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DC FieldValueLanguage
dc.creatorHanaoka, Adauto-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4776841285933300eng
dc.contributor.advisor1Ayres Júnior, Florindo Antonio de Carvalho-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1919442364965261eng
dc.contributor.advisor-co1Medeiros, Renan Landau Paiva de-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8081923559538095eng
dc.contributor.referee1Silva, Luiz Eduardo Sales e-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6050147076673114eng
dc.contributor.referee2Lenzi, Marcelo Kaminski-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8471869055654497eng
dc.date.issued2024-04-19-
dc.identifier.citationHANAOKA, Adauto. Análise de desempenho dinâmico de sistemas de controle de carga-frequência em plantas térmicas com turbina a gás aplicando controle fracionário. 2024. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2024.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10165-
dc.description.resumoCom a crescente demanda de energia, somado à dificuldade de aquisição de recursos e aproveitamento da matriz hidroelétrica, tem se buscado alternativas energéticas como eólicas, solar e térmicas a gás que tem recebido incentivos no consumo de hidrogênio para aumento da eficiência e diminuição de emissão de carbono. Alinhado com a transição energética, o uso de hidrogênio associado com combustível gasoso como gás natural e associado à facilidade de se instalar unidades termoelétricas a gás próximo às unidades consumidoras, tem sido fatores de incentivo à instalação cada vez mais frequentes destas unidades geradoras. Sob este cenário, cada vez mais se inserem unidades geradoras a gás no sistema elétrico de potência o que tem trazido vários estudos quanto ao comportamento dinâmico e possíveis problemas técnicos frente a distúrbios como perda de unidades geradoras em paralelo ou com perda de carga, o que demanda uma rápida ação do sistema de controle de carga-frequência. Outro fator preponderante é a indisponibilidade das de turbinas a gás sobretudo por manutenção, quer seja elas emergenciais ou programadas. A maneira com o qual a turbina é operada, bem como o sistema de controle empregado e suas sintonias, pode resultar em um desnecessário estrese térmico e consumo de combustível. A busca de um sistema que possa adequar a resposta dinâmica de forma a minimizar estes inconvenientes resulta de forma direta na dilatação dos eventos de parada para manutenções, diminuição de trocas de componentes e economia de combustível. Neste trabalho, analisa-se uma nova técnica de controle de ordem fracionaria em detrimento ao controle clássico que tem por objetivo melhorar o desempenho do controle de velocidade, carga e frequência de uma turbina a gás industrial (heavy-duty) buscando tornar mais eficiente a reposta da turbina frente a variações de carga e geração bem como analisar desempenho quanto ao seu consumo de combustível, Inicialmente apresenta-se a breve teoria dos tipos de turbinas a gás e suas configurações, bem como descrição de funcionamento mecânico de componentes. Em seguida executa-se a descrição do modelo da turbina a gás e de suas malhas de controle, o qual foram descritos em um ambiente computacional MATLAB e Simulink. Os dados e parâmetros foram adquiridos por meio de dados operacionais e inseridos nas funções de transferência do sistema. Efetua-se a sintonia dos compensadores clássicos lead lag e por intermédio da metodologia de Oustaloup, e alocação de polos fracionários com aproximação de Charef efetua-se uma aproximação de uma função de ordem fracionaria para uma de uma ordem inteira. Buscou-se efetuar a comparação de desempenho dos controladores quanto a velocidade de reação e tempo de estabilização bem como o controle pode influenciar no consumo de combustível, aumento de stress térmico relacionado tempo de estabilização dinâmica do sistema.eng
dc.description.abstractWith the growing energy demand, added to the difficulty of acquiring resources and taking advantage of the hydroelectric matrix, energy alternatives such as wind, solar, and gas-fired thermal have been sought, which have received incentives in hydrogen consumption to increase efficiency and reduce carbon emissions. In line with the energy transition, the use of hydrogen associated with gaseous fuel, such as natural gas, and the ease of installing gas-fired thermoelectric units close to consumer units has been an incentive factor for the increasingly frequent installation of these generating units. Under this scenario, gas-fired generating units are increasingly inserted in the electrical power system, which has brought several studies regarding the dynamic behavior and possible technical problems in the face of disturbances such as loss of generating units in parallel or with loss of load, which demands a quick action of the load-frequency control system. Another predominant factor is the unavailability of gas turbines, especially due to emergency or scheduled maintenance. How the turbine is operated, the control system employed, and its tunings can result in unnecessary thermal stress and fuel consumption. The search for a system that can adapt the dynamic response to minimize these inconveniences directly results in the expansion of downtime events for maintenance, reduction of component changes, and fuel economy. In this work, a new fractional order control technique is analyzed to the detriment of the classical control that aims to improve the performance of the control of speed, load, and frequency of an industrial gas turbine (heavy-duty) to make the response of the turbine more efficient in the face of variations in load and generation, as well as to analyze performance regarding its fuel consumption. Initially, a brief theory of the types of gas turbines and their configurations is presented, as well as a description of the mechanical operation of components. Then, the modeling of the gas turbine and its control loops, described in MATLAB and Simulink computational environment, is performed. The data and parameters were acquired using operational data and entered into the transfer functions of the system. The classical lead-lag compensators are tuned through the Oustaloup methodology, and the pole placement of fractional poles with the Charef approximation is made an approximation of a fractional order function to one of an integer order. It sought to compare the controllers' performance regarding reaction speed and stabilization time and how the control can influence fuel consumption and increase thermal stress related to the system's dynamic stabilization time.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/75582/DISS_AdautoHanaoka_PPGEE.pdf.jpg*
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto-
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/-
dc.subject.por
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA: GERACAO DA ENERGIA ELETRICAeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS: CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAOeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOSeng
dc.titleAnálise de desempenho dinâmico de sistemas de controle de carga-frequência em plantas térmicas com turbina a gás aplicando controle fracionárioeng
dc.title.alternativeDynamic performance analysis of load-frequency control systems in power plants with gas turbines applying fractional order controleng
dc.typeDissertaçãoeng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7302-6293eng
dc.subject.userControle automáticopor
dc.subject.userCompensador Lead-Lag de ordem fracionáriapor
dc.subject.userMargem de ganho e Margem de fasepor
dc.subject.userTurbinas a gáspor
dc.subject.userGovernador de velocidadepor
dc.subject.userControle de cargapor
dc.subject.userAproximação de Charefpor
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica

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