O ensaio de resposta em frequência em geradores síncronos vem ganhando espaço nas últimas décadas, porém o alto custo dos equipamentos empregados para realização do ensaio ainda é um empecilho, tanto para fabricantes como para consumidores finais. Este trabalho tem por objetivo complementar trabalhos anteriores, através do uso de redes neurais artificiais para identificação de padrões em ensaios realizados com equipamentos de baixo custo e baixa resolução. Através das redes neurais artificiais utilizadas é possível estimar novos pontos de ensaio sem que seja necessário um novo ensaio ou até mesmo um ensaio com equipamentos mais caros. Através de uma combinação de algoritmos de tratamento de dados, é possível a aproximação de modelos ensaiados com modelos teóricos e através desses resultados obter parâmetros elétricos dos geradores síncronos. / The frequency response test on synchronous generators has been increasing in recent decades, but the high cost of equipment used for conducting the test is still a stumbling block for both manufacturers and end-consumers. This dissertation aims to complement previous work, through the use of artificial neural networks to identify patterns in tests conducted with low-cost and low-resolution equipment. Through the artificial neural networks used it is possible to estimate a new set of test points without retesting is necessary or even a more expensive assay equipments. Through a combination of data processing algorithms, the approach tested models with theoretical models is possible and through these results to obtain electrical parameters of synchronous generators.

Com o advento da internet, a comunicação entre sistemas remotos foi amplamente facilitada, tornando viável a aplicação de sistemas supervisórios através dela, principalmente via protocolo TCP/IP. Embora esses sistemas já sejam empregados na indústria, principalmente utilizando como driver os controladores lógicos programáveis (CLP\'s), a implementação de qualquer sistema mais simples de supervisionamento teria um custo elevado, devido tanto ao preço do hardware quanto do software envolvido. Além disso, os programas supervisórios existentes fornecem um número limitado de recursos de visualização, que se restringem principalmente ao software. Assim, o que se propõe nesse trabalho é um sistema supervisório de baixo custo, via TCP/IP, aplicado em máquinas elétricas, mas que pode ser generalizado na supervisão de outros tipos de sistemas, onde o monitoramento remoto é necessário. Além da exibição convencional dos parâmetros supervisionados através de gráficos e labels, o sistema permite também que esses sejam exibidos através de painéis eletrônicos, fornecendo assim, uma nova interface visual ao usuário com o intuito de facilitar sua supervisão. / The advent of internet simplified the comunication between remote systems, allowing the application of supervisory systems through the internet, mainly using the TCP/IP protocol. Although these systems have already been employed in industry, using the Programmer Logic Controller (PLC\'s) as driver, the implementation of any simple supervisory system could have an expensive cost, due to the prices of hardware and software employed. Moreover, the existing supervisory systems provide limited visual resources, restricted to the used software. So, this work presents a low cost supervisory system, via TCP/IP, applied to electric machines but it can be generalized in the supervision of differents types of systems, where the remote monitoring is necessary. Besides the conventional displaying of the monitored parameters through graphics and labels, the developed system allows the exhibition of the supervisioned parameters using eletronic panels, providing an alternative visual interface to the user so that their supervision becomes easier.

O presente trabalho apresenta uma transformação dq não senoidal e sua aplicação em máquinas síncronas com ímã permanente na superfície do rotor (MSIP) e forma de onda de FEM não senoidal. O modelo resultante da aplicação dessa transformação permite o controle direto do torque eletromagnético, permitindo reduzir as ondulações do torque produzido nesse tipo de máquina. A redução dessas ondulações em MSIPs não senoidais possibilita que esse tipo de máquina seja empregado em aplicações onde somente MSIPs senoidais, que possuem custo mais elevado, poderiam ser usadas. Simulações e resultados práticos, obtidos pela implementação do sistema de controle vetorial não senoidal desenvolvido, são apresentados no trabalho. Pelos resultados obtidos, pode-se verificar que o método proposto é eficaz na redução das ondulações do torque eletromagnético em MSIPs não senoidais. / This work presents a non-sinusoidal dq transformation and its application in permanent- magnet synchronous machines (PMSM) with a non-sinusoidal back-EMF waveform. The resulting model of the application of such transformation permits direct control of machine electromagnetic torque, which achieves the reduction of torque ripple. The reduction of torque ripple in non-sinusoidal PMSMs makes possible the use of this kind of PMSM instead of sinusoidal PMSMs, which are more expensive. Simulation and practical results, obtained by the implementation of such non-sinusoidal vectorial control system, are shown in this work. Those results show that the method presented is efficacious in the torque ripple reduction in non-sinusoidal PM synchronous machines.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T01:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavani_AhdaPionkoskiGrilo_D.pdf: 1263424 bytes, checksum: a9bc6ef797b8137921a5148c04dc44f7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento de diversos métodos analíticos para análise de geradores de indução com rotor em gaiola de esquilo conectados em redes de distribuição de energia elétrica. Foram desenvolvidas metodologias para investigar as seguintes questões técnicas: análise de estabilidade de geradores de indução frente a grandes perturbações; análise de estabilidade de geradores de indução frente a pequenas perturbações; determinação dos valores ótimos dos resistores utilizados por diferentes técnicas de energização de geradores de indução e determinação das correntes de curto-circuito fornecidas por geradores de indução durante faltas desequilibradas. Os métodos analíticos desenvolvidos foram validados por meio de comparações dos resultados obtidos através da aplicação das fórmulas propostas com aqueles obtidos através de simulações computacionais empregando-se típicos programas de análise de sistemas de potência e/ou testes experimentais. Os resultados obtidos comprovam que os métodos analíticos propostos são suficientemente precisos para avaliar o comportamento dos geradores de indução com rotor em gaiola de esquilo, reduzindo o esforço usualmente necessário na realização de análise através de simulações computacionais / Abstract: This thesis presents the development of analytical methods for analysis of squirrel-cage induction generators connected to distribution systems. It was developed analytical methods for evaluation of the following technical issues: large-disturbance stability analysis of induction generators; small-disturbance stability analysis of induction generators; determination of optimum resistances employed by energization devices of induction generators and development of formulas to determine the short-circuit currents of induction generators during unbalanced faults. The analytical methods developed were validated by comparing the results obtained by the proposed formulas with those determined by computational simulations employing typical programs of analysis of power systems and/or experimental tests. The results showed that the proposed analytical methods are enough accurate to evaluate the behavior of the squirrel-cage induction generators, reducing the usually necessary effort for analysis by computational simulations / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

O objetivo desse trabalho é o estudo e a análise do desempenho de máquinas brushless com ímã permanente no rotor, com fluxo de entreferro não senoidal. São consideradas máquinas brushless com ímã permanente na superfície do rotor. Três modelos matemáticos são considerados: o modelo por fase de estator, o modelo vetorial e o modelo velocidade-tensão de segunda ordem. Máquinas com diferentes tipos de enrolamento de estator são comparadas, incluindo as máquinas síncronas com ímã permanente no rotor (com a densidade dos enrolamentos distribuída de forma senoidal no estator). Os resultados para o torque eletromagnético das máquinas foram obtidos considerando-se dois tipos de acionamentos em malha aberta: um acionamento de seis pulsos e um acionamento senoidal. Por fim, um método de controle é apresentado para máquinas não senoidais. As ondulações no torque e o desempenho das máquinas não senoidais. As ondulações no torque e o desempenho das máquinas não senoidais, utilizando controle vetorial, são comparados aos das máquinas senoidais. / The aim of this work is to analyse the torque performance of brushless machines with non-sinusoidal distributed magnetic fluxes. The machine type considered is a surface mount permanent magnet brushless machine. Three mathematical models for the machine are considered: the per stator phase, the vectorial and the linear second order speed-voltage models. Machines with different stator windings are compared including the permanent magnet synchronous machines with sinusoidal distributed stator windings. The torque outputs of these machines are obtained considering two kinds of open loop driving systems: one with a six-pulse waveform and other with a sinusoidal waveform. Finally, a vectorial control is proposed for the non-sinusoidal machines. The torque ripple as well the overall performance of non-sinusoidal machines with vectorial control is compared to that of sinusoidal machines.

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T06:15:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacomini_RogerioVani_M.pdf: 7135726 bytes, checksum: aed72d86566ef67b4dafacda1e335044 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta tese trata da implementação do controle do fluxo de potência de um gerador de indução duplamente alimentado conectado ao barramento infinito. A orientação de fluxo do estator é utilizada, pois permite o controle, de forma independente, das potências ativa e reativa do estator, por meio das componentes de eixo direto e em quadratura da corrente de rotor. Na verdade, se for considerada a resistência de estator, o modelo apresentará um pequeno acoplamento. A estratégia de controle do GIDA foi implementada no DSP TMS320F2812. São apresentados resultados de simulação e experimentais para o gerador de 2,25kW, 220 V, 60 Hz. O gerador foi acionado por um motor de indução acoplado diretamente ao seu eixo. Operando com velocidades subsíncronas e com cargas indutiva, capacitiva e resistiva, resultados de simulação computacional e experimental relevantes são apresentados para validar a proposta. / Abstract: This thesis presents the results about an impIementation of an active and reactive power controI of a doubIy fed induction generator. The stator flux orientation allows the independent contraI of active and reactive power of stator connected to infinity bus. ln fact, if the resistance of stator is not negIected, the stator flux orientation will be coupIed. The controI technique was implemented by using of DSP TMS320F2812, therefore simuIation and experiments results are presented in further notes to vaIidate the proposaI. The generator was drivi:q.g for a squirreI cage induction motor directIy coupIed to tlÍe primary rator axis. The operation was based on sub synchronous speed and with inductive, capacitive and resistive Ioads. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_FilipeSarmento_M.pdf: 4372801 bytes, checksum: 51cf6a93426e65669c049bef356ed0a2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas últimas décadas, a crescente necessidade de novas fontes limpas e renováveis de energia elétrica provocou um grande interesse por meios alternativos às usinas elétricas convencionais. Entre eles, o aproveitamento da energia eólica. Nesse contexto, o gerador de indução de rotor bobinado tem sido bem utilizado com turbinas eólicas em todo o mundo devido à possibilidade de conexão do seu estator diretamente à rede elétrica e à possibilidade de controle das potências ativa e reativa através de conversores eletrônicos de potência conectados aos terminais do seu rotor, o que diminui a potência dos conversores para até 30% da potência nominal do gerador elétrico. Assim, a presente dissertação objetiva propor o controle das potências ativa e reativa do gerador elétrico com o uso de controladores por modos deslizantes utilizando a técnica de orientação de campo pelo fluxo do estator para realizar o controle independente dessas potências. Primeiramente, compara-se o desempenho do controlador proposto com o tradicional controle de potências por controladores PI, através de simulações computacionais da conexão do gerador à rede elétrica através de duas topologias de conversores: com apenas os terminais do estator conectados à rede elétrica e com os terminais do rotor também conectados através de conversores em anti-paralelo (back-to-back). Finalmente, o controlador por modos deslizantes foi implementado fisicamente em uma bancada experimental com apenas os terminais do estator do gerador conectados à rede elétrica para comprovação da proposta / Abstract: In the last decades, the increasing need for new clean and renewable sources of electric energy caused a great interest in alternative means to conventional power plants. Among them, the use of wind energy. In this context, the doubly-fed induction generator has been widely used with wind turbines worldwide due to the possibility of connecting its stator terminals directly to the electric power grid and its active and reactive power control possibility through electric power converters connected to its rotor terminals, which reduce the converters power capacity for up to 30% of the generator rated power. Thus, this dissertation aims to propose the generator active and reactive power control using sliding mode controllers using field-oriented control to perform independent power control. First, the performance of the proposed controller with the traditional PI power control controllers is compared through computer simulations connecting the generator to the electric grid through two converter topologies: with only the stator terminals connected to the grid and with the rotor terminals also connected to the grid through a back-to-back converter. Finally, the sliding mode controller was implemented on a laboratory assembly with only the generator stator terminals connected to the grid to prove the proposal / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

A finalidade deste trabalho é desenvolver uma contribuição ao projeto de geradores e motores de relutância chaveados. A primeira etapa do projeto consiste no dimensionamento inicial da máquina através de métodos analíticos convencionais [01]para, em seguida, desenvolver o seu refinamento usando o Método dos Elementos Finitos acoplado com as equações de circuitos elétricos. Inicialmente, é apresentada uma abordagem atualizada dos aspectos construtivos e operacionais deste equipamento, comuns aos dois modos de funcionamento, bem como dos aspectos relevantes da metodologia computacional utilizada. Apresentam-se, em seguida, os resultados das simulações conduzidas para a obtenção das características de torque estático, do fluxo concatenado e das indutâncias, em função da posição angular do rotor e da corrente, as suas implicações no projeto e a sua utilização para a definição das condições operacionais dinâmicas a serem simuladas. Em seguida, são apresentados os resultados das simulações em regime permanente e em transitórios operacionais da máquina elétrica funcionando de uma forma integrada com o seu conversor eletrônico dedicado. No fechamento deste trabalho, estes resultados são discutidos e comparados com alguns ensaios realizados. Apresenta-se também os possíveis desdobramentos para a continuidade do projeto deste tipo de equipamento. O enfoque essencial deste trabalho é a máquina elétrica e os seus resultados propiciam também uma orientação para a definição dos requisitos de projeto do conversor eletrônico e do sistema de controle. / This work aims to provide a contribution to the project of switched reluctance generators and motors. The first stage of the project consists of initial dimensioning of the machine through conventional analytical methods[1] followed by its refinement by using the Finite-element Method coupled with circuit equations. An updated approach on the constructive and operational aspects common to both the ways of the equipment, as well as relevant aspects of the computational methodology used are initially presented. Results of simulations carried out to obtain torque characteristics, flux-linkage and inductance, as a function of angular position of rotor and current, their implications in the project and their use to define dynamic operational condition to be simulated are then showed. Sequentially, results of the steady-state and transients operational simulations of the electric machine working in an integrated way with its dedicated electronic converter are presented. In the closing of this work, these results are discussed and compared to some of the tests performed. Related subjects for continuation of the project of this type of equipment are also presented. The main focus of this work is the electric machine and its results also provide an orientation to the definition of requirements to the project of electronic converter and control system.

A finalidade deste trabalho é desenvolver uma contribuição ao projeto de geradores e motores de relutância chaveados. A primeira etapa do projeto consiste no dimensionamento inicial da máquina através de métodos analíticos convencionais [01]para, em seguida, desenvolver o seu refinamento usando o Método dos Elementos Finitos acoplado com as equações de circuitos elétricos. Inicialmente, é apresentada uma abordagem atualizada dos aspectos construtivos e operacionais deste equipamento, comuns aos dois modos de funcionamento, bem como dos aspectos relevantes da metodologia computacional utilizada. Apresentam-se, em seguida, os resultados das simulações conduzidas para a obtenção das características de torque estático, do fluxo concatenado e das indutâncias, em função da posição angular do rotor e da corrente, as suas implicações no projeto e a sua utilização para a definição das condições operacionais dinâmicas a serem simuladas. Em seguida, são apresentados os resultados das simulações em regime permanente e em transitórios operacionais da máquina elétrica funcionando de uma forma integrada com o seu conversor eletrônico dedicado. No fechamento deste trabalho, estes resultados são discutidos e comparados com alguns ensaios realizados. Apresenta-se também os possíveis desdobramentos para a continuidade do projeto deste tipo de equipamento. O enfoque essencial deste trabalho é a máquina elétrica e os seus resultados propiciam também uma orientação para a definição dos requisitos de projeto do conversor eletrônico e do sistema de controle. / This work aims to provide a contribution to the project of switched reluctance generators and motors. The first stage of the project consists of initial dimensioning of the machine through conventional analytical methods[1] followed by its refinement by using the Finite-element Method coupled with circuit equations. An updated approach on the constructive and operational aspects common to both the ways of the equipment, as well as relevant aspects of the computational methodology used are initially presented. Results of simulations carried out to obtain torque characteristics, flux-linkage and inductance, as a function of angular position of rotor and current, their implications in the project and their use to define dynamic operational condition to be simulated are then showed. Sequentially, results of the steady-state and transients operational simulations of the electric machine working in an integrated way with its dedicated electronic converter are presented. In the closing of this work, these results are discussed and compared to some of the tests performed. Related subjects for continuation of the project of this type of equipment are also presented. The main focus of this work is the electric machine and its results also provide an orientation to the definition of requirements to the project of electronic converter and control system.

Resumo: Este trabalho apresenta uma nova proposta para sistema de refrigeração com controle dinâmico de temperatura, operando com estrutura de compressor aberto, acionado por motor de indução trifásico com velocidade variável, e estágio de entrada retificador com correção ativa do fator de potência. O estágio de entrada é composto por um retificador Boost monofásico com elevado fator de potência, com duas células entrelaçadas, operando no modo de condução crítica, empregando técnica de comutação não dissipativa e controlado por dispositivo FPGA, associado a um estágio de saída inversor de dois níveis convencional trifásico à IGBT, o qual é controlado por um Processador Digital de Sinais (DSP - Digital Signal Processor). A técnica de comutação não dissipativa para o estágio de entrada é baseada em células ZCS (Zero-current-switching). As principais características do retificador incluem a redução da ondulação da corrente de entrada, redução da ondulação da tensão de saída retificada, utilização de componentes com reduzidos esforços, reduzido volume do filtro de entrada para Interferências Eletromagnéticas (EMI - Electromagnetic Interference), elevado Fator de Potência (FP) e reduzida Distorção Harmônica Total (DHT) da corrente de entrada, atendendo os limites da norma IEC61000-3-2. O controle digital para o estágio de saída inversor foi desenvolvido usando duas diferentes técnicas, incluindo a técnica convencional controle escalar Volts/Hertz (V/Hz) e o controle Vetorial com Orientação pelo Fluxo do estator, com o propósito de verificar a aplicabilidade e a performance dos controles digitais propostos, para o controle contínuo da temperatura, aplicados a um protótipo de sistema de refrigeração. / Abstract: This work presents a new proposal for refrigeration systems with dynamic control of temperature, working with structure of open compressor, driving a three-phase induction motor with variable speed, and input rectifier with active power factor correction. The proposed system is composed of a single-phase high-power-factor boost rectifier, with two cells in interleaved connection, operating in critical conduction mode, and employing a softswitching technique, controlled by a Field Programmable Gate Array (FPGA), associated with a conventional three-phase IGBT bridge inverter (VSI - Voltage Source Inverter), controlled by a Digital Signal Processor (DSP). The soft-switching technique for the input stage is based on zero-current-switching (ZCS) cells. The rectifier’s features include reduction in input current ripple, reduction in output voltage ripple, use of low stress devices, low volume for the EMI input filter, high input power factor (PF), and low total harmonic distortion (THD) in the input current, in compliance with the IEC61000-3-2 standards. The digital controller for the output stage inverter has been developed using two different techniques, the conventional Voltage-Frequency control (scalar V/Hz control), and a simplified stator oriented vector control, in order to verify the feasibility and performance of the proposed digital controls, for continuous temperature control, applied at a refrigerator prototype. / Orientador: Carlos Alberto Canesin / Coorientador: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Banca: Fabio Toshiaki Wakabayashi / Banca: João Onofre Pereira Pinto / Mestre