Free oscillations in a ferroelectric liquid crystal

A description is given of experimental investigations in which free electromechanical oscillations are obtained for the first time in ferroelectric liquid crystals. © 1997 American Institute of Physics.

Small Signal Stability Performance of Power System during High Penetration of Wind Generation

The small signal stability of interconnected power systems is one of the important aspects that need to be investigated since the oscillations caused by this kind of instability have caused many incidents. With the increasing penetration of wind power in the power system, particularly doubly fed induction generator (DFIG), the impact on the power system small signal stability performance should be fully investigated. Because the DFIG wind turbine integration is through a fast action converter and associated control, it does not inherently participate in the electromechanical small signal oscillation. However, it influences the small signal stability by impacting active power flow paths in the network and replacing synchronous generators that have power system stabilizer (PSS). In this paper, the IEEE 39 bus test system has been used in the analysis. Furthermore, four study cases and several operation scenarios have been conducted and analysed. The selective eigenvalue Arnoldi/lanczos's method is used to obtain the system eigenvalue in the range of frequency from 0.2 Hz to 2 Hz which is related to electromechanical oscillations. Results show that the integration of DFIG wind turbines in a system during several study cases and operation scenarios give different influence on small signal stability performance.

Enhancement of transient stability limit and voltage regulation with dynamic loads using robust excitation control

In stressed power systems with large induction machine component, there exist undamped electromechanical modes and unstable montonic voltage modes. This article proposes a sequential design of an excitation controller and a power system stabiliser (PSS) to stabilise the system. The operating region, with induction machines in stressed power systems, is often not captured using a linearisation around an operating point, and to alleviate this situation a robust controller is designed which guaruntees stable operation in a large region of operation. A minimax linear quadratic Gaussian design is used for the design of the supplementary control to automatic voltage regulators, and a classical PSS structure is used to damp electromechanical oscillations. The novelty of this work is in proposing a method to capture the unmodelled nonlinear dynamics as uncertainty in the design of the robust controller. Tight bounds on the uncertainty are obtained using this method which enables high-performance controllers. An IEEE benchmark test system has been used to demonstrate the performance of the designed controller

Projetos de controladores para sistemas de potência utilizando LMI'S

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista.

Estabilizador de sistema de potência para máquinas síncronas de polos salientes utilizando a transformada Wavelet

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

Comparação entre modelos do dispositivo FACTS STATCOM para o estudo da estabilidade a pequenas perturbações

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos multimáquinas com dispositivos FACTS do tipo SSSC e controladores suplementares (POD e PSS)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de sinais adicionais estabilizantes para o amortecimento de oscilações de baixa frequência do sistema elétrico de potência multimáquinas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas elétricos de potência multimáquinas sob a ação dos controladores FACTS TCSC e UPFC

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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)

Projeto de controladores suplementares de amortecimento utilizando redes neurais artificiais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estabilizador de sistemas de potência digital aplicado a uma unidade geradora da UHE de Tucuruí

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e resultados de testes de campo de um estabilizador de sistemas de potência (ESP) digital, destinado ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas interligados. Os testes experimentais foram efetuados em uma das unidades hidrogeradoras, de 350 MVA, da UHE de Tucuruí. A lei de controle amortecedor do ESP digital foi embarcada em um sistema de hardware baseado em um controlador digital de sinais (DSPIC 30f5011). A estrutura da lei de controle é na forma canónica RST, de tempo discreto, sendo os parâmetros do controlador calculados através da técnica de deslocamento radial de pólos. Para fins de projeto, a dinâmica da planta, no ponto de operação considerado, foi representada por um modelo paramétrico, o qual foi estimado a partir de dados medidos em campo. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um dos modos eletromecânicos observável na UHE de Tucuruí.

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.

Mechanism for the Compressive Strain Induced Oscillations in the Conductance of Carbon Nanotubes

We report on the monotonic increase and the oscillation of electrical conductance in multiwalled carbon nanotubes with compressive strain. Combined experimental and theoretical analyses confirm that the conductance variation with strain is because of the transition from sp(2) to configurations that are promoted by the interaction of walls in the nanotubes. The intrawall interaction is the reason for the monotonic increase in the conduction, while the oscillations are attributable to interwall interactions. This explains the observed electromechanical oscillation in multiwalled nanotubes and its absence in single-walled nanotubes, thereby resolving a long-standing debate on the interpretation of these results. Moreover, the current carrying capability of nanotubes can be enhanced significantly by controlling applied strains. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.095504

Voltage oscillations in power distribution networks in the presence of DFIGs and induction motor loads

This paper investigates the oscillatory behavior of power distribution systems in the presence of distributed generation. The analysis is carried out over a distribution test system with two doubly fed induction type wind generators and different types of induction motor loads. The system is linearized by the perturbation method. Eigenvalues are calculated to see the modal interaction within the system. The study indicates that interactions between closely placed converter controllers and induction motor loads significantly influence the damping of the oscillatory modes of the system. The critical modes have a frequency of oscillation between the electromechanical and subsynchronous oscillations of power systems. Time-domain simulations are carried out to verify the validity of the modal analysis and to provide a physical feel for the types of oscillations that occur in distribution systems. Finally, significant parameters of the system that affect the damping and frequency of the oscillation are identified.