ISEL - Engenharia Electrotécnica
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- 25 kV bipolar solid-state Marx generator for industrial food applicationsPublication . Luis Redondo; Pereira, Marcos TeotónioThe preliminary results from a bipolar industrial solidstate based Marx generator, developed for the food industry, capable of delivering 25 kV/250 A positive and negative pulses with 12 kW average power, are presented and discussed. This modular topology uses only four controlled switches per cell, 27 cells in total that can be charged up to 1000V each, the two extra cells are used for droop compensation. The triggering signals for all the switches are generated by a FPGA. Considering that biomaterials are similar to resistive type loads, experimental results from this new bipolar 25 kV modulator into resistive loads are presented and discussed.
- Uma abordagem à manutenção de postos de transformação aéreosPublication . Cardoso, José Pedro Mendes; Mendes, Victor Manuel FernandesEsta dissertação aborda a manutenção de equipamentos em postos de transformação aéreos. Reúne informação retirada de fontes técnicas que têm escrito sobre esta manutenção. É apresentada uma revisão da literatura sobre manutenção, abordando alguns dos tipos de manutenção existentes e assuntos relacionados com a gestão da manutenção. São identificados os tipos e componentes dos postosde transformação aéreos existentes em Portugal. Acções a serem desenvolvidas no âmbito da manutenção preventiva, acções de manutenção condicionada e uma avaliação dos riscos utilizando o método da matriz simples de Somerville são apresentadas.
- Abordagem à previsão do preço de energia elétrica via métodos de suavização exponencialPublication . Soares, Ricardo André dos Reis; Camus, Cristina Inês; Eusébio, Eduardo Adelino Mateus NunesAtualmente a energia elétrica é indiscutivelmente um dos produtos essenciais na sociedade, tendo dessa forma um peso muito importante na economia global e na sua competitividade. Nos últimos anos temos vindo a verificar mudanças significativas na natureza estrutural e regulamentar no sector da energia elétrica, conduzindo a mercados de energia mais competitivos. Neste contexto surge em 2007 a integração dos mercados de eletricidade da Península Ibérica, constituindo-se o Mercado Ibérico de Eletricidade (MIBEL), no qual se realiza transações de energia elétrica e se negoceiam instrumentos financeiros que têm como referência essa mesma energia. A presente dissertação incide sobre a problemática da previsão do preço da energia elétrica de curto prazo, aplicada, diretamente, a sistemas de energia elétrica. A metodologia utilizada para a previsão englobará uma análise às séries de preços do MIBEL e, posteriormente a aplicação dos modelos de previsão nomeadamente os de alisamento exponencial , vulgarmente, designados por métodos de Holt-Winters. Os resultados obtidos através dos vários modelos serão sujeitos a uma rigorosa análise e comparação, para que seja escolhido o melhor modelo que conduza aos resultados pretendidos. Os melhores resultados serão aqueles que apresentem o menor erro e que melhor modelizem a série de dados e produzam boas previsões.
- Adaptação de variadores industriais à excitação de geradores assíncronos: aplicação em turbinas SavoniusPublication . Pereira, Ricardo Jorge Lopes; Margato, Elmano da Fonseca; Palma, João Carlos Pires daEste trabalho é um contributo para o desenvolvimento de sistemas de conversão de energia eólica em energia eléctrica em equipamentos comercialmente disponíveis. Com base na recolha de dados meteorológicos, foi caracterizada a disponibilidade da energia eólica num local de instalação de um sistema de geração de energia eléctrica. A exploração dos recursos eólicos pode ser caracterizada por intermédio de geradores eléctricos accionados por turbinas de eixo vertical ou de eixo horizontal. O sistema de geração projectado utiliza como gerador eléctrico a máquina assíncrona de rotor em curto-circuito accionada por uma turbina de eixo vertical do tipo Savonius. No que respeita a conversão electromecânica de energia, para realizar a excitação do gerador de indução e o controlo da potência entregue à rede, foi utilizado um conversor electrónico industrial do tipo regenerativo dedicado a accionamentos de velocidade variável. A estratégia de controlo utilizada, nos modelos desenvolvidos para simulação do sistema de geração proposto, utiliza a técnica de controlo vectorial de orientação de campo para realizar o controlo do binário do gerador de indução, colocando-o em modo de frenagem, através do qual é recolhida energia eléctrica. Tendo em vista a comprovação experimental do desempenho do sistema proposto, foi realizado em laboratório um protótipo. Neste protótipo a turbina Savonius é simulada por um accionamento mecânico constituído por um conjunto variador de velocidade - máquina síncrona de magnetos permanentes. O controlo do sistema é feito por intermédio de um processador digital de sinal (DSP). O DSP impõe a dinâmica desejada para turbina ao seu simulador electromecânico, faz o tratamento dos dados adquiridos no sistema gerador, implementa o seu controlo e estabelece a interface humano-máquina. O modelo teórico proposto para o sistema de geração e a estratégia de controlo adoptada são validados por comparação entre resultados de simulação numérica e os correspondentes resultados experimentais.
- Adaptive and predictive controllers applied to onshore wind energy conversion systemPublication . Viveiros, Carla; Melicio, Rui; Mendes, Victor; Igreja, JoséThis paper presents a simulation of onshore energy conversion system connected to the electric grid and under an event-based supervisor control based on deterministic version of a finite state machine. The onshore energy conversion system is composed by a variable speed wind turbine, a mechanical transmission system described by a two-mass drive train, a gearbox, a doubly fed induction generator rotor and by a two-level converter. First, mathematical models of a variable speed wind turbine with pitch control are studied, followed by the study of different controller types such as adaptive controllers and predictive controllers. The study of an event-based supervisor based on finite state machines is also studied. The control and supervision strategy proposed for the onshore energy conversion system is based on a hierarchical structure with two levels, execution level where the adaptive and predictive controllers are included, and the supervision level where the event-based supervisor is included. The objective is to control the electric output power around the reference power and also to analyze the operational states according to the wind speed. The studied mathematical models are integrated into computer simulations for the onshore energy conversion system and the obtained numerical results allow for the performance assessment of the system connected to the electric grid. A comparison of the onshore energy conversion system performance without or with the supervisor is carried out to access the influence of the control and supervision strategy on the performance.
- Afectação de unidades térmicas considerando as emissões poluentesPublication . Laia, Rui Jorge Ribeiro; Mendes, Victor Manuel FernandesEste trabalho incide sobre o planeamento de produção de unidades térmicas de geração de energia eléctrica num horizonte temporal de uma semana. O objectivo deste trabalho é realizar a afectação das unidades térmicas considerando simultaneamente o custo de operação e o custo das emissões poluentes.
- Agentes comerciais: modelos de avaliação de risco e rentabilidadePublication . Nascimento, Marco Nuno Velosa do; Camus, Cristina Inês; Eusébio, Eduardo Adelino Mateus NunesFace aos novos desafios colocados pela liberalização dos mercados de energia elétrica, poderá surgir um novo tipo de agente de mercado, designadopor agente comercial ou agregador. Esse agente comercial ou agregador terá que ter um conhecimento profundo dos diagramas de carga dos seus clientes, assim como dos preços de energia elétrica negociados nos mercados de energia. Porém, esse conhecimento por si só não é suficiente, sendo que terá que ter ferramentas de apoio às suas decisões de investimento. Esta dissertação incide sobre a aplicação de uma teoria económica que poderá ser aplicada por esses agentes comerciais ou agregadores, denominadade teoria de otimização de carteiras de investimento.
- Aggregation platform for Wind-PV-Thermal technology in electricity marketPublication . Gomes, Isaías; Laia, R.; Pousinho, H. M. I.; Melicio, Rui; Mendes, VictorThis paper addresses a stochastic Wind-PV- Thermal commitment to improve the bidding process of an aggregator in an electricity day-ahead market. The data for the wind and solar powers and for the market prices are given by a set of scenarios. Thermal units modeling includes start-up costs, variables costs and bounds due to constraints of technical operation, such as: ramp up/down limits and minimum up/down time limits. The modeling is carried out in order to develop a management aggregation procedure based in a stochastic programming approach formulated as a mixed integer linear mathematical programming problem. A case study is addressed with market price from the Iberian Peninsula and comparison between disaggregated and aggregated bids is discussed to address the main conclusions.
- Algoritmos evolutivos na determinação das máximas injeções nodais em redes de energia elétricaPublication . Alves, Pedro Miguel Dias dos Santos; Reis, Francisco Alexandre Ganho da SilvaA presente dissertação tem como objetivos analisar e propor soluções para o problema da máxima injeção nodal de geração distribuída, simultânea e não simultânea, que é possível integrar numa rede de energia elétrica. Desta forma, consegue-se obter a localização mais adequada para a instalação de novos centros produtores. Para o efeito, foram analisados e desenvolvidos em Matlab, recorrendo ao Matpowerpara avaliação das soluções, dois algoritmos evolutivos distintos, algoritmos genéticos e differential evolution, para obtenção de melhores perfis de injeção nodal simultânea. Foi também proposta e desenvolvida uma variante do algoritmo differential evolution, denominado differential evolution modificado, que altera o modo de operação do algoritmo convencional de crossover. Embora todos os algoritmos evolutivos possam ser aplicados em qualquer topologia de rede, o algoritmo genético destaca-se dos demais, apresentando resultados superiores aos outros algoritmos desenvolvidos. No entanto, é de referir que o algoritmo differential evolution modificado apresentou resultados de melhor qualidade em comparação aos resultados obtidos por aplicação do differential evolution.
- An 8/6 SRM drive with a multilevel topology based on a cross-switched configurationPublication . Fernao Pires, Vitor; Foito, Daniel; Pires, Armando J.; Cordeiro, Armando; Martins, J. F.SRM drives based on multilevel power electronic converter presents several advantages, like reducing the switching frequency and improve the operation of the motor under high speed. In this way, several multilevel power converter topologies have been developed for the SRM drives. In line with this, this paper proposes a new multilevel power converter topology for the 8/6 SRM drive. The topology was developed with the purpose to reduce the number of power semiconductors, without reducing the performance of the motor. The proposed topology was designed in a way that uses crossover switches. The operation of the power converter topology in all of their modes is analyzed in a detailed way. The verification of the global system performance (drive and motor) is realized by the implementation of simulation studies. Indeed, through these studies it is verified that at low speed operation the switching frequency is reduced, but maintaining the application of the maximum voltage during the magnetization and demagnetization process.