Investigação do amortecimento de modos de oscilação eletromecânicos em sistemas elétricos de potência utilizando rede de modelos locais fuzzy considerando os princípios de LMI
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Orientador(es)
Coorientador(es)
Chaves Filho, João Edgar
Membros da banca
Ayres Junior, Florindo Antônio de Carvalho
Vilchez, José Rubem Sicchar
Vilchez, José Rubem Sicchar
Pós-Graduação
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Universidade Federal do Amazonas
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Resumo
Este estudo possui como objetivo desenvolver estabilizadores de sistemas elétricos de potência aplicados ao sistema máquina-barramento-infinito (SMIB). Serão investigadas três metodologias para projetar o estabilizador do sistema elétrico de potência, como a metodologia clássica baseada em análise de frequência, a técnica de posicionamento de polos e a metodologia baseada em desigualdades matriciais lineares (LMI). Estas metodologias foram aplicadas com os modelos locais de entrada-saída fuzzy Takagi-Sugeno, o qual mantém uma rede de controladores locais projetados para três pontos de operação distintos, de modo a considerar a condição de carga baixa, carga média e carga alta. A metodologia baseada no sistema fuzzy Takagi-Sugeno é responsável pelo desenvolvimento de uma rede de controladores locais, em conjunto com o projeto do ESP fazendo uso do princípio de realimentação dinâmica e LMI o qual é proposto neste trabalho, a fim de melhorar o desempenho dinâmico do sistema bem como melhorar a estabilidade do sistema. Diversos testes foram realizados via simulação, além de avaliar se a metodologia proposta apresenta um melhor desempenho e robustez do SEP em comparação com as demais abordagens. Três diferentes testes foram realizados, tais como, variação de tensão de referência, inserção de carga pesada e.g. uma linha de transmissão e, por fim, aumentar a potência mecânica que abastece o gerador. Esses testes possuem o objetivo de avaliar a estabilidade do sistema frente a pequenas e grandes oscilações dos modos eletromecânicos do sistema elétrico de potência. Os resultados mostraram que a metodologia proposta superou as demais abordagens, mostrando a eficácia e robustez para o projeto do ESP quando ocorrem pequenas e grandes oscilações decorrentes dos modos eletromecânicos do sistema elétrico de potência.
Abstract
This study aim develops a power system stabilizer for an electrical system that corresponds to a machine-bus-infinite (SMIB). Three methodologies to design the power system stabilizer are investigated, such as classic methodology based on frequency analysis, pole placement technique, and finally, the methodology based on linear matrix inequalities (LMI). These methodologies were applied with the local Takagi Sugeno fuzzy input-output models, which maintain a network of local controllers designed for three different operating points, to consider the condition such as light, medium, and heavy load. The methodology based on Takagi-Sugeno system that is responsible for the development of a network of local controllers, joint with the PSS controller with the PSS project making use of the dynamic feedback principle and LMI is proposed in this study, aiming to improve the dynamic system performance as well as improving system stability. Several tests were carried out via simulation, to assess whether the proposed methodology presents a better performance and robustness of the EPS in comparison with the other approaches. Three different tests were performed, such as setpoint voltage variation, heavy load insertion in the system, e.g. a transmission line, and finally, increasing the mechanical power that supplies the generator. These tests aim to evaluate the system stability against small and large oscillations of the electro-mechanical modes of the electrical power system. The results show that the proposed methodology outperforms the other approaches, showing the effectiveness and robustness of the methodology to design the PSS system when occurs small and large oscillations decurrent of the electromechanical modes of the electrical power system.
Descrição
Termo controlado
Sistemas de energia elétrica; Sistemas de energia elétrica - Estabilidade
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)
Citação
FARIAS, Nei Junior da Silva. Investigação do amortecimento de modos de oscilação eletromecânicos em sistemas elétricos de potência utilizando rede de modelos locais fuzzy considerando os princípios de LMI. 2021. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2021.
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