Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 22, Issue: 2, Published: 2011
  • Design of flux observers for direct field control in five phase induction machines Controle De Máquinas Elétricas

    Benavides, Micaela; Pereira, Luís Fernando Alves; Coutinho, Daniel Ferreira; Pereira, Luís Alberto

    Abstract in Portuguese:

    Apresenta-se neste artigo a aplicação de técnicas de otimização convexa para o projeto de observadores robustos aplicados a motores de indução pentafásicos, sujeitos a variações na resistência do rotor e a perturbações de carga. É desenvolvido um estimador robusto para os fluxos do primeiro e terceiro harmônico do rotor, cuja validação é realizada junto ao controle por orientação de campo no modo direto admitindo aplicações que exijam elevado desempenho dinâmico e alta robustez frente a variações paramétricas e distúrbios externos.

    Abstract in English:

    This paper proposes a convex optimization approach for the design of robust observers applied to the control of five phase induction machines subject to rotor resistance variation and load disturbance. Based on the first and third harmonic dynamic models of the multi-phase machine, two robust observers are proposed to estimate the rotor flux components. The two observers are applied to the direct field oriented control of a five phase induction machine, where simulation results have demonstrated a high dynamic performance and robustness to parametric variations of the proposed setup.
  • IEC flickermeter modeling, construction and test of performance Qualidade Da Energia Elétrica

    Macedo Jr., José Rubens; Colnago, Guilherme P.; Sousa, Gilberto C. Drumond; Vieira, José Luiz de Freitas; Trarbach, Emerson; Simonetti, Domingos S. L.

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho apresenta a modelagem passo a passo do flickermeter baseado no protocolo IEC 61000-4-15, implementado em ambiente computacional Matlab-Simulink®. O referido modelo constitui uma ferramenta de grande utilidade nas simulações e estudos associados com a qualidade da energia elétrica, notadamente relacionados com o fenômeno da flutuação de tensão nos sistemas de potência. Adicionalmente, o trabalho apresenta uma nova proposta de implementação do bloco 5 do flickermeter IEC, responsável pela análise estatstica dos registros de sensação instantânea de flicker e pelo cálculo do indicador de severidade de flicker de curta duração (Pst). Por fim, são apresentados os resultados dos testes de calibração do modelo desenvolvido, assim como os testes de desempenho de um medidor (hardware) desenvolvido utilizando-se o modelo de flickermeter proposto no presente trabalho.

    Abstract in English:

    This work deals with a step-by-step modeling and implementation of IEC flickermeter. The developed Matlab-Simulink flickermeter model could be considered an important tool to several power quality analyses related to voltage fluctuations. In addition, this work proposes a different way to implementation of flickermeter's block 5, which one is responsible for the computation of probability short term flicker index (Pst). Finally, calibration tests results and also the behavior analisys of an implemented flickermeter device, considering the proposed modeling, are discussed.
  • Proposition of a methodology for transfer limits evaluation in large scale systems: challenges for automation Sistemas Elétricos De Potência

    Sant'Anna, E. G. S.; Souza, A. C. Zambroni de; Assis, T. M. L.; Schilling, M. T.; Passos Filho, J. A.; Takahata, A. Y.

    Abstract in English:

    Power transfer limits calculation has to be performed taking into account static and dynamic aspects. Therefore, a huge amount of data needs to be manipulated. The transfer limits values are important in power system planning analysis, as they might represent an energetic constraint between two or more systems. In this way, besides the different load conditions, the limits calculation must consider different energetic scenarios, which increases even more the task of operational points adjustment. The related process is addressed through different ways around the world. In Brazil, a low level of automation is observed. In order to help on this task development, the paper presents a methodology to calculate power transfer limits between different areas, using an optimal power flow program. The proposed method is adequate for applications in the Brazilian power system.
  • Fault location on multiterminal transmission lines using only two terminals data Sistemas Elétricos De Potência

    Santo, Silvio Giuseppe Di; Pereira, Carlos Eduardo de Morais; Zanetta Jr, Luiz Cera

    Abstract in Portuguese:

    Um novo método de localização de faltas em linhas de transmissão continuamente transpostas e com múltiplas derivações é apresentado neste artigo. O mesmo é baseado nos fasores de tensão e corrente, pré-falta e pós-falta, medidos em regime permanente nos terminais local e remoto, para determinar as informações de falta, tais como: o trecho de ocorrência, a distância de falta, ou seja, o ponto de ocorrência, e a resistência. A principal caracterstica deste novo método é o processo de varredura da rede, onde a falta é localizada dentro de cada um dos trechos da linha, buscando-se minimizar por meio de uma função objetivo, as diferenças entre as tensões e correntes medidas e calculadas nos terminais local e remoto. O erro calculado pela função objetivo, no caso de a falta estar em um determinado trecho, é comparado com o erro obtido para o trecho anterior, sendo o trecho com o maior erro descartado. No final do processo de varredura, o método de localização de faltas tem como resultado o trecho de ocorrência, a distância e a resistência da falta. Os resultados das simulações mostram a eficiência e a precisão do método proposto frente a variação da distância, resistência e tipo da falta.

    Abstract in English:

    A new multiterminal continuously transposed transmission lines fault location method is presented in this paper, which it is based on steady-state pre-fault and post-fault voltage and current measured phasors at local and remote terminals to determine the fault information, which are: the section occurrence, the distance, or the occurrence point, and resistance. The main characteristic of this new method is the process of networkscanning, where the fault is located within each line section, trying to minimize by means of an objective function, the differences between the voltages and currents measured and calculated in local and remote terminals. The the error calculated by the goal function, in case of the fault to be in a certain section, is compared with the error obtained for the previous section, so the section with the largest error is dismissed. At the end of the scanning process, the method of fault location presents the section of fault occurrence, distance and resistance. The results obtained from the simulations show the efficiency and accuracy of the proposed method for the fault distance, resistance and type variation.
  • Transmission line controlled switching: a real time approach via RTDS Sistemas Elétricos De Potência

    Dantas, Karcius Marcelus Colaço; Neves, Washington Luiz Araújo; Fernandes Jr., Damásio; Cardoso, Gustavo de Alcântara; Fonseca, Luiz Carlos de Alcântara

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo deste trabalho é apresentar um método para chaveamento controlado de disjuntores de linhas de transmissão e desenvolver um dispositivo para controlar o fechamento dos seus contatos. A estratégia de chaveamento consiste em encontrar um instante apropriado para o fechamento do disjuntor e é baseada em um algoritmo simples de detecção de passagem por zero. Pela primeira vez, o método é avaliado em tempo real usando um RTDS TM (Real Time Digital Simulator) e sua implementação se dá de duas formas: na primeira, utiliza-se a ferramenta CBuilder do RTDS TM e na segunda, utiliza-se um DSP (Digital Signal Processor) como dispositivo de controle. Dados do sistema elétrico da CHESF são utilizados para estudos de caso. Diferentes operações de chaveamento são analisadas: energização e religamento de linhas com compensação em derivação, considerando os efeitos da carga residual. O desempenho do método proposto é comparado com o método de resistores de pré-inserção. As simulações confirmam a eficiência do chaveamento controlado, o qual é economicamente mais atrativo.

    Abstract in English:

    The goal of this work is to present a method for controlled switching of transmission line circuit-breakers and to develop a device to control the closing of its contacts. The switching strategy consists on finding a suitable circuit breaker making instant and it is based on a very simple zero crossing algorithm. For the first time, the method is evaluated in real time using a RTDS TM (Real Time Digital Simulator) and its implementation is accomplished in two ways: first, it is used the CBuilder tool of the RTDS TM and second, a DSP (Digital Signal Processor) is used as a control device. Data from the CHESF power system are used to produce case studies. Different line switching events are analyzed: closing and re-closing of shunt compensated lines taking into account trapped charge effects. The performance of the proposed method is compared to the pre-insertion resistors method. The simulations attest the efficiency of the controlled switching, which is economically more attractive.
  • Voltage regulation in power distribution substation transformer using fuzzy implementation Sistemas Elétricos De Potência

    Spatti, Danilo H.; Silva, Ivan N.; Usida, Wesley F.; Flauzino, Rogério A.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta um controlador fuzzy para realizar o ajuste automático de tensão em transformadores de subestação de distribuição de energia elétrica. Tal controle atuará em tempo-real nos transformadores dotados de comutadores de tap sob carga. O sistema inteligente foi empregado para tornar o relé regulador de tensão adaptativo. Ainda como foco do estudo, pretende-se atuar apenas na subestação de distribuição, realizando medições no barramento secundário e implementando ações de controle também neste barramento. A capacidade dos sistemas fuzzy em tratar incertezas, assim como sua habilidade em interpretar informações qualitativas, permitiu a formulação de uma estratégia de controle de tensão que atende a todas as regulamentações dos órgãos fiscalizadores brasileiros e, também, os anseios das concessionárias de distribuição frente aos aspectos relacionados com a qualidade de energia, pois os resultados obtidos foram bem satisfatórios.

    Abstract in English:

    A fuzzy controller is introduced in this paper in order to make the voltage adjustment in power distribution substation transformer. The real-time controller in each case would act on power transformers equipped with under-load tap changers. Learning systems are employed to turn the voltage-control relays into adaptive devices. The scope of the present study has been limited to the power distribution substation, and both the voltage measurements and control actions are carried out on the secondary bus. The capacity of fuzzy systems to handle approximate data, together with their unique ability to interpret qualitative information, make it possible to design voltage control strategies that satisfy both the requirements of the Brazilian regulatory bodies and the real concerns of the electric power distribution companies in relation to the aspects involved with power quality, since the test results were highly satisfactory.
  • Switched repetitive controller design: an application to uninterruptible power supplies (UPS) Controle Robusto

    Flores, Jeferson Vieira; Pereira, Luís Fernando Alves; Silva Jr, João Manoel Gomes da; Coutinho, Daniel Ferreira; Bonan, Guilherme

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma metodologia de síntese de controladores repetitivos visando o seguimento assintótico de sinais senoidais e a rejeição de perturbações periódicas em fontes ininterruptas de energia (UPS). Para obter uma boa relação entre desempenho transitório e em regime permanente, emprega-se uma representação no espaço de estados do controlador repetitivo com dois modos distintos de operação. Dessa forma, permite-se que o controlador repetitivo chaveie entre as seguintes situações: regime transitório (responsável por melhorar o tempo de recuperação quando a carga é alterada) e regime permanente (responsável pela rejeição da distorção harmônica do sinal de saída quando alimentando cargas não-lineares). A partir da representação do sistema e do controlador repetitivo no espaço de estados, utiliza-se uma realimentação de estados para a garantia da estabilidade do sistema em malha fechada quando este é sujeito a uma função de chaveamento arbitrária. A partir de um funcional de Lyapunov-Krasovskii, obtém-se um conjunto de condições na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) para a determinação da realimentação de estados. O desempenho dinâmico do esquema de controle proposto é ilustrado através da simulação de modelos reais de sistemas UPS sujeitos a variações de cargas não-lineares.

    Abstract in English:

    This paper presents a methodology for the synthesis of repetitive switched controllers to ensure the reference tracking of sinusoidal signals and the disturbance rejection on Uninterruptible Power Supplies - UPS. To improve both transitory and steady-state behavior of the output signal, we consider a state-space realization of a switched repetitive controller aiming two distinct operation conditions: transitory response (to improve the recovery time when the load is changed) and steady-state (to reduce the total harmonic distortion of the output signal when subjected to nonlinear loads). Based on a state-space framework, a state feedback is introduced to ensure the stability of the closed-loop when it is subjected to an arbitrary switching function. From a Lyapunov-Krasovskii functional, LMI conditions are derived to compute the stabilizing feedback gain. The dynamic behavior of the proposed control scheme is presented through simulation of a real UPS model subjected to non-linear loads.
  • Sliding mode control of uncertain multivariable nonlinear systems applied to uncalibrated robotics visual servoing Teoria De Controle

    Oliveira, Tiago Roux; Peixoto, Alessandro Jacoud; Hsu, Liu

    Abstract in Portuguese:

    Um controlador por modos deslizantes baseado em realimentação de saída utilizando funções de monitoração foi recentemente introduzido para sistemas monovariáveis lineares incertos com direção de controle desconhecida. Aqui, uma generalização é desenvolvida para sistemas multivariáveis fortemente não-lineares. O esquema de monitoração é estendido para lidar com a incerteza da matriz de ganho de alta frequência da planta. Nossa estratégia garante propriedades globais de estabilidade e rastreamento exato de saída. Resultados experimentais com um sistema de servovisão robótica, utilizando uma câmera fixa mas não-calibrada, ilustram a robustez e a viabilidade prática do esquema proposto.

    Abstract in English:

    An output-feedback sliding mode controller using monitoring functions was recently introduced for linear uncertain single-input-single-output (SISO) systems with unknown control direction. Here, a generalization is developed for multivariable systems with strong nonlinearities. The monitoring scheme is extended to handle the uncertainty of the plant high frequency gain matrix. Our strategy provides global stability properties and exact output tracking. Experimental results with a robotics visual servoing system, using a fixed but uncalibrated camera, illustrate the robustness and practical viability of the proposed scheme.
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