais sensíveis pertencentes aos usuários deste sistema. Os fenômenos mais freqüentes no estudo da QE foram destacados, bem como suas definições. Conhecidos estes fenômenos, implementou-se um algoritmo computacional, utilizando como ferramenta a transformada rápida de Fourier janelada (Windowed Fast Fourier Transform - WFFT) - TRFJ, para identificar e classificar estas perturbações em um dado sistema elétrico de distribuição. Para que o resultado fosse o mais próximo possível de uma situação real, utilizou-se para análise, um sistema elétrico real de distribuição da CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Sobre o referido sistema elétrico foram simulados casos de afundamentos, elevações e oscilações de tensão, criando assim, um banco de dados para, posteriormente, podermos testar e validar o algoritmo computacional implementado, na identificação destes fenômenos. Este algoritmo permite variarmos tanto o tamanho da janela, quanto a freqüência amostral do sinal. Neste estudo em particular, utilizamos tamanhos de janelas de 1 ciclo e 1/2 ciclo, e freqüência amostral do sinal, de 7,68 kHz (inicialmente utilizada para obtenção do banco de dados), e 0,769 kHz, aproximadamente. Como resultados, obtivemos que o tamanho da janela de dados para esta implementação, não apresentou diferenças significativas na análise, quando comparados com os dados iniciais. Entretanto, observa-se um comportamento contrário com a variação da taxa amostral, ou seja, quanto menor a freqüência amostral empregada, maior a perda de informações importantes em relação ao sinal inicial. / The present work at lines the importance of Power Quality (PQ) and it presents some of the many disturbances related to it and its implications. Such disturbances, as presented in an electrical system, can cause serious damages in the measurements, in the control of power utility equipments, as well as in sensitive equipments. The most frequent phenomena in the study of PQ had been emphasized, as well as its definitions. Once these phenomena are known, a computational algorithm was implemented, using the Windowed Fast Fourier Transform - WFFT as a tool to identify and classify these disturbances, considering electrical distribution system. In order to have the best situation for the test, a real electrical distribution system from CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz) utility was simulated. Some cases of voltage sag, voltage swell and oscillatory transient were simulated, creating a data base to test and validate the computational algorithm implemented. This algorithm allows changing the window length as the sample rate. For the proposed study, 1 cycle and 1/2 cycle as window length was analyzed with sample rate of 7,68 kHz (initially used for obtaining the data base), and 0,769 kHz. It was observed that the window length studied did not influence significantly the proposed analysis concerning PQ. However, concerning the sample rate, it was observed a deterioration of the analysis with the 0,769 kHz rate.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Harnoldo Castro.pdf: 2052364 bytes, checksum: 3ff44ce616ef2f1e748c29067008a2d1 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / This work investigates electromagnetic disturbances that affect the power quality of the Alcântara Launch Center (CLA), supplied by the local power distribution utility company and the self-generation of the Center, emphasizing disturbances for sensitivity of electrical ground support equipment, variations in voltage and short-term transients. From a bibliographical study, the main electromagnetic phenomen apresented are related to the power quality, showing the causes, consequences and suggestions for mitigation of these events, including the reduction of inrush current, based on standard norms related to the subject. The monitoring was performed using an accurate monitoring equipment during a two-rocket launch campaign, for a better contextualization ofvoltage variations associated to short-term transients. From the records and gathered data, critical events and power quality indices associated to the distribution utility and to the generation set were analyzed, as well as the severe disturbances characterized by CBEMA curve. The results provided subsidies to improve and reduce the effects of voltage short-term and transient events. Thus an operating procedure for special processes is proposed, which can be used both in the aerospace sector as in organizations that have their processes associated to power quality. / O presente trabalho investiga distúrbios eletromagnéticos que afetam a qualidade da energia elétrica do Centro de Lançamento de Alcântara, suprido pela companhia elétrica local e pela autogeração do próprio Centro, enfatizando os distúrbios críticos para a sensibilidade elétrica dos equipamentos de apoio em solo, as variações de tensão de curta duração e os transitórios. A partir de um estudo bibliográfico, são apresentados os principais fenômenos eletromagnéticos relacionados à qualidade da energia elétrica, mostrando as causas, consequências e sugestões para mitigar tais eventos, com destaque para a redução da corrente de energização, com base nas normas internacionais relacionadas ao tema. O monitoramento foi realizado utilizando-se um equipamento de precisão durante a campanha de lançamento de dois foguetes, para melhor contextualizar as variações de tensão de curta duração e os transitórios. A partir dos registros e dados coletados foram analisados os eventos críticos e os indicadores de tensão da distribuidora local de energia elétrica, e da autogeração de energia do Centro, bem como as graves perturbações caracterizadas com a curva CBEMA. Os resultados obtidos forneceram subsídios para reduzir os efeitos dos eventos da variação de tensão de curta duração e transitórios. Assim propõe-se um procedimento operacional para processos especiais, que poderá ser usado tanto no setor aeroespacial quanto nas organizações que tenham seus processos atrelados à qualidade da energia elétrica.

Wind turbine modelling using doubly-fed induction generators is a well-known subject. However, studies have tended to focus on optimising the components of the system rather than considering the interaction between the components. This research examines the interaction of the control methods for a doubly-fed induction generator (DFIG) in a wind turbine application integrating them with the crowbar protection control and DC-link brake control to make the best use of the converter. The controls of the rotor-side and the grid-side converters of the DFIG model are both well established and have been shown to work. Typically the crowbar protection is designed in order to protect the rotor-side converter and the power electronic components of the DFIG system from high currents occurring in the rotor due to the faults. The DC-link brake-overvoltage protection is also designed to prevent the overcharging of the DC-link capacitor placed between the rotor-side converter and the grid-side converter. In order to show that these protection schemes work and with thought can co-ordinate with each other, tests consisting of a number of balanced three-, two- and one-phase voltage sags are applied to the network voltage. The main contributions of this thesis are establishing operational tuning and design limits for the controllers and system subassemblies. This is to minimise the electrical subsystem interaction while maintaining adequate performance, and have an improved DC-link control. This work also includes a full electrical system study of the wind turbine and an essential literature review on significant references in the field of the DFIG wind turbine system modelling, control and protection. Specifically this research project makes a number of novel contributions to the literature: enhanced DC voltage control including operating point sensitivity analysis and dynamic stiffness assessment, sensitivity and robustness analyses of the power loop control and control loop segmentation by appropriately tuning the controller loops.

Orientador: André Luiz Andreoli / Resumo: Nos últimos anos, questões relacionadas ao meio ambiente, principalmente, ao uso de combustíveis fósseis e à emissão de gases poluentes na atmosfera, ganharam grande destaque internacional. Com os avanços da comunidade científica e o aumento no preço do petróleo no começo da década de 1970, o uso de fontes renováveis, não poluentes e limpas teve grande investimento por parte de diversos países. Nesse contexto, a geração eólica vem se destacando como uma das mais promissoras, especialmente devido a sua viabilidade econômica e ao seu rápido desenvolvimento tecnológico. Entre as diferentes topologias utilizadas nos sistemas de geração eólica, destaca-se a configuração elaborada para operação em velocidade variável, que emprega o gerador de indução duplamente alimentado (DFIG), associado ao conversor eletrônico back-to-back para controle de sua operação. Como principais vantagens da utilização do DFIG, destacam-se sua maior eficiência na conversão de energia, menor estresse mecânico do rotor, controle independente de potência ativa e reativa limitada a valores típicos de 30% da potência nominal. Por outro, sabe-se que, durante a ocorrência de um distúrbio, as correntes do rotor podem atingir altas magnitudes e causar danos ao conversor. Além disso, sobretensões no capacitor do elo CC ocorrem devido à perda de capacidade de transferência de energia do conversor do lado da rede. Entretanto, os aerogeradores podem ser requisitados a permanecerem em funcionamento mesmo durante uma fa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last years, issues related to the environment, especially the use of fossil fuels and the emission of polluting gases into the atmosphere, have gained great international prominence. With the advances of scientific community and the increase of the oil price in the beginning of the 1970s, the use of renewable, non-polluting and clean sources had a great investment by several countries. In this context, wind generation has stood out as one of the most promising, especially due to its economic viability and its fast technological development. Among the different topologies used in wind generation systems, the configuration developed for operation at variable speed is highlighted, which employs the doubly-fed induction generator (DFIG) associated with back-to-back electronic converter to control its operation. The main advantages of using DFIG include its greater efficiency in energy conversion, less mechanical rotor stress, independent control of active and reactive power limited to typical values of 30% of the rated power. On the other hand, it is known that, during the occurrence of a disturbance, such as an electrical fault, the rotor currents can reach high magnitudes in order to damage the rotor side converter. In addition, overvoltages in the DC link capacitor occur due to the loss of power transfer capacity on grid side converter. However, wind turbines may be required to main in operation even during a fault, in addition to contributing the restoration of voltage... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-29T13:12:16Z No. of bitstreams: 1 Tiago Silva.pdf: 3175763 bytes, checksum: 8eba0f17a1a1f6fa2606a5235969987e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T13:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago Silva.pdf: 3175763 bytes, checksum: 8eba0f17a1a1f6fa2606a5235969987e (MD5) Previous issue date: 2012-11-09 / CNPQ / The Distributed Generation (DG) can improve the power quality indices associated with Short Duration Voltage Variations (SDVV) due to the reduction in the electric network loading, which in turn causes an improvement in the pre-fault voltage profile. On the other hand, the DG can also deteriorates the power quality indices related to SDVV due to the increasing in the fault currents, which in turns reduce the post-fault voltages. Furthermore, the assessment of the DG impact on SDVV is more difficult with the presence of renewable energy resources. This complexity is due to fluctuations in output power caused by stochastic variations in the primary energy source (sun, wind, tide levels, etc.). Additionally, the bibliographical review on Predictive Assessment of Short Duration Voltage Variations (PAVV) revealed that none of the existing methodology considered the impact of fluctuations in the output power of a wind DG on power quality indices related to SDVV. It was also noticed that the load variations during the study period are ignored in the papers on SDVV. The existence of these deficiencies and the governmental incentives for the use of wind generation motivated this research. The main aim of this dissertation is the development of a methodology for the PAVV capable of recognizing uncertainties associated with wind DG and load fluctuations. The modeling of these uncertainties was carried out using NonSequential Monte Carlo Simulation (MCS). The nodal voltages in the fault scenarios generated by MCS were evaluated using the Admittance Summation Method (ASM) in phase coordinates. The combination of the MCS with the ASM allowed estimating the following indices related to SDVV: the expected value of the SARFI (“System Average RMS – Variation – Frequency Index”) and expected nodal frequency of SDVV. Furthermore, the probability distributions and box plots of the SARFI index have been obtained. The proposed method for the PAVV was tested and validated in a test system with 32 buses. The tests results demonstrated that the DG insertion causes an improvement in the power quality indices associated with SDVV. Additionally, the substitution of conventional DG by wind DG cause a small deterioration in the power quality indices related to SDVV due to fluctuations in the output power of the wind DG. Finally, it was observed that the load fluctuations during the study period cause significant variations in the SARFI index. / A Geração Distribuída (GD) pode melhorar os índices de qualidade de energia associados com as Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) devido a redução no carregamento da rede elétrica, que por sua vez causa uma melhoria no perfil de tensão pré- falta. Por outro lado, a GD também pode degradar os índices de qualidade de energia associados com VTCD devido ao aumento nas correntes de falta, que por sua vez reduzem as tensões pós-falta. Além disso, a avaliação do impacto da DG sobre VTCD é mais difícil com a presença de fontes de energia renováveis. Esta complexidade se deve as flutuações na potência de saída causadas pelas variações estocásticas na fonte de energia primária (sol, vento, níveis de maré, etc.). Adicionalmente, a revisão bibliográfica realizada sobre Avaliação Preditiva de VTCD (APVT) revelou que nenhuma metodologia existente considerou o impacto de flutuações na potência de saída de geradores eólicos nos índices de qualidade referentes às VTCD. Também foi observado que flutuações de carga ao longo do período de estudo são desconsideradas nos artigos sobre APVT. A existência destas deficiências nos métodos de APVT e os incentivos governamentais para o uso de geração eólica motivaram esta pesquisa. O principal objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de uma metodologia para a APVT capaz de reconhecer as incertezas associadas com a GD eólica e flutuações de carga. A modelagem destas incertezas na APVT foi realizada através do uso da Simulação Monte Carlo (SMC) não-sequencial. As tensões nodais nos cenários de falta gerados pela Simulação Monte Carlo (SMC) foram calculadas usando-se o Método de Soma de Admitância (MSA) em coordenadas de fase. A combinação da SMC com o MSA permitiu estimar os seguintes índices probabilísticos relacionados com as VTCD: valor esperado do SARFI (“System Average RMS – Variation – Frequency Index”) e frequência nodal esperada de VTCD. Além disso, foram obtidas distribuições de probabilidade e diagramas de caixa associados com o SARFI. O método proposto nesta dissertação para a APVT foi testado em uma rede de distribuição de 32 barras. Os resultados dos testes mostram que a inserção de GD causa uma melhoria nos índices de qualidade associados com as VTCD. Adicionalmente, a substituição de GD convencional por GD eólica causa uma pequena deterioração nos índices de qualidade referentes às VTCD devido as flutuações na potência de saída da GD eólica. Finalmente, também foi observado que as flutuações na carga ao longo do período de estudo causam variações significativas no índice SARFI.

Series Active Filters (SAF) are designed for harmonic isolation and load voltage regulation of single-phase and three-phase voltage harmonic source type nonlinear loads. The novel Absolute Value Method (AVM) for load voltage harmonic extraction is proposed and applied in the control algorithm of SAF. The SAF compensated systems are represented by simplified linear models such that SAF controller gains can be easily determined. Harmonic isolation and load voltage regulation performances of 2.5 kW single-phase and 10 kW three-phase SAF compensated systems are evaluated by detailed simulations. Laboratory prototype single-phase and three-phase SAFs and loads are designed and manufactured. Digital signal processor based control platform is employed. Exclusive laboratory tests are conducted. Via laboratory experiments and simulations it is shown that AVM yields superior harmonic isolation and load voltage regulation performance compared to the conventional low/high pass filtering method. Theory, simulations, and experiments are well correlated and illustrate the feasibility of the proposed method.