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Type: Tese de Doutorado
Title: Análise e implementação de métodos aplicados aos sinais variantes no tempo presentes em sistemas elétricos de potência
Authors: Tulio Charles de Oliveira Carvalho
First Advisor: Marcos Antonio Severo Mendes
First Referee: Lenin Martins Ferreira Morais
Second Referee: Wallace do Couto Boaventura
Third Referee: Carlos Augusto Duque
metadata.dc.contributor.referee4: Paulo Fernando Ribeiro
Abstract: Tradicionalmente a análise de harmônicos em sistemas elétricos de potência é realizada no domínio da frequência e considerando sinais em regime permanente. Além disso, a grande maioria dos índices de qualidade energia foi desenvolvida considerando os sinais de tensão e corrente periódicos e em função da transformada de Fourier. Porém, sinais elétricos de potência estão se tornando cada vez mais complexos e esta condição de estacionariedade não é fácil de ser atendida. Isto se deve a diversos fatores como o amplo uso de dispositivos eletrônicos e cargas não lineares que introduzem harmônicos, sub-harmônicos e inter-harmônicos e a penetração da geração distribuída que podem gerar problemas na qualidade de energia como variações de tensão, flickers e distorções na forma de onda. Métodos como a transformada de Fourier não são eficientes na análise de sinais variantes no tempo pois não respondem corretamente à dinâmica do sinal perdendo a informação no tempo e apresentando espalhamento espectral. Neste contexto, novas técnicas de processamento de sinais devem ser consideradas para uma análise mais adequada dos sinais elétricos. Estas técnicas devem possuir características como fornecer informações no domínio do tempo e da frequência e possuir uma resposta rápida e em tempo real. Dentre as técnicas abordadas neste trabalho destacam-se a Transformada Janelada de Fourier Recursivo, Transformada Wavelet por Pacotes e Banco de filtros. São abordadas metodologias baseadas nestas técnicas de decomposição tempo-frequência para cálculos de índices considerando sinais não senoidais, desequilibrados e variantes no tempo. Neste trabalho é apresentada a análise de desempenho, aperfeiçoamento e aplicações dos métodos de decomposição de sinais em harmônicos variantes no tempo utilizando sinais simulados, medidos em laboratório e em ambientes industriais. Estes métodos permitem pesquisadores e engenheiros analisarem melhor os fenômenos transitórios através da observação do comportamento dos harmônicos no tempo.
Abstract: Traditionally, the harmonic analysis in power systems is performed in frequency domain and considering the signals in steady state. Moreover, the majority of power quality indices has been developed considering the periodicity of the voltage and current waveforms and as function of the Fourier Transform. However, power signals are becoming increasingly complex and the stationarity conditions are difficult to be achieved. This is due to the widespread use of electronic devices and nonlinear loads that produce harmonics, inter-harmonics and sub-harmonics and the penetration of distributed generation that can bring power quality issues such as voltage fluctuations, flickers and waveforms distortions. Methods such as Fourier Transform are not efficient in analyzing time-varying signals because they do not have dynamic response, lose the time information and suffer of frequency spillover. In this context, new signal processing techniques must be considered for a more accurate analysis of power signals. These techniques must provide information in time and frequency domain and in real time. The methods discussed in this work are the Slide Window Recursive Fourier Transform, Wavelet Packet Transform and Filter Bank. Methods to calculate parameters considering non-sinusoidal, unbalanced and time-varying signals are presented. It is shown the performance, improvement and applications of the time-varying decomposition methods using simulated, laboratory and industrial signals. These methods allow researchers and engineers to look into the transient phenomena through the observation of the behavior of time-varying harmonics for better understanding the time-varying nature of harmonics.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9DUH3R
Issue Date: 30-Aug-2013
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