Alívio de sobrecargas em redes de transmissão com o auxílio de geradores distribuídos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Metodologia de projeto cooperativo para condicionadores de qualidade de energia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise do suporte de reativos em um sistema elétrico de potência com link HVDC

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de sensibilidade através de um modelo implicitamente acoplado para alívio de sobrecargas em redes de transmissão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de redes neurais artificiais no ajuste de controladores suplementares e dispositivo FACTS STATCOM para a melhoria da estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Proposta de parametrização para o fluxo de carga continuado visando redução de perdas na transmissão e o aumento da margem estática de estabilidade de tensão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Valoração de serviços ancilares de geradores distribuídos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Controle da injeção de potências ativa e reativa em inversor de Geração Distribuída conectado à rede de distribuição em corrente alternada em baixa tensão, empregando LMIs com realimentação de estados e critérios de D-estabilidade

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Investigação experimental de estratégias de identificação e controle LPV aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Nesta tese e realizada a investigação experimental de uma estratégia de controle LPV (do inglês, linear parameter varying) aplicada ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potencia. O estudo foi realizado em um modelo de sistema de potencia em escala reduzida de 10kVA, cuja configuração e do tipo maquina interligada a uma barra infinita, alem de testes em campo em uma unidade geradora de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruvi. Primeiramente, foi desenvolvido e testado computacionalmente um conjunto de rotinas para analise e síntese de controlador amortecedor do tipo LPV, bem como para identificação de modelos LPV da planta. Os coeficientes do controlador amortecedor LPV, no caso um Estabilizador de Sistemas de Potencia (ESP), dependem do valor de uma variável de operação selecionada que, neste estudo, foram as potencias ativa (P) e reativa (Q) nos terminais da unidade geradora. Para fins de projeto, a dinâmica da planta foi representada através de um modelo ARX LPV, o qual foi estimado a partir de dados coletados experimentalmente na planta, para uma ampla faixa de condições operacionais. A partir do modelo LPV da planta, os valores dos parâmetros do ESP LPV foram determinados via um problema de otimização convexa, na forma de uma LMI parametrizada (PLMI). A solução da PLMI e obtida a partir de uma relaxação via decomposição em soma de quadrados. O ESP LPV foi projetado de modo a garantir a estabilidade e o desempenho do sistema para uma ampla faixa de condições operacionais da planta, o que geralmente não e possível de obter com controladores convencionais a parâmetros fixos. A lei de controle amortecedor do ESP LPV foi implementada em um sistema embarcado baseado em um controlador digital de sinais. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP LPV no amortecimento de oscilações eletromecânicas, tanto no sistema de potencia em escala reduzida, quanto em uma unidade geradora da UHE de Tucurui.

Modelo matemático para o controle ótimo de Volt/VAr em sistemas de distribuição de energia elétrica trifásicos

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Instantaneous complex power applied to three-phase machines

The theory presented in this paper was primarily developed to give a physical interpretation for the instantaneous power flow on a three-phase induction machine, without a neutral conductor, on any operational state and may be extended to any three-phase load. It is a vectorial interpretation of the instantaneous reactive power theory presented by Akagi et al. Which, believe the authors, isn't enough developed and its physical meaning not yet completely understood. This vectorial interpretation is based on the instantaneous complex power concept defined by Torrens for single-phase, ac, steady-state circuits, and leads to a better understanding of the power phenomenon, particularly of the distortion power. This concept has been extended by the authors to three-phase systems, through the utilization of the instantaneous space vectors. The results of measurements of instantaneous complex power on a self-excited induction generator's terminals, during an over-load application transient, are presented for illustration. The compensation of reactive power proposed by Akagi is discussed and a new horizon for the theory application is opened.

Funções penalidade para o tratamento das variáveis discretas do problema de fluxo de potência ótimo reativo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

COMPUTATIONAL ANALYSIS OF THE AEROELASTIC DYNAMICS OF A WIND TURBINE BLADE WITH VARIABLE-SPEED STALL CONTROL

The accuracy of simulating the aerodynamics and structural properties of the blades is crucial in the wind-turbine technology. Hence the models used to implement these features need to be very precise and their level of detailing needs to be high. With the variety of blade designs being developed the models should be versatile enough to adapt to the changes required by every design. We are going to implement a combination of numerical models which are associated with the structural and the aerodynamic part of the simulation using the computational power of a parallel HPC cluster. The structural part models the heterogeneous internal structure of the beam based on a novel implementation of the Generalized Timoshenko Beam Model Technique.. Using this technique the 3-D structure of the blade is reduced into a 1-D beam which is asymptotically equivalent. This reduces the computational cost of the model without compromising its accuracy. This structural model interacts with the Flow model which is a modified version of the Blade Element Momentum Theory. The modified version of the BEM accounts for the large deflections of the blade and also considers the pre-defined structure of the blade. The coning, sweeping of the blade, tilt of the nacelle and the twist of the sections along the blade length are all computed by the model which aren’t considered in the classical BEM theory. Each of these two models provides feedback to the other and the interactive computations lead to more accurate outputs. We successfully implemented the computational models to analyze and simulate the structural and aerodynamic aspects of the blades. The interactive nature of these models and their ability to recompute data using the feedback from each other makes this code more efficient than the commercial codes available. In this thesis we start off with the verification of these models by testing it on the well-known benchmark blade for the NREL-5MW Reference Wind Turbine, an alternative fixed-speed stall-controlled blade design proposed by Delft University, and a novel alternative design that we proposed for a variable-speed stall-controlled turbine, which offers the potential for more uniform power control and improved annual energy production.. To optimize the power output of the stall-controlled blade we modify the existing designs and study their behavior using the aforementioned aero elastic model.

Development of a grid connected micro wind generator. A practical activity for the course on electric generation with wind energy

This paper describes a practical activity, part of the renewable energy course where the students have to build their own complete wind generation system, including blades, PM-generator, power electronics and control. After connecting the system to the electric grid the system has been tested during real wind scenarios. The paper will describe the electric part of the work surface-mounted permanent magnet machine design criteria as well as the power electronics part for the power control and the grid connection. A Kalman filter is used for the voltage phase estimation and current commands obtained in order to control active and reactive power. The connection to the grid has been done and active and reactive power has been measured in the system.

Energy and power aware scheduling algorithm modeling for battery powered embedded systems

Energy management has always been recognized as a challenge in mobile systems, especially in modern OS-based mobile systems where multi-functioning are widely supported. Nowadays, it is common for a mobile system user to run multiple applications simultaneously while having a target battery lifetime in mind for a specific application. Traditional OS-level power management (PM) policies make their best effort to save energy under performance constraint, but fail to guarantee a target lifetime, leaving the painful trading off between the total performance of applications and the target lifetime to the user itself. This thesis provides a new way to deal with the problem. It is advocated that a strong energy-aware PM scheme should first guarantee a user-specified battery lifetime to a target application by restricting the average power of those less important applications, and in addition to that, maximize the total performance of applications without harming the lifetime guarantee. As a support, energy, instead of CPU or transmission bandwidth, should be globally managed as the first-class resource by the OS. As the first-stage work of a complete PM scheme, this thesis presents the energy-based fair queuing scheduling, a novel class of energy-aware scheduling algorithms which, in combination with a mechanism of battery discharge rate restricting, systematically manage energy as the first-class resource with the objective of guaranteeing a user-specified battery lifetime for a target application in OS-based mobile systems. Energy-based fair queuing is a cross-application of the traditional fair queuing in the energy management domain. It assigns a power share to each task, and manages energy by proportionally serving energy to tasks according to their assigned power shares. The proportional energy use establishes proportional share of the system power among tasks, which guarantees a minimum power for each task and thus, avoids energy starvation on any task. Energy-based fair queuing treats all tasks equally as one type and supports periodical time-sensitive tasks by allocating each of them a share of system power that is adequate to meet the highest energy demand in all periods. However, an overly conservative power share is usually required to guarantee the meeting of all time constraints. To provide more effective and flexible support for various types of time-sensitive tasks in general purpose operating systems, an extra real-time friendly mechanism is introduced to combine priority-based scheduling into the energy-based fair queuing. Since a method is available to control the maximum time one time-sensitive task can run with priority, the power control and time-constraint meeting can be flexibly traded off. A SystemC-based test-bench is designed to assess the algorithms. Simulation results show the success of the energy-based fair queuing in achieving proportional energy use, time-constraint meeting, and a proper trading off between them. La gestión de energía en los sistema móviles está considerada hoy en día como un reto fundamental, notándose, especialmente, en aquellos terminales que utilizando un sistema operativo implementan múltiples funciones. Es común en los sistemas móviles actuales ejecutar simultaneamente diferentes aplicaciones y tener, para una de ellas, un objetivo de tiempo de uso de la batería. Tradicionalmente, las políticas de gestión de consumo de potencia de los sistemas operativos hacen lo que está en sus manos para ahorrar energía y satisfacer sus requisitos de prestaciones, pero no son capaces de proporcionar un objetivo de tiempo de utilización del sistema, dejando al usuario la difícil tarea de buscar un compromiso entre prestaciones y tiempo de utilización del sistema. Esta tesis, como contribución, proporciona una nueva manera de afrontar el problema. En ella se establece que un esquema de gestión de consumo de energía debería, en primer lugar, garantizar, para una aplicación dada, un tiempo mínimo de utilización de la batería que estuviera especificado por el usuario, restringiendo la potencia media consumida por las aplicaciones que se puedan considerar menos importantes y, en segundo lugar, maximizar las prestaciones globales sin comprometer la garantía de utilización de la batería. Como soporte de lo anterior, la energía, en lugar del tiempo de CPU o el ancho de banda, debería gestionarse globalmente por el sistema operativo como recurso de primera clase. Como primera fase en el desarrollo completo de un esquema de gestión de consumo, esta tesis presenta un algoritmo de planificación de encolado equitativo (fair queueing) basado en el consumo de energía, es decir, una nueva clase de algoritmos de planificación que, en combinación con mecanismos que restrinjan la tasa de descarga de una batería, gestionen de forma sistemática la energía como recurso de primera clase, con el objetivo de garantizar, para una aplicación dada, un tiempo de uso de la batería, definido por el usuario, en sistemas móviles empotrados. El encolado equitativo de energía es una extensión al dominio de la energía del encolado equitativo tradicional. Esta clase de algoritmos asigna una reserva de potencia a cada tarea y gestiona la energía sirviéndola de manera proporcional a su reserva. Este uso proporcional de la energía garantiza que cada tarea reciba una porción de potencia y evita que haya tareas que se vean privadas de recibir energía por otras con un comportamiento más ambicioso. Esta clase de algoritmos trata a todas las tareas por igual y puede planificar tareas periódicas en tiempo real asignando a cada una de ellas una reserva de potencia que es adecuada para proporcionar la mayor de las cantidades de energía demandadas por período. Sin embargo, es posible demostrar que sólo se consigue cumplir con los requisitos impuestos por todos los plazos temporales con reservas de potencia extremadamente conservadoras. En esta tesis, para proporcionar un soporte más flexible y eficiente para diferentes tipos de tareas de tiempo real junto con el resto de tareas, se combina un mecanismo de planificación basado en prioridades con el encolado equitativo basado en energía. En esta clase de algoritmos, gracias al método introducido, que controla el tiempo que se ejecuta con prioridad una tarea de tiempo real, se puede establecer un compromiso entre el cumplimiento de los requisitos de tiempo real y el consumo de potencia. Para evaluar los algoritmos, se ha diseñado en SystemC un banco de pruebas. Los resultados muestran que el algoritmo de encolado equitativo basado en el consumo de energía consigue el balance entre el uso proporcional a la energía reservada y el cumplimiento de los requisitos de tiempo real.