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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2002.tde-11032003-074604
Document
Author
Full name
Rodrigo Andrade Ramos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2002
Supervisor
Committee
Bretas, Newton Geraldo (President)
Bazanella, Alexandre Sanfelice
Costa, Vivaldo Fernando da
Oliveira, Maurício Carvalho de
Taranto, Glauco Nery
Title in Portuguese
Procedimento de projeto de controladores robustos para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas de potência.
Keywords in Portuguese
controladores de amortecimento
controle robusto
desigualdades matriciais lineares
estabilidade
LMI
Oscilações eletromecânicas
sistemas elétricos de potência
Abstract in Portuguese
Este trabalho propõe uma nova metodologia de projeto de controladores para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de potência. Considerando a necessidade de se aumentar a robustez dos estabilizadores clássicos frente a variações nas condições de operação, este estudo analisou uma série de requisitos práticos a serem atendidos pelos novos controladores de amortecimento e desenvolveu a metodologia proposta, de tal forma que os controladores projetados pudessem satisfazer a todos os requisitos analisados. Foram tratadas questões relativas à estrutura de controle (realimentação dinâmica descentralizada de saída), à robustez de estabilidade e desempenho (através da modelagem politópica e dos critérios de posicionamento regional de pólos) e da não atuação dos controladores em regime permanente (com a inclusão de filtros washout na modelagem). A principal vantagem desta metodologia proposta é a possibilidade de se garantir formalmente um desempenho robusto dos controladores, dentro de uma região pré-especificada de pontos de operação. Os resultados, obtidos através de simulações não lineares da resposta (para uma série de perturbações) dos sistemas escolhidos para teste, em diversas condições de operação, mostram que os controladores obtidos com a aplicação desta metodologia são capazes de manter seu desempenho frente às variações consideradas. Além disso, a obtenção de resultados satisfatórios com a aplicação desta metodologia a um sistema com 45 variáveis de estado indica boas perspectivas para a utilização conjunta da mesma com técnicas de redução do modelo de estados, para o projeto de controladores de amortecimento em sistemas reais de grande porte.
Title in English
Robust controller design procedure for electromechanical oscillation damping in power systems.
Keywords in English
damping controllers
electromechanical oscillations
linear matrix inequalities
power systems
pswer system stabilizers
robust control
small-signal stability
Abstract in English
This research proposes a new methodology for the design of controllers to damp low frequency electromechanical oscillations in power systems. Considering the need to improve the robustness of the classical stabilizers, with respect to variations in the operating conditions, this study has analyzed a series of practical requirements to be met by the new damping controllers and developed the proposed methodology, so the designed controllers could satisfy all the analyzed equirements. Questions regarding the controller structure (decentralized dynamic output feedback), the robustness of stability and performance (through the polytopic modelling and the regional pole placement criteria) and the non influence of the controllers over the steady state behavior of the system (with the inclusion of washout filters in the model) were treated. The main advantage of the proposed methodology is the possibility to ensure, formally, the performance robustness of the controllers, within a previously specified region of operating points. The results, obtained through the eigenanalysis of the closed loop system and the nonlinear simulations of the system responses to a series of disturbances, in various operating conditions, show that the controllers provided by this new methodology are capable of maintaining their performance, despite the considered variations. Moreover, the satisfactory results obtained with the application of this methodology to a system with 45 state variables indicates good perspectives for the joint utilization of the methodology and model order reduction techniques, for the design of damping controllers for real-sized systems.
 
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tese_ramos.pdf (1.59 Mbytes)
Publishing Date
2003-05-13
 
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