Regulador automático de tensão robusto utilizando técnicas de controle adaptativo

The stability of synchronous generators connected to power grid has been the object of study and research for years. The interest in this matter is justified by the fact that much of the electricity produced worldwide is obtained with the use of synchronous generators. In this respect, studies have been proposed using conventional and unconventional control techniques such as fuzzy logic, neural networks, and adaptive controllers to increase the stabilitymargin of the systemduring sudden failures and transient disturbances. Thismaster thesis presents a robust unconventional control strategy for maintaining the stability of power systems and regulation of output voltage of synchronous generators connected to the grid. The proposed control strategy comprises the integration of a sliding surface with a linear controller. This control structure is designed to prevent the power system losing synchronism after a sudden failure and regulation of the terminal voltage of the generator after the fault. The feasibility of the proposed control strategy was experimentally tested in a salient pole synchronous generator of 5 kVA in a laboratory structure

Desenvolvimento e implementação de estratégias de controle digital para regulação de tensão e amortecimento de oscilações eletromecânicas em um gerador síncrono de 10kVA

Neste trabalho são apresentados o desenvolvimento e a implementação de estratégias de controle digital para regulação automática de tensão e para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em um sistema de potência em escala reduzida de 10kVA, localizado no Laboratório de Controle de Sistemas de Potência (LACSPOT), da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto dos dois controladores é baseado na técnica de alocação polinomial de polos. Para o projeto do Regulador Automático de Tensão (RAT) foi adotado um modelo simplificado, de primeira ordem, da máquina síncrona, cujos parâmetros foram levantados experimentalmente. Para o controlador amortecedor, por sua vez, também chamado de Estabilizador de Sistemas de Potência (ESP), foi utilizado um modelo discreto, do tipo auto regressivo com entrada exógena (ARX). Este modelo foi estimado por meio de técnicas de identificação paramétrica, considerando para tal, o conjunto motor-gerador interligado a um sistema de maior porte (concessionária de energia elétrica). As leis de controle foram embarcadas em um microcontrolador de alto desempenho e, para a medição dos sinais utilizados nos controladores, foi desenvolvida uma instrumentação eletrônica baseada em amplificadores operacionais para o condicionamento dos sinais dos sensores. O sinal de controle é baseado na técnica de modulação por largura de pulso (PWM) e comanda o valor médio da tensão de um conversor CC-CC, o qual é utilizado como circuito de excitação que energiza o enrolamento de campo do gerador. Além disso, o acionamento elétrico das máquinas que compõem o grupo gerador de 10kVA foi projetado e automatizado somando segurança aos operadores e ao componentes deste sistema de geração. Os resultados experimentais demonstraram o bom desempenho obtido pela estratégia proposta.

Regulador linear de tensão em tecnologia HV-CMOS

Atualmente, assiste-se na nossa sociedade a um recurso e uso massivo de equipamentos eletrónicos portáteis. Este facto, aliado à competitividade de mercado, exigiu o desenvolvimento desses equipamentos com o intuito de melhorar a sua gestão de potência e, obter, consequentemente, maior autonomia e rendimento. Assim, na gestão de potência de um SoC são os reguladores de tensão que assumem um papel de extrema importância. O trabalho realizado ao longo da presente dissertação pressupõe o projeto de um regulador linear de tensão do tipo LDO em tecnologia HV-CMOS, capaz de suportar tensões de entrada de 12V com vista à alimentação de blocos funcionais RF-CMOS com 3,3V e uma corrente de 100mA. Foi implementado através do processo CMOS de 0.35μm de 50V da Austria Micro Systems. A corrente de quiescente do regulador linear de tensão que determina a eficiência de corrente é de 120,22μA. Possui uma eficiência de corrente de 99,88% e um rendimento de 82,46% quando a tensão mínima de entrada é utilizada. O regulador linear de tensão possui uma tensão de dropout de 707mV. A estabilidade do sistema é mantida mesmo com transições de carga de 10μA para 100mA. O regulador possui um tempo de estabelecimento inferior a 2,4μs e uma variação da tensão de saída relativamente ao seu valor nominal inferior a 18mV, ambos para o pior caso. Porém, este regulador possui um undershoot e um overshoot de +- 1,85V.

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

Estudo de bifurcações e aplicações em análise de sistemas de energia elétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Implementação e testes de campo de um ESP digital

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e os resultados da implementação e testes em campo de um estabilizador de sistema de potência (ESP) projetado com técnica de controle digital para fins de amortecimento de modos de oscilação eletromecânica observáveis em sinais de potência elétrica medido em uma unidade hidro-geradora, de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. É apresentada e aplicada a metodologia de identificação de modelos paramétricos lineares do tipo auto regressivo com entradas exógenas (ARX), para estimação de modelos com capacidade de capturar a informação relevante (amortecimento e freqüência natural) dos modos eletromecânicos dominantes do sistema. De posse do modelo paramétrico ARX, é efetuada então a síntese da lei de controle digital amortecedor para o ESP, através da técnica de deslocamento radial dos pólos da função de transferência de malha fechada. Para a síntese da lei de controle digital, utilizou-se uma estrutura canônica do tipo RST. Para os testes de campo, a lei de controle amortecedor do ESP digital foi codificada em linguagem C e embarcada em um protótipo cujo hardware é baseado em microcontrolador modelo DSPIC 30F3014, o qual incorpora um grande número de periféricos para aquisição e comunicação de dados. Para avaliar o desempenho do ESP digital desenvolvido, testes experimentais foram realizados em uma unidade geradora de 350 MVA da casa de força número 1, da UHE de Tucuruí. O estabilizador desenvolvido atua através da modulação da referência de tensão do regulador automático de tensão da respectiva unidade geradora, de acordo com as oscilações observadas através da medida de potência elétrica no estator do gerador. Os resultados de testes de campo mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um modo eletromecânico, de freqüência natural de aproximadamente 1,7 Hz, observado nos teste de campo realizado.

Calculation of parameter ranges for robust gain tuning of power system controllers

This work proposes a computational tool to assist power system engineers in the field tuning of power system stabilizers (PSSs) and Automatic Voltage Regulators (AVRs). The outcome of this tool is a range of gain values for theses controllers within which there is a theoretical guarantee of stability for the closed-loop system. This range is given as a set of limit values for the static gains of the controllers of interest, in such a way that the engineer responsible for the field tuning of PSSs and/or AVRs can be confident with respect to system stability when adjusting the corresponding static gains within this range. This feature of the proposed tool is highly desirable from a practical viewpoint, since the PSS and AVR commissioning stage always involve some readjustment of the controller gains to account for the differences between the nominal model and the actual behavior of the system. By capturing these differences as uncertainties in the model, this computational tool is able to guarantee stability for the whole uncertain model using an approach based on linear matrix inequalities. It is also important to remark that the tool proposed in this paper can also be applied to other types of parameters of either PSSs or Power Oscillation Dampers, as well as other types of controllers (such as speed governors, for example). To show its effectiveness, applications of the proposed tool to two benchmarks for small signal stability studies are presented at the end of this paper.

Grupos de pressão e minorias: interesse comum como conceito-regulador do dilema da democracia-liberal : o caso da política de cotas

A partir do entendimento do interesse comum como um conceito-regulador, o trabalho discute a tensão presente no sistema democrático-liberal no ponto em que o individualismo liberal e a igualdade democrática se fazem mais presentes. Isto é, no momento em que a vontade comum se dissocia da vontade particular ao mesmo tempo em que ambas se advogam o direito de serem atendidas. O estudo tem como ponto de partida a herança liberal e sua fusão com a democracia. É feita uma classificação das políticas de interesse dos grupos de pressão para avaliar o particularismo nelas presente. Comenta a ação afirmativa da política de cotas para exemplificar e ilustrar a discussão precedente.

Projecto e implementação de uma fonte de alta tensão para produção de descargas eléctricas

O objetivo deste trabalho consistiu em projetar, construir e testar um protótipo em laboratório de uma fonte de alimentação de alta tensão que permita descargas elétricas {estáveis e de dimensões reduzidas}, de modo a que possa ser utilizada, dada a sua essencialidade, na fabricação de redes de período longo (LPG) em fibra ótica nos chamados turning points. Estes são pontos de elevada sensibilidade, fundamentais no desenvolvimento tecnológico de sensores em fibra ótica, em particular, de sensores refractométricos. O protótipo da fonte de alimentação é composto por um regulador do tipo BUCK, um inversor para alimentação do transformador de alta tensão, o circuito de realimentação e controlo PWM e um microcontrolador para o comando da fonte. Posteriormente procedeu-se à otimização dos parâmetros de descarga, o que conduziu a fabricação de redes de período longo com períodos inferiores a 150 micrómetros. Este é um resultado sem paralelo a nível internacional no que concerne ao uso da técnica do arco elétrico.

Processo de cálculo automático de colunas mistas

Este relatório é elaborado no âmbito do estágio curricular no regime de parceria entre o Instituto Superior de Engenharia do Porto e o gabinete de projetos SE2P – Sociedade de Engenharia, Projetos e Planeamento, Lda. O tema do estágio é o estudo de colunas mistas aço-betão na vertente de projeto, mais concretamente através da criação dum processo de cálculo automático integrado com o modelo estrutural global. Aplicam-se os métodos de dimensionamento dos eurocódigos estruturais na avaliação da segurança dos estados limites. Avaliam-se as propriedades geométricas, determina-se a curva de interação, calcula-se a posição do eixo neutro donde se inferem os estados de tensão em flexão desviada ao nível da secção, necessários às verificações de segurança. O processo de cálculo tem por base uma folha de cálculo desenvolvida em Excel que, com ajuda do Visual Basic for Applications, comunica com o software de modelação e cálculo estrutural Autodesk Robot Professional Analisys. Cria-se fluxos de informação que possibilitam o cálculo iterativo de colunas mistas permitindo ajustar e por esta via otimizar as soluções de dimensionamento. A exportação de relatórios de cálculo detalhados para cada coluna constitui uma mais-valia para gabinetes de engenharia quando comparada com outras soluções de dimensionamento existentes no mercado. A aplicação do processo de cálculo desenvolvido a múltiplas combinações de soluções de colunas mistas permitiu analisar comparativamente os resultados obtidos e a criação de tabelas e ábacos que poderão ser úteis em cenários de pré-dimensionamento e de anteprojeto.

Gestão democrática na rede municipal de educação de Porto Alegre de 1989 a 2000 : a tensão entre reforma e mudança

Esta dissertação de mestrado tem como objetivo a análise da gestão democrática da educação na rede municipal de Porto Alegre, no período de 1989 a 2000, enfocando nesse movimento os aspectos de reforma – introdução de inovações que garantem a continuidade de determinadas práticas sociais – e mudança – estabelecimento de rupturas geradoras de práticas sociais inéditas, considerando os diferentes agentes sociais envolvidos, dentre eles o Estado e suas políticas públicas. Trata-se de uma investigação qualitativa, a partir da análise de material escrito (legislação instituinte dos instrumentos de gestão democrática, textos de enunciado político produzidos pela Secretaria Municipal de Educação e outros agente sociais e documentos das escolas) e oral (depoimentos de atores envolvidos no processo: assessores da Secretaria Municipal de Educação; membros de Conselhos Escolares das escolas municipais, representantes dos segmentos pais, alunos, professores e funcionários; presidente do Conselho Municipal de Educação; diretor de escola; dirigente da Associação de Trabalhadores em Educação). A pesquisa focalizou questões sobre as práticas e as relações (regulatórias e emancipatórias) dos diferentes agentes sociais presentes nesse cenário, incluindo, para além dos movimentos sociais, o Estado como um importante e singular promotor nesse processo; sobre os discursos produzidos por estes diferentes agentes nos distintos tempos e espaços; e sobre a constituição de projetos e instrumentos de gestão democrática e os efeitos de sentido produzidos a partir deles em nível local (escola) A construção das referências teóricas para a análise foi realizada através da revisão bibliográfica sobre como figuraram historicamente os elementos constitutivos da gestão democrática (democratização do acesso, da permanência na escola e do saber; e democratização da gestão) no contexto da educação, no bojo do debate mais amplo da questão democrática na sociedade; e da trama dos conceitos: reforma, mudança, democracia, gestão, gestão democrática, participação, poder e Estado, a partir de Popkewitz e outros autores, bem como inspirada na análise do discurso proposta por Pêcheux. O conceito de gestão democrática proposto nesta dissertação está associado ao estabelecimento de mecanismos institucionais e à organização de ações que desencadeiem processos de participação social: na formulação de políticas educacionais; na determinação de objetivos e fins da educação; no planejamento; nas tomadas de decisão; na definição sobre alocação de recursos e necessidades de investimento; na execução de deliberações; nos momentos de avaliação Este conceito se opõe às proposições ligadas a concepções empresariais em educação, cuja finalidade é a obtenção de mais resultados com um mínimo de investimentos, interpelando os agentes sociais à mera execução de planejamentos centralizados e captação de recursos, bem como aquelas que concebem a educação como um campo científico especializado e neutro, que deve ser dirigido por especialistas e agentes do Estado, no qual a participação da população deve ser restrita ao planejamento e execução de tarefas de apoio ao processo pedagógico. À primeira concepção está ligado o conceito de mudança e à segunda o conceito de reforma.A gestão democrática deve ser produtora de uma nova qualidade social na educação, que atenda às aspirações dos agentes envolvidos e contribua no desenvolvimento da sociedade mais ampla, no sentido de estabelecer relações mais justas e igualitárias. Os mecanismos de gestão democrática necessitam, portanto, garantir a plena participação dos sujeitos envolvidos em nível de deliberação dos planos de gestão educacional, bem como na escolha dos seus dirigentes e representantes, além do acompanhamento, execução e avaliação de planejamentos e ações. A eleição direta para diretores, a presença de conselhos escolares como órgão máximo no nível da escola, compostos por representantes de todos os segmentos escolares (pais, professores, alunos e funcionários) articulados com suas bases, a descentralização de recursos financeiros, garantindo condições de funcionamento às escolas, são instrumentos apontados como os mais indicados na democratização da gestão, dentre os construídos na experiência educacional brasileira. Juntamente com estes mecanismos, práticas dialógicas e participativas no cotidiano do espaço escolar, desde os espaços micro (salas de aula) ao espaço mais amplo, são constituintes da gestão democrática Na experiência analisada, qual seja, a experiência de gestão democrática na rede municipal de educação de Porto Alegre de 1989 a 2000, foi possível observar: a instituição dos instrumentos de gestão democrática descritos anteriormente (eleição direta de diretor, conselhos escolares e descentralização de recursos); a ação propositiva de diferentes agentes sociais – trabalhadores em educação, vereadores, militantes políticos, estudantes, lideranças comunitárias, pais de alunos - na constituição e consolidação destes instrumentos; a elaboração de projetos pelo Estado, visando produzir a democratização da gestão no espaço escolar e na elaboração de diretrizes educacionais em nível de rede escolar, bem como a utilização de mecanismos regulatórios a fim de manter a direção deste processo; a diversidade de experiências e temporalidades a partir do encontro entre a política pública global e os processos singulares em cada escola. Dentre as singularidades do processo analisado, destaca-se: a confluência de diferentes forças na constituição da gestão democrática (a atuação da Associação dos Trabalhadores em Educação, de vereadores da Câmara Municipal, dos movimentos sociais, das escolas e do próprio Estado); a presença do Partido dos Trabalhadores em todos estes espaços, através de seus militantes, buscando legitimar as propostas de gestão democrática produzidas no pensamento pedagógico progressista, inseridas no projeto global de democratização do Estado no âmbito da administração municipal; a força da tradição, movimentada por professores que atuam para manter sua posição de domínio na gestão escolar, e pela incorporação dos mecanismos de democracia representativa em detrimento da democracia participativa; o dilema do Estado, que embora proponha a gestão democrática como política pública, muitas vezes aciona seu poder regulador para efetivar suas propostas de reorganização curricular; a diversidade de cenários entre as escolas, com a produção de singularidades locais inseridas nessa experiência de rede municipal. O contexto facilitador da cidade, ensejado por quatro administrações consecutivas do Partido dos Trabalhadores, em conjunção com o movimento dos diferentes agentes sociais, está produzindo movimentos significativos de mudança, construindo em nível local uma transformação no significado do conceito de democracia, tornando-a, em nível de gestão educacional, mais democrática e participativa.

Célula de comutação de três estados aplicada ao pré-regulador boost de estágio único e elevado fator de potência

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pré-regulador retificador boost com controle digital por valores médios, para sistema de iluminação fluorescente multi-lâmpadas, utilizando dispositivo FPGA e VHDL

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Rede Neuro-Fuzzy-Wavelet para detecção e classificação de anomalias de tensão em sistemas elétricos de potência

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Pré-regulador retificador entrelaçado (Interleaved) ZCS-FM boost, com controle digital através de dispositivo FPGA e linguagem VHDL

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