343o 2016 ) - fenix.tecnico.ulisboa.pt · a seguir a uma variação de carga, o desvio de...

59
Prof. José Sucena Paiva 1 Regime Transitório em Redes CONTROLO FREQUÊNCIA-POTÊNCIA

Upload: nguyendung

Post on 26-Sep-2018

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Prof. José Sucena Paiva 1

Regime Transitório em Redes

CONTROLO FREQUÊNCIA-POTÊNCIA

Prof. José Sucena Paiva 2

VARIAÇÃO DA FREQUÊNCIA NA REDE ELÉCTRICA NACIONAL

49,850

49,900

49,950

50,000

50,050

50,100

1-Jan-01 2-Jan-01 3-Jan-01 4-Jan-01 5-Jan-01 6-Jan-01 7-Jan-01 8-Jan-01 9-Jan-01 10-Jan-01

Data

f (H

z)

Prof. José Sucena Paiva 3

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO SISTEMA DE REGULAÇÃO DE VELOCIDADE DE UM GRUPO

GERADOR

Valor dereferência GeradorTurbina

Válvula deadmissão

Vapor

Água

Combustível

Regulador Rede

Prof. José Sucena Paiva 4

REGULADOR DE VELOCIDADE MECANO-HIDRÁULICO (DE WATT)

E

Óleo sobpressão

DC

Válvula

piloto

Pistão

Servomotorhidráulico

Sensor develocidade

B

Descer

Subir

A

Mola

Válvula deadmissão

Fluído

Prof. José Sucena Paiva 5

DIAGRAMA DE BLOCOS DE UM SISTEMA DE REGULAÇÃO DE VELOCIDADE ELECTRO-

HIDRÁULICO

+-

+

-GeradorTurbina

Regulador de velocidade

Actuador electro-hidráulico

Servomotor hidráulico

Estatismo

Sensor de posição

Referência de potência

-

Sensor de velocidade

Referência de velocidade

Rede

Prof. José Sucena Paiva 6

DIAGRAMA DE BLOCOS SIMPLIFICADO DO REGULADOR DE VELOCIDADE

b

+-

-

+∆fref ∆Pv

sK

R

∆Pref

-

+1+sTs

1

1/R

∆f

∆Pv∆Pref

-

∆f

( )[ ]refvrefv PPRffs

KP ∆∆∆∆∆ −−−=

+= f

RP

sTP ref

s

v ∆∆∆1

11

0=reff∆

Ts = 0,1−0,2 s

Prof. José Sucena Paiva 7

MODELO MATEMÁTICO DA MÁQUINA DE ACCIONAMENTO (1)

Turbina de vapor sem reaquecimento

Tv

MT

sTP

PsG

+==

11

)(∆

∆TT = 0,1–0,5 s

Turbina de vapor com reaquecimento

2

2

1 11

11

)(T

TAP

Tv

MT

sT

sTf

sTP

PsG

+

+

+==

∆ TT2 = 5–10 sfAP = 0,3

Turbina hidráulica

211

)(w

w

v

MT

Ts

sT

P

PsG

+

−==

∆ TW = 0,5–4 s

Prof. José Sucena Paiva 8

MODELO MATEMÁTICO DA MÁQUINA DE ACCIONAMENTO (2)

Motor Diesel

DsT

v

MT e

P

PsG −

=∆

∆)( TD = 0–0,125 s

Turbina de gás

Tv

MT

sTP

PsG

+==

11

)(∆

∆ TT = 0,1–0,5 s

Prof. José Sucena Paiva 9

DIAGRAMA DE BLOCOS DO REGULADOR DE VELOCIDADE E GRUPO TURBINA-GERADOR

∆ f

-

+ ∆Pv

1+sTs

11+sTT

1 ∆P M

1/R

Regulador Turbina

∆Pref

( )( )( )

( )( )

++=

R

sfsP

sTsTsP ref

Ts

M

∆∆∆

111

( )s

fsf

Pref

∆∆

=

= 0[ ]

R

fsPsP M

sM

∆∆∆ −==

→)(lim

0

( )s

PsP

f

refref

∆∆

=

= 0[ ] refM

sM PsPsP ∆∆∆ ==

→)(lim

0

Prof. José Sucena Paiva 10

CARACTERÍSTICA FREQUÊNCIA-POTÊNCIA EM REGIME ESTACIONÁRIO

f (p.u.)

PM (p.u.)

Pref =1,0

0,5 1,0

1,04

1,02

0,98

1,00

Pref =0,5

( )refM PPRf −−= 1

R

fPM

∆∆ −=

( )11

−−=− fR

PP refM

( )refM PPRf −−= 1

Prof. José Sucena Paiva 11

REPARTIÇÃO DA CARGA ENTRE DOIS GERADORES EM PARALELO

PM 1

f 0

f

PM (p.u)

f (p.u.)

o

1MP PM2

∆f

f (p.u.)

o2M

P PM (p.u)

1

0111

R

fPPP MMM

∆∆ −=−=

2

0222

R

fPPP MMM

∆∆ −=−=

1

2

2

1

R

R

P

P

M

M =∆

eq

MMMR

f

RRfPPP

∆∆∆∆∆ −=

+−=+=

2121

11

21 MM PP ∆∆ =

21 RR =

21 111

RRReq

+=

Se

Prof. José Sucena Paiva 12

RESPOSTA AO ESCALÃO DO VALOR DE REFERÊNCIA

a) Turbina de vapor sem reaquecimento; b) Turbina de vapor com reaquecimento; c) Turbina hidráulica

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e p

otê

nci

a (p

u)

a

b

c

Prof. José Sucena Paiva 13

MODELO SIMPLIFICADO DE UMA REDE ISOLADA

0

1

C

gir

f

rP

PK

ε=

0

2

C

gir

f

rP

PHT

ε= (10-20 s)

ff

P

td

WdPP C

fcin

CM ∆ε∆∆0

0

+=−

+≈

+=

=

00

2

0

00

2

o0 21

f

fW

f

ffW

f

fWW cincincincin

∆∆ fP

P

td

fdHPP

gir

CfCM ∆ε

∆∆∆

0

2 +=−

td

fd

f

W

td

dW cincin ∆0

0

2=

)()(2)()(0

sfP

PsfHssPsP

gir

CfCM ∆ε∆∆∆ +=−

[ ])()(1

)( sPsPsT

Ksf CM

r

r ∆∆∆ −+

=

Em p.u. na base da potência girantee da frequência nominal

td

fdH

P

f

td

fd

f

W

td

dW

gir

cincin ∆∆22

0

0

0

==

0

0

C

cin

P

WH = constante de inércia

∆Pref

1/R

- +

∆f

- +

∆PG=∆PC

∆PM

Turbina Regulador

1+sTs

1

1+sTT

1

Prof. José Sucena Paiva 14

MODELO SIMPLIFICADO DE UMA REDE ISOLADA

Prof. José Sucena Paiva 15

DIAGRAMA DE BLOCOS DO CONTROLO PRIMÁRIO DE UMA REDE ISOLADA

∆Pref

1/R

- +

∆f

- +

∆PC

∆PM

1+sTr

Kr

Turbina Regulador

1+sTs

1

1+sTT

1

Rede

Prof. José Sucena Paiva 16

RESPOSTA EM REGIME ESTACIONÁRIO

r

r

Ts

r

r

C

sT

K

sTsTR

sT

K

sP

sf

++++

+−=

111

111

1

1)(

)(∆

sP)s(P CC ∆∆ =

[ ]

C

r

r

s

PRK

K

sfsf

∆∆

+−=

=→

1

)(lim0

Energia reguladora da redeRP

P

K

RKE

gir

Cf

r

rr

11 o

+=+

= ε

r

C

E

Pf

∆∆ −=

Prof. José Sucena Paiva 17

RESPOSTA EM REGIME TRANSITÓRIO

( )( )( )( )( ) RKsTsTsT

sTsTK

sP

sf

rrTs

Tsr

C ++++

++−=

11111

)()(

( )

( ) ( ) RKTTTsTTTTTTsTTTs

TTsTTsK

sP

sf

rrTsrTrsTsrTs

TsTsr

C ++++++++

+++−=

1

1)(

)(23

2

Desprezando Ts e TT face a Tr

( ) ( ) C

rrr

rC

rr

r PEKsTs

KP

RKsTs

Ksf ∆∆∆

+−=

++−=

1)(

+−−=

rrrr

C

TKEssE

Psf

11)(

∆∆

−−=

−rrr KET

t

r

C

E

Ptf e1)(

∆∆

ou

Prof. José Sucena Paiva 18

RESPOSTA EM REGIME TRANSITÓRIO

Prof. José Sucena Paiva 19

VARIAÇÃO DE FREQUÊNCIA RESULTANTE DE UM AUMENTO DA CARGA (R ==== 0,04)a) Ts ==== TT ==== 0; b) Ts ==== 0,1 s; TT ==== 0,5 s

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

1 2 3 4 5 6 7 8Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e fr

equ

ênci

a (p

ux1

0-3

)

a

b

Prof. José Sucena Paiva 20

VARIAÇÃO DE FREQUÊNCIA RESULTANTE DE UM AUMENTO DA CARGA

a) R====0,04 ; b) R=0,02

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

1 2 3 4 5 6 7 8Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e fr

equ

ênci

a (p

ux1

0-3)

a

b

Prof. José Sucena Paiva 21

CONTROLO SECUNDÁRIO

O controlo primário da frequência, por acção dos reguladores de velocidade dos geradores,não é inteiramente satisfatório do ponto de vista de manutenção da frequência no valor nominal.

O sistema de controlo secundário, que actua sobre os valores de referência dos grupos geradores, permite ultrapassar as limitações do controlo primário.

Para uma rede isolada, o controlo secundário deverá obedecer às seguintes especificações:A seguir a uma variação de carga, o desvio de frequência deve voltar a zero. A amplitude do desvio transitório da frequência, que é impossível anular, deve ser minimizada.O integral do desvio da frequência não deve exceder um certo valor máximo, a fim de limitar o erro dos relógios síncronos, o qual é dado por:

A cadeia de controlo deve ter uma estabilidade satisfatória.

∫=t

tdff

t00

1∆∆

Prof. José Sucena Paiva 22

DIAGRAMA DE BLOCOS DE UMA REDE ISOLADA COM CONTROLO SECUNDÁRIO INTEGRAL

∆ Pref

1/R

- +

∆f

- +

∆PC

∆ PM Greg

1+sTr

Kr

s

Ki �− GT

∫−=t

iref tdfKP0∆∆ )()( sf

s

KsP i

ref ∆∆ −=

Prof. José Sucena Paiva 23

RESPOSTA EM REGIME ESTACIONÁRIO

r

ri

r

rr

r

C

T

KKs

T

RKs

s

T

K

sP

sf

++

+

−=/1)(

)(

2∆

∆(Ts = TT = 0)

r

ri

r

rrr

r

C

T

KKs

T

EKs

s

T

K

sP

sf

++

−=2)(

)(∆

∆ou

sPsP CC ∆∆ =)( [ ] 0)(lim0

==→

sfsfs

∆∆

Prof. José Sucena Paiva 24

RESPOSTA EM REGIME TRANSITÓRIO

Pólos da função de transferência

022

222

=

−+

+=++

r

rri

r

r

r

rri

r

rr

r

r

T

EKK

T

K

T

EKsK

T

KsE

T

Ks

2

2

= r

r

r

r

ri E

T

K

K

TK regime aperiódico limite

2

2

> r

r

r

r

ri E

T

K

K

TK ( ) 022

=++ ωαs α e ω2 reais e positivos

resposta oscilatória2

2

< r

r

r

r

ri E

T

K

K

TK ( )( ) 021 =++ αα ss α1 e α2 reais e positivos

resposta não oscilatória

Prof. José Sucena Paiva 25

VARIAÇÃO DE FREQUÊNCIA RESULTANTE DE UM AUMENTO DA CARGA

a) Ki < Klim; b) Ki = Klim; c) Ki > Klim

-0,35

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

1 2 3 4 5 6 7 8Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e fr

equ

ênci

a (p

ux1

0-3

)

a

b

c

Prof. José Sucena Paiva 26

REDES INTERLIGADAS

X12

111

θjeV=V 222V θjeV=

Rede 1 Rede 2

( )2112

2112 sin θθ −=

X

VVP

Para pequenas variações de θ1 e θ2

( )210

12 θ∆θ∆∆ −= ijTP

( )02

01

12

02

010

12 cos θθ −=X

VVT

∫= tdff 10

1 2 ∆πθ∆

( )∫ −= tdffTfP 210

120

12 2 ∆∆π∆

[ ])()(2

)( 21

012

0

12 sfsfs

TfsP ∆∆

π∆ −=

∫= tdff 20

2 2 ∆πθ∆

Prof. José Sucena Paiva 27

MODELO DA INTERLIGAÇÃO ENTRE DUAS REDES

∆f1

∆f2

∆P12

- +

s

2πf T12 0 0

Prof. José Sucena Paiva 28

DIAGRAMA DE BLOCOS PARA DUAS REDES INTERLIGADAS COM CONTROLO

PRIMÁRIO

+

- +

∆ P ref1

∆ P C2

∆ P 12

∆ P c1

∆ P M 1

∆ P ref2 +

∆ P M2

1/R 2

-

1/R 1

G reg1

G reg2

G T1

G T2 +

-

-

-

+

-

∆ f 2

∆ f 1

s

T f 2 0 12

0 π

1 r

1 r

sT 1 K

+

2 r

2 r

sT 1

K

+

+

Prof. José Sucena Paiva 29

CONTROLO PRIMÁRIO DE DUASREDES INTERLIGADAS

Regime estacionário

21

21

rr

CCest

EE

PPf

+

+−=

∆∆∆

21

122112

rr

CrCrest

EE

PEPEP

+

−=

∆∆∆

Supondo uma variação de carga na rede 2

21

2

rr

Cest

EE

Pf

+−=

∆∆ 2

21

112 C

rr

rest PEE

EP ∆∆

+=

Prof. José Sucena Paiva 30

MODELO DE ESTADO DE DUAS REDES INTERLIGADAS COM CONTROLO PRIMÁRIO

+

+

−−

=

2

122

11

12

2

1

012

0012

022222

11111

12

2

1

00

0

0

022

0

0

C

Crr

rr

rrrrr

rrrrr

P

PTK

TK

P

f

f

TfTf

TKTEK

TKTEK

P

f

f

ππ∆

&

&

&

TG = TT = 0

[ ] [ ][ ] [ ][ ]uBxAx +=&

Prof. José Sucena Paiva 31

VALORES PRÓPRIOS

r

r

r ET

Ks −= 04 0

1202

=++r

rr

r

r

T

KTfE

T

Kss π

20

120

24

21

−= r

r

r

r

rn E

T

K

T

KTff π

π

Frequência própria

[ ] [ ] 0=− AIs0

22

0

0

012

0012

022222

11111

=

−+

+

sTfTf

TKTEKs

TKTEKs

rrrrr

rrrrr

ππ

04 012

02=

++

+

r

rr

r

rr

r

r

T

KTfE

T

KssE

T

Ks π

Valores próprios

( ) 0222=−++ αωαs

r

r

r ET

K

2=α

r

r

T

KTf 0

1202 4πω =

Prof. José Sucena Paiva 32

VARIAÇÃO DE FREQUÊNCIA E DA POTÊNCIA NA INTERLIGAÇÃO RESULTANTE DE UM AUMENTO

DE CARGA DE 20 MW NA REDE 2

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e fr

equ

ênci

a (p

ux1

0-3 )

-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

Var

iaçã

o d

a p

otê

nci

a n

a in

terl

igaç

ão (

pu

x10-3

)

∆ P 12

∆ f 1

∆ f 221

21

rr

CCest

EE

PPf

+

+−=

∆∆∆

21

122112

rr

CrCrest

EE

PEPEP

+

−=

∆∆∆

Prof. José Sucena Paiva 33

CONTROLO SECUNDÁRIO DE DUAS REDES INTERLIGADAS

Erro de controlo da rede 1 11121 fBPACE ∆∆ +=

Erro de controlo da rede 2 22212 fBPACE ∆∆ +=

Controlo integral

( ) tdfBPKP iref ∫ +−= 111211 ∆∆∆ ( ) tdfBPKP iref ∫ +−= 222122 ∆∆∆

0221112 =+=+estestestest fBPfBP ∆∆∆∆

estest PP2112

∆∆ −= 02112 ===estestest PPf ∆∆∆

Prof. José Sucena Paiva 34

DIAGRAMA DE BLOCOS PARA DUAS REDES INTERLIGADAS COM CONTROLO

SECUNDÁRIO INTEGRAL

∆ P 12

1/R 2 B 2

∆ f 2

+

-

∆ f 1

+

+

+

-

∆ P C1

- + G T1 G reg1

1/R 1

- +

∆ P C 2

+ +

-

s

T f 2 o 12

o π

r1

1 r

sT 1

K

+

r2

r2

sT 1

K

+ G T2 G reg2

+

-

s K i1 −

s

K i2 −

-

B1

Prof. José Sucena Paiva 35

MODELO DE ESTADO DE DUAS REDES INTERLIGADAS COM CONTROLO

SECUNDÁRIO

+

+

−−

−−

=

2

122

11

2

1

12

2

1

222

111

012

0012

02222222

1111111

2

1

12

2

1

00

00

00

0

0

000

000

00022

00

00

C

Crr

rr

ref

ref

ii

ii

rrrrrrr

rrrrrrr

ref

ref

P

PTK

TK

P

P

P

f

f

KBK

KBK

TfTf

TKTKTEK

TKTKTEK

P

P

P

f

f

ππ

&

&

&

&

&

Prof. José Sucena Paiva 36

RESPOSTA A UM AUMENTO DE CARGA DE 20 MW NA REDE 2 COM CONTROLO SECUNDÁRIO

INTEGRAL

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

5 10 15 20 25 30

Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e fr

equ

ênci

a (p

ux1

0-3 )

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

Var

iaçã

o d

a p

otê

nci

a n

a in

terl

igaç

ão (

pu

x10-3

)

∆ P 12

∆ f 2

∆ f 1

Prof. José Sucena Paiva 37

CONTROLO SECUNDÁRIO PARA N REDES INTERLIGADAS

Erro de controlo da rede i ii

m

1j

iji fBPACE ∆∆ +=∑=

Não é possível regular a potência individualmente em cada linha de interligação, mas apenas a exportação (ou importação) total líquida.

Prof. José Sucena Paiva 38

TRÊS REDES LIGADAS POR LINHAS DE INTERLIGAÇÃO

180 MW

20 MW

100 MW

70 MW

50 MW

Rede

1

Rede

2

Rede

3

Exportação

líquida

200 MW

150 MWImportação

líquida

250 MW

Exportação

líquida

50 MW

Valor verificado

Valor contratual

Prof. José Sucena Paiva 39

REDE ELÉCTRICA NACIONALCentro de Controlo e Operação

Prof. José Sucena Paiva 40

REDES ELÉCTRICAS EUROPEIAS

Prof. José Sucena Paiva 41

INCIDENTE DE 4 DE NOVEMBRO DE 2006SEPARAÇÃO DA REDE UCTE

Prof. José Sucena Paiva 42

INCIDENTE DE 4 DE NOVEMBRO DE 2006EVOLUÇÃO DA FREQUÊNCIA NAS TRÊS REDES

SEPARADAS

49,700

49,800

49,900

50,000

50,100

50,200

50,300

50,400

50,500

50,600

50,700

22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00

f [Hz] frequency: Hagenwerder (D)

49,700

49,800

49,900

50,000

50,100

50,200

50,300

50,400

50,500

50,600

50,700

22:05:00 22:07:00 22:09:00 22:11:00 22:13:00 22:15:00 22:17:00 22:19:00 22:21:00 22:23:00 22:25:00

f [Hz]

frequency: Ag.Stefanos (GR)

Prof. José Sucena Paiva 43

INCIDENTE DE 4 DE NOVEMBRO DE 2006CONSUMOS DESLASTRADOS

País TSO LoadShed Consumos CogeraçãoMW MW %

Portugal REN 1101 5810 19%Espanha REE 1500 27800 5%França RTE 5200 56000 9%Bélgica ELIA 800Itália TERNA 2100 35000 6%Holanda TENNET 400 10000 4%Suiça ETRANSAlemanha EON 400Alemanha RWE 2000EslovéniaÁustria 1500

Prof. José Sucena Paiva 44

EVOLUÇÃO DA FREQUÊNCIA EM PORTUGAL CORTE E REPOSIÇÃO DOS CONSUMOS

DESLASTRADOS

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

21:00 21:10 21:20 21:30 21:40 21:50 22:00

Co

ns

um

o c

ort

ad

o/r

ep

os

to [

MW

]

48,8

49,0

49,2

49,4

49,6

49,8

50,0

50,2

Fre

qu

ên

cia

[H

z]

Consumo Frequência

Prof. José Sucena Paiva 45

PERDA DE GERAÇÃO EÓLICA NA MAT

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

21:00 21:10 21:20 21:30 21:40 21:50 22:00

Ge

raç

ão [

MW

]

48,8

49,0

49,2

49,4

49,6

49,8

50,0

50,2

Fre

qu

ên

cia

[Hz]

Geração Frequência

Prof. José Sucena Paiva 46

TRÂNSITO NA INTERLIGAÇÃO PORTUGAL-ESPANHA

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

21:0

5:29

21:0

6:02

21:0

6:35

21:0

7:08

21:0

7:41

21:0

8:14

21:0

8:47

21:0

9:20

21:0

9:53

21:1

0:26

21:1

0:59

21:1

1:32

21:1

2:05

21:1

2:38

21:1

3:11

21:1

3:44

21:1

4:17

21:1

4:50

21:1

5:23

21:1

5:56

21:1

6:29

21:1

7:02

21:1

7:35

21:1

8:08

21:1

8:41

21:1

9:14

21:1

9:47

21:2

0:20

21:2

0:53

21:2

1:26

21:2

1:59

21:2

2:32

21:2

3:05

21:2

3:38

21:2

4:11

21:2

4:44

21:2

5:17

21:2

5:50

21:2

6:23

21:2

6:56

21:2

7:29

21:2

8:02

21:2

8:35

Po

tên

cia

[MW

]

48

48,5

49

49,5

50

50,5

51

Fre

qu

ênci

a [H

z]

Trânsito nas interligações Frequência

Prof. José Sucena Paiva 47

ANÁLISE DE REDES DE ENERGIA II

CONTROLO DE TENSÃO

Prof. José Sucena Paiva 48

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO SISTEMA DE REGULAÇÃO DE TENSÃO DE UM GRUPO

GERADOR

Prof. José Sucena Paiva 49

RESPOSTA DO REGULADOR

Prof. José Sucena Paiva 50

SISTEMA DE EXCITAÇÃO COM EXCITATRIZ DE CORRENTE ALTERNADA

Regulador

Rotor Estator

Referência

Entradasauxiliares

~~

Excitatriz RectificadorControlado

AnéisRotativos

Gerador

TIT T

Rotor

Prof. José Sucena Paiva 51

SISTEMA DE EXCITAÇÃO SEM ESCOVAS

Entradasauxiliares

GeradorComponentes RotativosExcitatrizpiloto

ReguladorReferência

Excitatriz

~~

TIT T

~

NS

Magnetopermanente

Rectificador

Prof. José Sucena Paiva 52

SISTEMA DE EXCITAÇÃO ESTÁTICO

Referência

~

Regulador

Transformadorde excitação

RectificadorControlado

AnéisRotativos

Gerador

TIT T

Entradasauxiliares

Prof. José Sucena Paiva 53

DIAGRAMA DE BLOCOS DO SISTEMA DE REGULAÇÃO DE TENSÃO

∆VE ∆VR

-

+ ∆Vref ∆V

Regulador Excitatriz Gerador

1+sTA

KA KE KG

G(s)

1+sTE 1+sTG ∆E

Prof. José Sucena Paiva 54

ERRO EM REGIME ESTACIONÁRIO

GEAGEA

GEA

refref

ref

KKKKKK

KKK

V

V

V

VV

+=

+−=−=

−=

11

111

∆∆ε

0→s

−≥ 1

11

maxGE

AKK

Prof. José Sucena Paiva 55

ROOT-LOCUS

pólos em cadeia aberta

pólos em cadeia fechada

α -1/TG -1/TA -1/TE ( )( )( )GEA

GEA

sTsTsT

KKKsG

+++=

111)(

Prof. José Sucena Paiva 56

RETROACÇÃO DIFERENCIAL

∆VE∆VR

-

+∆Vref ∆V

1+sTA

KA

1+sTE

KE

1+sTG

KG

1+sTF

sKF

KG

1+sTG1+

∆VE∆VR

-

+∆Vref ∆V

1+sTA

KA

1+sTE

KE

1+sTG

KG

1+sTF

sKF

-

∆VF

( )

F

GGFFGF

G

G

F

F

sT

KTKsTKKs

K

Ts

Ts

Ks

+

+++=

+

++

111

11

2

Prof. José Sucena Paiva 57

ROOT-LOCUS PARA O SISTEMA COM RETROACÇÃO DIFERENCIAL (TA = 0)

Prof. José Sucena Paiva 58

MODELO DE ESTADO DO REGULADOR DE TENSÃO

ref

AA

F

E

R

GGG

FFEFFEFE

EEE

AAAAA

F

E

R

V

TK

V

V

V

V

TTK

TTTKTTKK

TTK

TKTKT

V

V

V

V

+

−−

−−−

=

0

0

0

100

01

001

01

&

&

&

&

Prof. José Sucena Paiva 59

RESPOSTA AO ESCALÃO UNITÁRIOa) Sem retroacção diferencialb) Com retroacção diferencial

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tempo (s)

Var

iaçã

o d

e te

nsã

o (

pu

)

a

b