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Neste trabalho é feita uma análise do condicionador unificado denominado como UPQC (Unified Power Quality Conditioner). Este equipamento tem como objectivo melhorar a qualidade da energia do sistema de potência, minimizando simultaneamente os problemas observados nas tensões e nas correntes. Resultados de simulação obtidos com o programa de transitórios electromagnéticos PSCAD®/EMTDC™ são apresentados com o objectivo de analisar o desempenho do UPQC. Por fim são apresentados resultados de simulações do UPQC com conversores de três níveis, optimizando o seu desempenho., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/ESE/48242/2002., Program de Incentivos de Modernização da Economia (PRIME) - Projecto SINUS., Programa Alban - Bolsa n.º E06D103177BR.

Comunicação apresentada no 8th COBEP - Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência, Recife, PE, Brasil, 14-17 Julho 2005., In this work a control strategy for a three-level Unified Power Quality Conditioner (UPQC) is introduced. Basically, this control strategy is based on the set of active and non-active (reactive) power definitions in the time domain, which have been proposed by Fryze in the 30´s of the last century. The goal of this work consists in expand this control strategy to deal with three-level converters. The use of three-level converters allows a better performance of the equipment, by reducing harmonics and the ripple of the generated voltages and currents. Simulation results on PSCAD/EMTDC will be illustrated in order to verify the accuracy of the expanded control strategy., Fundação para a Ciência e Tecnologia - POCTI/ESE/41170/2001; POCTI/ESE/48242/2002.

In this work, control strategies for active filters are presented. They are based on the set of active and non-active power definitions proposed by Fryze in the 30’s of the last century and extended to power electronics applications in the 80’s. Basically three control algorithms are described, which are the Sinusoidal Fryze Currents, the Sinusoidal Fryze Voltages, and a Damping Controller. By using these control algorithms it is possible to verify that, in a three-phase three-wire system, the source currents, drained from the network, and the load voltages, delivered to the load, are pure sinusoidal waveforms, in phase with the fundamental positive sequence component of the system voltage. Simulation results of the UPQC conditioner (Unified Power Quality Conditioner) are shown in order to validate the proposed control strategies., Neste trabalho, são apresentadas estratégias de controle para filtros ativos. Estas estratégias estão baseadas no conjunto de definições para as potências ativa e não ativa, em condições não senoidais, propostas por Fryze nos anos 30 do século passado e estendida a aplicações em eletrônica de potência no final dos anos 80. Basicamente são três algoritmos apresentados para aplicações em filtros ativos, sendo eles Correntes Senoidais de Fryze, Tensões Senoidais de Fryze, e um Controle de Amortecimento. Por meio destas estratégias de controle é possível verificar que, em sistemas trifásicos a três fios, as correntes drenadas da fonte e as tensões entregues à carga serão senóides puras, em fase com a componente fundamental de seqüência positiva. Para validar estas estratégias de controle propostas, resultados de simulação do condicionador UPQC (Unified Power Quality Conditioner) são mostrados., Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/ESE/41170/2001.

Este artigo descreve o desenvolvimento de um filtro ativo paralelo de baixo custo utilizado para a melhoria da qualidade de energia elétrica. O filtro permite a correção dinâmica do fator de potência e a compensação dinâmica dos harmônicos e da componente de sequência zero de corrente. O sistema de controle do filtro ativo é baseado na teoria p-q (teoria da potência instantânea), e foi implementado com um microcontrolador standard de 16 bits. Neste artigo a teoria p-q é apresentada de forma sucinta, o filtro ativo paralelo desenvolvido é descrito e são apresentados alguns resultados experimentais.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais This work presents the study and development of an alternative source of energy, composed primarily of a fuel cell as the primary organ of generation, a full-bridge converter lift and a single-phase PWM inverter. This source can operate in standalone mode, feeding local loads, or connected to the grid. An electric model for the fuel cell is proposed, which considers changes in temperature as a function of current at its terminals. This model was developed from tests on a 1,2 kW fuel cell, using the identification by the least squares method with the application of pseudo-random binary signals and optimization techniques. To study the parallel connection with the electric grid is also presented a state space model of the PWM inverter connected to the grid, using active power frequency (P×ω) and reactive power voltage (Q×V) droops control scheme, including an additional feedback from the active power variation on the inverter phase, which allows the analysis of the dynamics and stability of the inverter connected to the grid. Simulation and experimental results are presented to validate the models. Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma fonte alternativa de energia, composta basicamente de uma célula a combustível, como órgão primário de geração, um conversor elevador full-bridge e um inversor monofásico PWM senoidal. Esta fonte pode operar de forma isolada, alimentando cargas locais, ou conectada à rede elétrica. É proposto um modelo elétrico para a célula a combustível, o qual considera as variações de temperatura em função da corrente em seus terminais. Este modelo foi desenvolvido a partir de ensaios em uma célula a combustível de 1,2kW, utilizando a identificação pelo método de mínimos quadrados com a aplicação de sinais binários pseudo-aleatórios e ferramentas de otimização. Também é apresentado um modelo por espaço de estados do estágio inversor-rede, que utiliza o controle via curvas características potência ativa versus frequência (P×ω) e potência reativa versus tensão (Q×V), com realimentação adicional da variação de potência ativa na fase do inversor, o qual permite análise da dinâmica e estabilidade do sistema inversor conectado à rede elétrica. Resultados experimentais e de simulação são apresentados para a validação dos modelos. Doutor em Ciências

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2020-03-20T23:03:58Z No. of bitstreams: 1 887755.pdf: 5468590 bytes, checksum: 12d01f107faee9a97f75d61b8144c88b (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-20T23:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 887755.pdf: 5468590 bytes, checksum: 12d01f107faee9a97f75d61b8144c88b (MD5) Previous issue date: 2018-05 Dentre as configurações de sistemas eólicos, o DFIG é aquele que possui maior parcela do mercado de turbinas eólicas, devido ao seu baixo custo e eficiência. No entanto, esta topologia apresenta a desvantagem de possuir seu estator diretamente conectado à rede elétrica, deixando-o suscetível às variações do perfil de tensão da rede. Neste trabalho, alguns métodos de controle e topologias de conversores são descritos, analisados e comparados. Estes métodos e topologias visam a compensação de questões de qualidade de energia relacionados a um perfil de tensão de rede distorcido e desequilibrado. Modelos matemáticos foram apresentados, para cada uma das topologias descritas, e os respectivos projetos de controle foram realizados através do uso de tais modelos lineares. Uma das topologias propostas neste trabalho apresenta um potencial de superar as outras, proporcionando um maior aprimoramento da qualidade de energia do DFIG. Uma bancada experimental foi montada e resultados experimentais foram obtidos para validarem esta topologia. Among all the wind systems topologies, the DFIG is the one with the largest market share, in the wind industry, due to its technical advantages such as the low cost and efficiency. However, this topology presents a serious drawback when it comes to power quality, since its stator is directly connected to the grid. Depending on the grid voltage profile, some different power quality issues might appear. In this work, different control methods and converter topologies are presented and analyzed. These methods and topologies aim at overcoming the power quality issues that appear when the generator’s terminal voltage is distorted and unbalanced. Linear mathematical models are presented, for each analyzed topology, in order to make possible the controllers’ design. One of the proposed topologies presents the potential of overcoming the others, making possible to obtain a higher enhancement of the DFIG power quality. An experimental test bench was built and experimental results were presented, in order to validate the mentioned topology.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2020-03-25T04:10:50Z No. of bitstreams: 1 888068.pdf: 3732115 bytes, checksum: 07ef9667b6933feb9b91857a88ef4fe2 (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-25T04:10:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 888068.pdf: 3732115 bytes, checksum: 07ef9667b6933feb9b91857a88ef4fe2 (MD5) Previous issue date: 2018-03 Este trabalho desenvolve uma adaptação do modelo do synchronverter para ser adequado para operação sem fonte de energia elétrica conectada ao elo CC, como por exemplo, um STATCOM ou um filtro ativo. Além disso, desenvolve também um modelo dinâmico teórico para o projeto deste controlador caso o conversor seja aplicado em sistemas de potência, baseado na investigação para a origem das oscilações na frequência do sistema, concluindo sua aplicabilidade. Parte do sistema de potência do Brasil foi modelada no simulador PSCAD e o modelo adaptado do synchronverter foi inserido para operar como um STATCOM para testar a eficácia do modelo. Os resultados observados corroboram os resultados previstos analiticamente. This work presents an adapted model for the synchronverter to become suitable for operation without an electric energy source connected to the dc-link, like for example, a STATCOM or an active filter. In addition, a theoretical dynamic model for the project of the controller is presented, if the converter is applied to power systems, based on an investigation on the origins of the system-frequency oscillations. To verify the theories, part of the Brazilian National Grid (SIN) was modeled in the PSCAD simulator and the adapted synchronverter model was inserted to operate as a STATCOM. The results agree with those predicted analytically.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2020-03-25T22:25:20Z No. of bitstreams: 1 888222.pdf: 1060664 bytes, checksum: ae2113ae6b7cdb886fd674a697bddf7a (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-25T22:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 888222.pdf: 1060664 bytes, checksum: ae2113ae6b7cdb886fd674a697bddf7a (MD5) Previous issue date: 2018-03 Essa dissertação analisa a utilização da estratégia de controle para inversores, que o fazem atuar como máquinas síncronas virtuais, conhecido como Synchronverter, na ligação de uma estrutura fotovoltaica com a rede convencional. A estrutura fotovoltaica é dimensionada, estudada e foi feito o controle do conversor CC-CC, tipo Boost, utilizado para seguir o ponto de máxima potência. O estudo proposto utiliza o controle na forma de um algoritmo, incorporando os diferentes modos de operação de forma automática, além do controle do limite da corrente de saída, para proteção do componente do inversor, o controle do elo de corrente contínua (CC), para o bom funcionamento do conversor CC-CC, e auto-sincronização com rede. Os parâmetros para o controle do elo são calculados baseado em um teste em loop para características específicas da máquina síncrona virtual proposta. Os testes são feitos em ambiente de simulação no PSIM 9.3.2. Os resultados mostram que a utilização do algoritmo é eficiente e que o Synchronverter consegue sincronizar com a rede rapidamente e controlar o elo CC, podendo ser utilizado como controle no inversor que conecta a fonte fotovoltaica à rede. This dissertation analyzes the use of control strategy for inverters, which make it acts as virtual synchronous machines, known as Synchronverter, in the connection of a photovoltaic structure with the conventional power grid. The photovoltaic structure is dimensioned, studied and has the control of the DC-DC Boost converter used to follow the maximum power point. The study proposes to use the control in the format of an algorithm, incorporating the different modes of operation automatically, in addition to the control of the output current limit, to protect the inverter components, direct current (DC) link control, for the proper functioning of the DCDC converter, and self-synchronization with the network. The parameters for this control of the link are calculated based on a loop-test for specific characteristics of the proposed virtual synchronous machine. The tests are done in a simulation environment in PSIM 9.3.2. The results show that the use of the algorithm is efficient and that the Synchronverter can synchronize with the grid quickly and control the DC link, and that it can be used as a control in the inverter that connects the photovoltaic source to the network.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-02-01T16:36:02Z No. of bitstreams: 1 866219.pdf: 1546055 bytes, checksum: a4bdd9b49dc2840d6c03469570e40712 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-01T16:36:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 866219.pdf: 1546055 bytes, checksum: a4bdd9b49dc2840d6c03469570e40712 (MD5) Previous issue date: 2017-03 Esta dissertação apresenta um estudo de um controle de velocidade de um motor de indução trifásico por orientação de campo magnético, sem sensores e interligado através de um umbilical submarino. Para este estudo, o modelo elétrico reproduz um sistema que é empregado para acionamento de bombas submarinas e que são utilizadas para elevação de óleo em campos marítimos. O cabo longo e a ausência de sensores, requisitos da aplicação, podem prejudicar ou comprometer o desempenho do motor. Para viabilizar o controle por orientação de campo, este trabalho traz para esta aplicação o uso de observadores de campo e estimadores de velocidade que substituem os sensores, normalmente utilizados neste tipo de controle. Para melhorar o desempenho, o trabalho ainda apresenta uma técnica para compensar matematicamente os efeitos do cabo e filtro utilizados no sistema elétrico e que estão instalados na saída do conversor. O sistema proposto é submetido à simulações que reproduzem diferentes condições de operações previstas de ocorrer em campo. As simulações realizadas ainda apresentam a comparação do desempenho do controle proposto frente ao desempenho do sistema operando com um controle escalar. Os resultados encontrados mostram que o controle de velocidade por orientação de campo proposto para a aplicação utilizando cabo longo é robusto e viável. This work presents a study of sensorless speed control by field orientation considering the use of a three-phase induction motor fed through long cables through subsea umbilicals. For this study, the adopted electrical model reproduces a system that is used to drive a subsea pump in offshore oil fields. The long tieback and the absence of sensors, as an application requirement, can undermine or compromise motor performance. To make the field-oriented control feasible to the proposed scenario, this work brings the use of field observers and speed estimators instead the use of sensors that are typically used in this type of control. To improve performance, this dissertation brings a technique to compensate the effects of cable and filter installed in the output of the converter. The proposed system is submitted to simulations that reproduce different conditions of predicted field operations. The simulations also show the comparison of the performance of the proposed control against the performance of the system with a scalar control. The results here presented show that the speed control proposed for the application using long cable is robust and feasible.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-01-09T16:28:44Z No. of bitstreams: 1 866210.pdf: 4254097 bytes, checksum: 781110cbc8dbda19b1996f4852a2b2aa (MD5) Made available in DSpace on 2019-01-09T16:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 866210.pdf: 4254097 bytes, checksum: 781110cbc8dbda19b1996f4852a2b2aa (MD5) Previous issue date: 2017-03 No mundo de captação de óleo offhsore, a necessidade de expansão de bombeamento e processamento submarino vêm aumentado cada vez mais nos últimos anos em decorrência principalmente da busca pela otimização de recursos e espaço nas plataformas, sendo que a opção de bombeamento submarino muitas vezes é a única viabilizadora de projetos de produção. Assim, para se lograr tal feito, antes é necessário que haja a devida disponibilidade de sistemas elétricos de potência para atender esta demanda crescente. Desta forma, este trabalho visa estudar em profundidade as questões relacionadas ao sistema de proteção para uma possível distribuição elétrica submarina. Para este sistema está sendo considerado uma rede de distribuição não-aterrada, devido suas vantagens nas questões de não haver grandes magnitudes de correntes para faltas à terra. O uso de umbilicais submarinos em sistemas não aterrados traz alguns desafios para os casos de faltas à terra, pois acarretam em correntes capacitivas que contribuem para faltas em circuitos adjacentes. Tal efeito acaba por dificultar o simples uso de proteções convencionais de sobrecorrente para sistemas radiais de distribuição, acarretando em maiores desafios no quesito de proteção. É proposto neste trabalho a modelagem no software Matlab/Simulink das funções de proteção para que haja a devida confiabilidade no sistema de proteção tanto para faltas trifásicas quanto monofásicas desde a saída da plataforma até os terminais dos conversores de frequência submarinos. É apresentada, então, uma proposta de sistema de proteção baseado em funções direcionais de neutro utilizando medições de tensão local ou remotamente, ou mesmo sem leitura de tensão. Resultados de simulação são apresentados e analisados e confirmam sua viabilidade técnica como uma alternativa para serem aplicados nas redes elétricas submarinas do futuro. In the offshore world, the need for pumping expansion and subsea processing has been increasing in recent years mainly due to the search for optimization of resources and space in the platforms, in addition, a lot of cases, the subsea pumping is the only feasible of production projects. Thus, in order to achieve this, it is necessary to have the availability of power systems to meet this growing demand. In this way, this work aims to study the issues related to the protection system for a possible subsea distribution power system. For this system, an ungrounded distribution network is being considered, due to its advantages in the issues of not having large magnitudes of currents for ground faults. One of the issues to be studied in this work is the particularity of the use of power umbilicals for this submarine electrical distribution system. The use of power cable in ungrounded systems presents some challenges for earth faults as they lead to capacitive currents that contribute to faults in adjacent circuits. Such an effect ends up hampering the simple use of conventional overcurrent protections for radial distribution systems, leading to greater protection challenges. It is proposed in this work the modeling in the Matlab / Simulink software of the protection functions so that there is due reliability in the protection system for both threephase and single-phase faults from the platform exit to the terminals of the subsea frequency converters. A proposal for a protection system based on neutral directional functions using local or remote voltage measurements, or even without voltage tranformer, is presented. Simulation results are presented and analyzed and confirm their technical viability as an alternative to be applied in the subsea power system of the future.

Orientador: Sigmar Maurer Deckmann Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Os recentes trabalhos envolvendo Teorias de Potências Instantâneas têm sido amplamente utilizados na elaboração de técnicas de análise de distúrbios elétricos e controle de dispositivos de condicionamento de energia. Tais teorias têm se mostrado bastante eficazes, particularmente no caso trifásico, no entanto restam algumas dúvidas ou discussões que ainda necessitam de estudos para que soluções definitivas sejam encontradas para casos gerais.O principal objetivo deste trabalho é apresentar duas decomposições de sinais temporais, as quais levam a uma alternativa interessante para o estudo das grandezas elétricas, de forma que permitem a identificação de várias parcelas distintas de tensão, corrente e potência, associando cada uma ao fenômeno físico responsável por sua origem. Espera-se portanto, que as decomposições e a metodologia de cálculo das componentes de potência instantânea apresentadas neste trabalho contribuam para que se encontre uma Teoria de Potências o mais geral e didática possível. Sobre as decomposições, uma permite encontrar a mínima corrente necessária para suprir a potência útil requerida pelas cargas do sistema elétrico, e pode ser aplicada a qualquer tipo de sinal temporal, independentemente de periodicidade, forma de onda, simetria ou número de variáveis. A outra por sua vez, permite separar as parcelas de tensão, corrente e potência de freqüências fundamentais, dos sinais responsáveis por distorção na forma de onda destas grandezas, o qual denominou-se resíduo dos sinais.N o âmbito de qualidade de energia, assunto de extrema importância na recente reformulação do setor elétrico mundial, acredita-se que as definições e discussões tratadas ao longo deste trabalho, possam auxiliar em diversas aplicações para manutenção e monitoração da qualidade da energia elétrica Abstract: Instantaneous Power Theories have been widely exploited for electrical disturbance analysis and control applied to power conditioning equipment. These theories have shown to be very promising, particularly in the three-phase case, however several questions still require more researches to find definitive solutions in general cases.The main objective of this work is to present two time signal decomposition techniques, which consti-tute an interesting alternative to study electrical signals, allowing to identify voltage, current, and power components, associating each one with the corresponding physical phenomenon responsible for it. The signal decompositions and calculation methodologies presented in this work are intended to contribute for a more comprehensive Power Theory.About the two decompositions, the first one allows to find the minimum current needed to supply the active power required from electrical system loads, and it can be applied to any time function, independently of period, waveform, symmetry, or variables number. The second one allows splitting voltages, currents and power signals into fundamental waves and signals with harmonic and inter-harmonic frequencies. This last part is responsible for waveform distortions of the signals and it was named residual signal.Concerning power quality, a subject of extreme interest in the recent reformulation of worldwide electrical utilities, the definitions and discussion presented in this work are expected to be useful for several applications in order to maintain and monitor the electric power quality Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica