Controle robusto via LMIs aplicado a estabilização de sistemas de potência

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Rezende, Jefferson da Costa
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Brasil
Centro de Engenharias - CE
UFERSA
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Sistemas Elétricos de Potência
Modelo de Sensibilidade de Corrente
Controle Robusto
LMIs
Link de acesso: http://lattes.cnpq.br/9147299200917284
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Resumo: Esta pesquisa propõe a aplicação de um controlador de realimentação estados conhecido como Linear Quadratic Regulator com observador de estados via Linear Matrix Inequalities utilizando o conceito de D-estabilidade com o objetivo de adicionar amortecimento as oscilações eletromecânicas de baixa frequência e garantir a estabilidade dos sistemas elétricos de potência conhecidos na literatura por Single Machine Infinite Bus e Stagg, que foram modelados por meio do Modelo de Sensibilidade de Corrente considerando incertezas politópicas. O propósito é inserir um sinal estabilizante ao sistema por meio do Regulador Automático de Tensão acoplado ao gerador síncrono. Nas simulações, foram consideradas variações paramétricas nas cargas dos sistemas, bem como pertubações exógenas na forma de uma elevação da potência mecânica de entrada sobre o eixo do gerador. Além disso, foi considerado um controlador ótimo LQR do trabalho de Fortes et al. (2020) com o objetivo de comparar a nova aplicação deste trabalho. Nesse contexto, os resultados são comparados e analisados por meio de respostas no domínio do tempo e da frequência, bem como a utilização dos índices de desempenho IAE, ISE, ITAE e ITSE para comparar de forma quantitativa os resultados obtidos. Por fim, conforme os resultados obtidos, constatou-se que os controladores propostos para o caso do SMIB conseguiram estabilizar o sistema, destacando-se o controlador DLQR com o observador, que por sua vez obteve os melhores índices de desempenho. Por outro lado, o controlador com observador não conseguiu estabilizar o sistema Stagg, todavia os controladores LQR e DLQR obtiveram desempenhos satisfatórios nesta pesquisa. Portanto, conclui-se que os controladores estudados são importantes no estudo da estabilidade de Sistemas Elétricos de Potência
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Nas simulações, foram consideradas variações paramétricas nas cargas dos sistemas, bem como pertubações exógenas na forma de uma elevação da potência mecânica de entrada sobre o eixo do gerador. Além disso, foi considerado um controlador ótimo LQR do trabalho de Fortes et al. (2020) com o objetivo de comparar a nova aplicação deste trabalho. Nesse contexto, os resultados são comparados e analisados por meio de respostas no domínio do tempo e da frequência, bem como a utilização dos índices de desempenho IAE, ISE, ITAE e ITSE para comparar de forma quantitativa os resultados obtidos. Por fim, conforme os resultados obtidos, constatou-se que os controladores propostos para o caso do SMIB conseguiram estabilizar o sistema, destacando-se o controlador DLQR com o observador, que por sua vez obteve os melhores índices de desempenho. Por outro lado, o controlador com observador não conseguiu estabilizar o sistema Stagg, todavia os controladores LQR e DLQR obtiveram desempenhos satisfatórios nesta pesquisa. Portanto, conclui-se que os controladores estudados são importantes no estudo da estabilidade de Sistemas Elétricos de PotênciaThis research proposes the application of a state feedback controller known as Linear Quadratic Regulator with a state observer via Linear Matrix Inequalities using the concept of D-stability in order to add damping to low frequency electromechanical oscillations and guarantee the stability of electrical power systems known in the literature as Single Machine Infinite Bus and Stagg, which were modeled through the Current Sensitivity Model considering polytopic uncertainties. The purpose is to insert a stabilizing signal to the system through the Automatic Voltage Regulator coupled to the synchronous generator. In the simulations, parametric variations in the system loads were considered, as well as exogenous disturbances in the form of an increase in the mechanical input power on the generator shaft. Furthermore, it was considered an optimal LQR controller of the work of Fortes et al. (2020) in order to compare the new application of this work. In this context, the results are compared and analyzed through responses in the time and frequency domains, as well as the use of the IAE, ISE, ITAE and ITSE performance indexes to quantitatively compare the results obtained. Finally, according to the results obtained, it was found that the controllers proposed for the SMIB case managed to stabilize the system, highlighting the controller DLQR with the observer, which in turn obtained the best indices of performance. On the other hand, the controller with observer was not able to stabilize the Stagg system, however the LQR and DLQR controllers obtained satisfactory performances in this research. Therefore, it is concluded that the studied controllers are important in the study of the stability of Electric Power Systems51 p.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)BrasilCentro de Engenharias - CEUFERSAUniversidade Federal Rural do Semi-ÁridoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCosta, Marcus Vinicius SilvérioFortes, Elenilson de VargasCosta, Marcus Vinicius SilvérioFortes, Elenilson de VargasAguiar, Victor de Paula BrandãoMoura, Adriano Aron Freitas deReis, Francisco Everton UchoaRezende, Jefferson da Costa2022-12-01T13:12:40Z2022-12-01T13:12:40Z2022-05-31info:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionpdfapplication/pdfhttp://lattes.cnpq.br/9147299200917284http://lattes.cnpq.br/1385509748845546REZENDE, Jefferson da Costa. Controle robusto via LMIs aplicado a estabilização de sistemas de potência. 2022. 51 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2022.http://lattes.cnpq.br/7990721896749097https://doi.org/10.21708/bdtd.ppgee.dissertacao.7899https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/7899Mossoróinfo:eu-repo/semantics/openAccessUFERSACC-BY-SAporreponame:Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semiárido (RDU)instname:Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)instacron:UFERSA2025-02-06T19:31:31Zoai:repositorio.ufersa.edu.br:prefix/7899Repositório Institucionalhttps://repositorio.ufersa.edu.br/PUBhttps://repositorio.ufersa.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ufersa.edu.br || admrepositorio@ufersa.edu.bropendoar:2025-02-06T19:31:31Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semiárido (RDU) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)false
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