Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 16, Issue: 1, Published: 2005
  • Simulação de composição ferroviária acionada por motores de indução e inversores de tensão Eletrônica De Potência

    Pires, Cassiano Lobo; Nabeta, Silvio Ikuyo; Cardoso, José Roberto

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho traz o estudo da simulação do desempenho (simulação de marcha) de uma composição ferroviária acionada através de inversores de tensão e motores de indução e alimentada em corrente contínua, um tipo de material rodante recentemente introduzido no Brasil. Tal fato faz com que seja necessário o desenvolvimento de métodos de análise das características deste tipo de material, objetivo maior deste trabalho. A metodologia de análise aqui desenvolvida tem como base a teoria da tração elétrica para o equacionamento da dinâmica do movimento, a teoria do controle do motor de indução e a teoria do funcionamento do próprio motor de indução para a obtenção da corrente captada por esta composição, o principal resultado obtido. A aplicação desta metodologia é dada através da simulação de uma composição em um trecho ferroviário. Uma análise posterior dos resultados estudados traz a possibilidade de uma simplificação do método de obtenção da corrente captada. Tal possibilidade é apresentada e comparada com os dados anteriormente obtidos validando-a.

    Abstract in English:

    This paper presents a study of train performance simulation for inverter-controlled asynchronous drives in DC railways. This type of equipment is new in Brazilian railway and subway systems and the need to model and to simulate became an important issue and the aim of this paper. The development of the model is based on electric railway traction theory for train dynamics, on inverter-fed induction machine control and induction machine theory to calculate the input line current from power supply, the most important result. As an example, a modeling and simulation of one train is shown. The analysis of the results shows that the input line current from power supply may be obtained by a simplified model. This hypothesis is studied, the results are compared and the simplified model is then validated.
  • Modulação space vector para inversores alimentados em tensão: uma abordagem unificada Eletrônica De Potência

    Pinheiro, Humberto; Botterón, Fernando; Rech, Cassiano; Schuch, Luciano; Camargo, Robinson F.; Hey, Hélio L.; Gründling, Hilton A.; Pinheiro, José R.

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo deste trabalho é de que ele possa ser utilizado como tutorial da modulação space vector para profissionais da área de Eletrônica de Potência. Nesse sentido, este artigo apresenta uma abordagem unificada para a modulação space vector aplicada a inversores alimentados em tensão. Cinco inversores de tensão são apresentados para exemplificar a metodologia proposta, são eles: inversor monofásico em ponte completa, inversor trifásico a três fios de dois e três níveis, inversor trifásico a quatro fios de três e quatro braços. Para cada um dos inversores são apresentados os vetores de comutação, os planos de separação, os planos limites para operação na região linear, bem como algumas possíveis seqüências de comutação. Resultados experimentais são apresentados para validar a metodologia proposta.

    Abstract in English:

    This paper presents a unified approach of the space vector modulation for voltage-source inverters. To demonstrate the proposed unified approach, five fundamental inverters topologies are analyzed, that are: single-phase full-bridge; three-phase three-wire; three-phase four-wire, three-phase four-leg and three-phase three-level inverters. Switching vectors, separation and boundary planes in the inverter output space as well as decomposition matrices and possible switching sequences are derived for each one of these inverters. Experimental results are shown to validate the proposed approach.
  • An imroved design for ZVT DC-DC PWM converters with snubber assisted auxiliary switch

    Russi, J.; Martins, M. L.; Gründling, H. A.; Pinheiro, H.; Pinheiro, J. R.; Hey, H. L.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo propõe uma metodologia de projeto aprimorada para determinação dos componentes auxiliares para o conversor ZVT CC-CC PWM snubber assisted auxiliary switch. O procedimento de projeto proposto é baseado na redução das perdas de condução no circuito auxiliar. Isto é somente possível devido à localização do capacitor snubber de bloqueio, o qual é compartilhado por ambas as chaves ativas. Através do procedimento de projeto proposto o rendimento do conversor pode ser aumentado. Uma análise comparativa do rendimento é apresentada e os resultados experimentais, obtidos de protótipos de laboratório de 1 kW, 100 kHz, mostram uma melhoria relevante em relação ao rendimento apresentado pelo projeto original. Além disso, os resultados experimentais também confirmam que o projeto proposto para o conversor ZVT snubber assisted auxiliary switch torna-o competitivo em relação ao conversor ZVT PWM com fonte auxiliar de tensão constante (true PWM ZVS pole).

    Abstract in English:

    This paper proposes an improved design to calculate the snubber auxiliary elements of ZVT DC-DC PWM converters with snubber assisted auxiliary switch. The proposed improved design guidelines are based on the reduction of the conduction losses through the auxiliary circuit. It is accomplished by the unique location of the turn-off snubber capacitor, which is shared by both active switches. By means of this improved design guidelines the converter efficiency can be increased. An efficiency comparative analysis is carried out and the experimental results, obtained from 1 kW, 100 kHz laboratory prototypes, show a relevant improvement in converter efficiency compared to the original converter design. In addition, experimental results also confirm that with the improved design the ZVT PWM converters with snubber assisted auxiliary switch can be competitive with ZVT PWM converters with constant auxiliary voltage source (True PWM ZVS pole).
  • Contribuição a aplicação das wavelets na eletrostática Eletrônica De Potência

    Belardi, A. A.; Cardoso, J. R.; Sartori, C. A. F.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma metodologia para a determinação da densidade superficial de carga em duas estruturas simples, um fio reto finito e uma chapa plana quadrada ambas submetidas a um potencial constante. A metodologia envolve o método dos momentos, utilizando como função de expansão as wavelets de Haar ao invés da função pulso, visando a obtenção de uma boa precisão e de uma redução no esforço computacional. Através de um artifício matemático, podemos selecionar um limiar em porcentagem que permite descartar valores próximos de zero, sem grandes variações no resultado final. Apresentamos também as vantagens computacionais, que podemos obter através da decomposição de Cholesky.

    Abstract in English:

    This work presents the methodology from the determination the charge's superficial density, in two simple structure a to straight thread and in plane plates, both finite and submitted to a constant potential. That involves the method of the moments using as expansion function the wavelets instead of the pulse function, in order to reach a good precision and reducing the computational execution time. We also intends to take advantages of the wavelets application through the Cholesky decomposition, talking about formation of scattered matrixes, and the detection of nulls values.
  • A classification methodology for zero-voltage transition PWM converters

    Martins, M. L.; Russi, J. L.; Hey, H. L.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo propõe uma metodologia de classificação para a técnica de comutação suave conhecida como ZVT. Esta classificação é baseada nos diferentes modos de implementação da fonte auxiliar de tensão. Os méritos e limitações de cada classe são apresentados. As particularidades e características de cada classe são discutidas e analisadas experimental-mente em protótipos de laboratório de 1kW/100kHz. Por meio do critério de classificação proposto, qualquer topologia ZVT pode ser classificada, mesmo aquelas inéditas na literatura. Além disso, é apresentada uma visão geral dos principais con-versores ZVT PWM propostos nas últimas décadas.

    Abstract in English:

    This paper presents a classification methodology of the ZVT soft-transition technique, which is based on different ways of implementation of the auxiliary circuit voltage source. The merits and limitations of each class are presented and their key features and characteristics are discussed and experimentally analyzed on the 1kW/100kHz laboratory prototypes. By means of the proposed classification criteria, any ZVT topology can be classified, even the unpublished ones. Additionally, an overview of the main ZVT PWM converters proposed in the last decades is also presented.
  • Reliable disturbance rejection

    Ferreira, Pedro M. G.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo estuda o problema da confiabilidade - com falhas de sensores e atuadores - da rejeição assintótica de distúrbios em sistemas lineares multivariáveis invariantes no tempo usando o método da fatoração das matrizes de transferência. Supõe-se que não ocorram falhas simultâneas de todas as malhas de realimentação e que não haja falha simultânea de algum sensor e atuador. A planta tem dois vetores de resposta e o distúrbio ocorre na resposta que é medida. Obtêm-se condições necessárias e suficientes para o problema geral e uma solução simples é dada quando a planta é estável.

    Abstract in English:

    The paper studies the reliability (sensor and actuator failures) of the asymptotic disturbance rejection problem for linear time invariant systems using the factorization approach, assuming that not all loops fail simultaneously and that sensor and actuator do not fail simultaneously. The plant is two-output, i.e. two-vector-output, and the disturbance is at the measured output of the plant. Necessary and sufficient conditions are presented for the general problem and a simple solution is given for problems with stable plants.
  • O sobre-sinal e a resposta inversa em sistemas de controle lineares contínuos no tempo Sistemas De Controle

    Reis, Célia Aparecida dos; Messaoudi, Ali; Silva, Neusa A. P.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho trata da determinação dos extremos que podem ocorrer na resposta a uma entrada degrau unitário de sistemas lineares contínuos no tempo, com pólos e zeros reais. Apresentam-se condições necessárias e suficientes para avaliar extremos, sobre-sinal e resposta inversa na resposta a uma entrada degrau unitário de sistemas de ordem n > 2 com um zero real e pólos reais distintos. Todos os resultados são apresentados em termos das localizações de pólos e zeros da correspondente função de transferência.

    Abstract in English:

    This paper deals with the problem of extrema, which may occur, in the step-response of a linear system with real zeros and poles. Necessary and sufficient conditions for extrema, overshoot and undershoot in the step-response of n > 2 order continuous time transfer functions with distinct poles and one real zero are given. The results are expressed in terms of the locations of poles and zeros of the corresponding transfer-function.
  • Estimação indireta de velocidade de um motor de indução trifásico utilizando um Analisador de Espectro Lock-in Sistemas De Controle

    Santos, Eduardo T. F.; Oliveira, Amauri

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo trata do desenvolvimento e utilização de um Analisador de Espectro Lock-in Digital para estimar a velocidade de um motor de indução trifásico, de maneira não-invasiva, por meio de aquisição e processamento de uma das correntes de fase, sem a necessidade de intervenção física direta no motor. Um Analisador de Espectro Lock-in Digital utiliza o princípio do Amplificador Lock-in para freqüências espaçadas uniformemente, o qual implementa detecção sensível à fase, usada para medição de sinal de freqüência específica em condições adversas de ruído.

    Abstract in English:

    This article discusses the development and utilization of a Digital Lock-in Spectrum Analyzer to estimate the speed of a three-phase induction motor in a less invasive manner. The estimation of speed is obtained using acquisition and processing of one phase-current, without direct physical intervention on the motor. The Digital Lock-in Spectrum Analyzer uses Lock-in Amplifier principle at equally spaced frequencies. The Lock-in Amplifier implements phase-sensitive detection applied to measurement of signals under severe noise conditions.
  • Otimização em tempo de execução de controladores usando hardware computacional na configuração mestre-escravo Sistemas De Controle

    Mesquita, Alexandre Rodrigues; Kienitz, Karl Heinz

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho descreve o potencial e a flexibilidade de estratégias de otimização de controladores feita em tempo de execução, usando um hardware computacional na configuração mestre-escravo, com emprego da ferramenta comercial xPC Target, que representa uma alternativa de baixo custo ao uso de placas de DSP. O controle é realizado no computador escravo, enquanto a otimização é executada no computador mestre, que altera parâmetros no escravo buscando otimizar a resposta dinâmica da planta controlada. Para ilustrar procedimentos e metodologias, foram adaptadas e comparadas estratégias de otimização paramétrica, baseadas em algoritmos numéricos que não usam derivada, para controladores de um sistema de levitação magnética. Foi dada especial atenção à pesquisa de técnicas para acelerar o cálculo da função de desempenho e para evitar que o procedimento de otimização comprometesse, ainda que temporariamente, a estabilidade do sistema controlado.

    Abstract in English:

    This work describes the potential and the flexibility of online controller optimization strategies, using computational hardware in master-slave configuration, with use of the xPC Target tool. This is an inexpensive alternative to the use of DSP solutions. The control algorithm runs on the slave PC, while the real time optimization runs on the master PC, which modifies parameters in the slave to optimize the dynamic response of the controlled plant. To illustrate methods and procedures parametric optimization strategies without derivative use were adapted and compared in the scope of a magnetic levitation control system. Special attention was given to techniques to speed up performance function calculation and to prevent (temporary) instability of the controlled system.
  • Laboratorio a distancia para la prueba y evaluación de controladores a través de Internet

    Sartorius C., Aldo R.; Hernández S., Luis; Santonja, Rafael Aracil

    Abstract in Spanish:

    En este trabajo es presentado el Sistema de Laboratorios a Distancia (SLD), el cual es un laboratorio a distancia enfocado al estudio del control automático desarrollado en la Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas. El principal objetivo de este laboratorio es permitir a los usuarios aprender a ajustar controladores predefinidos y a diseñar sus propios controladores para posteriormente probarlos sobre un conjunto de dispositivos físicos a través de Internet y analizar su desempeño. El SLD utiliza herramientas de diseño de sistemas de control asistido por computadora como Matlab-Simulink para la creación de nuevos controladores, los cuales pueden hacer uso de S-Functions desarrolladas utilizando el lenguaje C, lo que posibilita la creación de controladores complejos de una forma sencilla. El SLD permite una rápida y fácil integración de nuevos procesos para realizar pruebas de controladores y en la actualidad están disponibles tres dispositivos: un motor de CD y un robot manipulador en Cuba así como un cilindro electro neumático en España. El SLD ha sido utilizado durante el último año en cursos de pregrado en las materias de identificación y teoría de control en las Universidades "Marta Abreu" de las Villas y en la Universidad de Cienfuegos en Cuba, así como en cursos de postgrado impartidos en México en las materias de teoría avanzada de control y control de robots manipuladores.
  • Banks of automatic capacitors in electrical distribution systems: a hibrid algorithm of control

    Alves, Helton do Nascimento; Souza, Benemar Alencar de; Ferreira, Helvio Alves

    Abstract in Portuguese:

    Um algoritmo microgenético aliado a lógica fuzzy é proposto para alocação e programação ótimos de bancos de capacitores em redes de distribuição de energia elétrica. A função objetivo utilizada leva em conta a economia com redução de perdas de potência e de energia e os investimentos associados. Os custos dos bancos de capacitores são separados conforme o tipo (fixos ou chaveados). Limites de tensão de barra são restrições consideradas. O cálculo de fluxo de carga é feito pelo método da soma de potência, uma técnica iterativa simples e eficiente que apresenta tempo de processamento reduzido mesmo nos casos de alimentadores muito extensos e carregados. Para o cálculo das perdas de energia é utilizado a curva de duração de carga segmentada em diferentes níveis. O algoritmo proposto é aplicado a um alimentador de 104 barras e comparado com outras técnicas de otimização. Os resultados confirmam sua eficiência e o credenciam como promissor na solução de problemas complexos de compensação reativa em redes de distribuição de energia elétrica.

    Abstract in English:

    A microgenetic algorithm (MGA) in conjunction with fuzzy logic (FL) is proposed for solving the capacitor placement problem. The objective function includes economic savings obtained by energy loss reduction and peak power loss reduction in contrast with acquisition and installation costs of fixed and switched capacitors. Voltage constraints are considered. A simple and efficient method for load flow solution is used, with acceptable CPU time, even for very extensive distribution systems under full load. An approximate load-duration curve divided in different load levels is used to compute energy losses. A 104-bus test system is presented and the results are compared to the solution given by another search technique. This comparison confirms the efficiency of the proposed method which makes it promising to solve complex problems of capacitor placement in distribution feeders.
  • Comparação de propostas para alocação dos custos de perdas na transmissão Sistemas De Potência

    Lima, Delberis Araujo; Padilha-Feltrin, Antonio

    Abstract in Portuguese:

    Uma análise de desempenho dos principais métodos de alocação de perdas para geradores e cargas é realizada. São discutidos dois métodos baseados na técnica pro-rata, três procedimentos baseados em técnica incremental, um método baseado em participação proporcional e mais um método baseado na teoria de circuitos elétricos. Os algoritmos são testados, primeiramente, com exemplos didáticos de fácil verificação de potencialidades e desvantagens, para em seguida avaliar resultados com sistemas de porte maior (IEEE 118). Os resultados apresentados e discutidos verificam: a localização e a magnitude de geradores e cargas; a possibilidade de se ter agentes bem ou mal localizados em cada configuração da rede; o desempenho com alterações na rede elétrica; e o comportamento discriminatório. Conclusões e recomendações são apresentadas.

    Abstract in English:

    An analysis of the principal methods of transmission loss allocation acting for generators and loads is presented. Two methods based on the pro-rata technique, three marginal procedures, one method based on proportional sharing and one more method based on the theory of electric circuits are discussed. The algorithms are tested, firstly, with didactic systems for easy verification of potentialities and disadvantages, following of a result evaluations with a large systems (IEEE 118). The presented and discussed results consider: the location and the magnitude of generators and loads; the possibility of having agents well or badly located in each configuration of the net; the performance when variations in the network happen; and the discriminatory behavior. Conclusions and recommendations are stated.
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