Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T07:38:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Avelino_WellingtondeOliveira_M.pdf: 7672293 bytes, checksum: 3534b3ead7d65fe436c7a493ca065d49 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho propõe um sistema de armazenamento de energia híbrido composto por bateria e ultracapacitor para aplicações em veículos elétricos, baseado em uma estratégia de controle que possui o intuito de combinar especialidades de múltiplas fontes que diferem em termos de densidade de energia e de densidade de potência. O sistema atua gerenciando o fluxo de potência entre os dispositivos de suprimento de energia, permitindo eficiência energética necessária para um bom desempenho do sistema de propulsão do veículo elétrico. O sistema também permite o fluxo bidirecional de potência, possibilitando o veículo atuar com frenagem regenerativa. Um conveniente arranjo entre as fontes, juntamente com o gerenciamento de energia permitiu reduzir os requisitos de dimensionamento da bateria que funciona como fonte de maior densidade de energia. Adicionalmente, a vida útil destas fontes e a imunidade do sistema de suprimento a variações bruscas de demanda de potência são melhoradas. A integração do sistema do sistema de gerenciamento implementado em um conversor de potência de 12 kW a um kart indoor elétrico permitiu validar o sistema e analisar experimentalmente o desempenho do veículo, comprovando a eficácia da estratégia de controle / Abstract: This work proposes a hybrid energy storage system for applications on electric vehicles, based on a control strategy that combines multiple power sources with different characteristics in terms of energy density and power density. The system manages energy flow among the storage devices, providing necessary energetic efficiency to guarantee high performance for vehicular propulsion system. In addition, the system permits bidirectional power flow, providing regenerative braking for the vehicle. Convenient organizations among power sources, working with energy management have permitted to reduce requirements for the battery that works as higher energy density power source. At the same time, lifetime for these energy storage devices and immunity for sudden variations are improved. The integration of the power management system implemented in a power converter of 12 kW to an electric indoor kart allowed to validate experimentally and analyze the performance of the vehicle, proving the effectiveness of the control strategy / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Sergio Franco Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T05:23:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MolinariFilho_Rodolfo_M.pdf: 7749913 bytes, checksum: 9e12842a3c1cda7369553d9184fedb39 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: As fontes alternativas de energia estão cada vez mais delineando seu espaço na matriz elétrica nacional, e parte desta evolução pode ser atribuída aos mecanismos regulatórios, fiscais e financeiros desenvolvidos para auxiliar tais fontes nessa trajetória. A presente dissertação vislumbra analisar e quantificar o impacto que tais mecanismos proporcionam na atratividade de investimentos em fontes alternativas e na sustentabilidade do movimento de inserção destas fontes na matriz elétrica nacional. Dessa maneira, primeiramente desenvolveu-se uma análise qualitativa destes instrumentos, identificando os marcos regulatórios associados, os parâmetros de ingerência nos projetos, e as expectativas associadas à manutenção dos mesmos no longo prazo. Por conseguinte, realizou-se um estudo de caso para uma usina termelétrica movida a biomassa advinda do bagaço da cana de açúcar, visando quantificar o impacto em termos de atratividade ao investidor. Os resultados encontrados apontam que, para as fontes estudadas, a isenção destes mecanismos, até o presente momento, implicaria em baixa competitividade frente às fontes convencionais térmicas de energia, sinalizando que, mesmo com os avanços tecnológicos incorridos, ainda há necessidade de existência destes mecanismos / Abstract: Alternative sources of energy are increasingly outlining their space in the national energy matrix, and part of that can be attributed to regulatory, financial and fiscal mechanisms, designed to help those sources in their trajectory. This work aims to analyze and to quantify the impact that these mechanisms have in the attractiveness of investments and in the sustainability of the insertion movement of these sources in the Brazilian electrical matrix. Within this context, first a qualitative analysis of such instruments is developed, identifying relevant points of the regulatory framework, the parameteres of influence in alternative energy projects and also the maintenance of these mechanisms in the long term. At second, a case study of a biomass plant that makes use of sugar cane bagasse is developed in order to quantify the impact of these mechanisms in terms of investors attractiveness. Results show that, for the sources studied, the exemption of these mechanisms, so far, would imply in low competitiveness against conventional thermal sources of energy, indicating that, even with the occurred technological advances, these mechanisms are still needed / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: José Antenor Pomílio, Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T18:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_Juliana_D.pdf: 4449878 bytes, checksum: 6f40b7bd3dbcac957967155e2c1e966e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O sistema de armazenamento de energia (ESS - Energy-Storage System), em veículos elétricos, constituído por baterias e/ou supercapacitores pode agregar elevado custo ou elevada massa ao veículo caso o número de módulos dessas fontes seja inadequado. Nesta Tese são propostas duas metodologias aplicadas ao dimensionamento da ESS a fim de encontrar configurações de menor massa possível. Essas configurações devem ser capazes de suprir energia para o veículo elétrico em um dado perfil de alto valor de potência requerida. São investigadas ESSs com diferentes tipos de baterias e supercapacitores a fim de se obter um amplo range de escolhas de configurações em relação a peso e custo. Além de uma unidade ESS o veículo possui uma fonte de autonomia que pode ser uma célula a combustível ou uma unidade gerador/motor à combustão interna. A primeira metodologia de dimensionamento investiga configurações de ESS híbridas ou constituídas apenas por baterias ou supercapacitores para um veículo do tipo Sport Utility Vehicle. Esta metodologia utiliza os coeficientes de potência e energia específicas a partir das curvas de Ragone das fontes da ESS. Os resultados mostraram, que, dentre as configurações de ESSs investigadas, que a de menor massa é constituída apenas por supercapacitores de 165 F. A segunda metodologia de dimensionamento investiga configurações de ESSs híbridas para três tipos de veículos: um Sport Utility Vehicle, um micro-ônibus e ônibus de transporte urbano. Esse estudo visa mostrar a viabilidade do emprego da metodologia a veículos com diferentes aspectos físicos. Esta metodologia de dimensionamento destaca-se pela utilização de otimização não Linear na solução do problema cuja função objetivo é a menor massa da ESS. O aspecto inovador desta metodologia está na utilização de otimização na solução do problema referente ao dimensionamento da ESS aplicado ao envelope dos perfis de potência dos ciclos de condução. O envelope é resultante da sobreposição dos perfis de potência relativos aos ciclos de condução de operação dos veículos. O objetivo em utilizar o envelope dos perfis de potência está na abrangência de situações diversas de operação, em eventuais ciclos de condução, nos quais o veículo possa ser conduzido. A metodologia é aplicada a determinados períodos do envelope com alto valor de potência requerida. São propostas duas estratégias de gerenciamento de potência a fim de verificar a atuação entre a ESS, dimensionadas pela metodologia ótima, e a fonte de autonomia no fornecimento da potência requerida pelos veículos. Uma estratégia de gerenciamento é fundamentada em regras e a outra é fundamentada em otimização não Linear. A primeira estratégia foi aplicada para dez repetições de cada ciclo de condução, considerados no dimensionamento da ESS, e apresentou resultados satisfatórios quanto aos limites de operação dos supercapacitores e das baterias. A segunda estratégia de gerenciamento foi aplicada a determinados períodos dos ciclos de condução, nos quais, em relação à estratégia em regras, observou-se a atuação da fonte de autonomia. Os resultados mostraram que é possível obter maior economia de combustível, pois a fonte de autonomia permaneceu desativada com o emprego da estratégia de gerenciamento ótima. As duas estratégias de gerenciamento foram aplicadas aos três tipos de veículos / Abstract: The energy-storage system (ESS) of electric vehicles with batteries and/or ultracapacitors can add high cost or high mass to the vehicle if the number of modules of these sources is not appropriate. Two sizing methodologies applied to the ESS are proposed in this Thesis. These methodologies aim ESSs configurations of lowest mass. The obtained configurations must be able to supply power when the electric vehicle is driven in a certain profile of high value of power required. ESSs with different types of batteries and ultracapacitors are studied to achieve a broad range of choices of configurations in relation to weight and cost. Besides an ESS unity the electric vehicle has an autonomy source that can be a fuel cell or a generator/internal combustion engine unity. The first sizing methodology investigates different ESSs configurations for a Sport Utility Vehicle type. This methodology is based on Ragone curves of the sources from which the specific power and specific energy coefficients are obtained. The ESS of lowest mass is found by using these coefficients and the power required that must be constant. Among the ESSs configurations analyzed the results showed that the ESS of lowest mass is formed only by ultracapacitors modules of 165 F. The second methodology investigates configurations of hybrid ESSs for three vehicle models: one Sport Utility Vehicle, one minibus and one urban transit bus. This study aims to show the viability of using the methodology in vehicles with different physical characteristics. This methodology is highlighted by the use of nonlinear optimization to solve the ESS sizing problem whose objective function is the lowest mass of ESS. The innovative aspect of this methodology is the use of optimization to solve the ESS sizing problem applied to the power envelope of the driving cycle profiles. The envelope is resulting of the superposition of the power profiles related to the driving cycles in which the vehicle is driven. The purpose of using the envelope of the power profiles is to comprise different situations, in any driving cycles, in which the vehicle can be driven. The methodology is applied to certain periods of the envelope with high value of power required. Two power management strategies are proposed to manage the ESSs, sized by the optimum methodology, and the autonomy sources to supply continuously the power required by the vehicle. One power management strategy is based on rules and the other one is also based on nonlinear optimization technique. The first one was applied to ten repetitions of each driving cycle and presented good results related to batteries and ultracapacitors operational limits. The second one was applied to certain periods of the driving cycles in which the autonomy source provides nominal power related to the strategy based on rules. The results of the optimum power management strategy showed that it is possible to obtain improved fuel economy, since the autonomy source remained turned off. Both strategies were applied to the three vehicle models / Doutorado / Automação / Doutora em Engenharia Elétrica

Orientador: Katia Tannous / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T10:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carmo_VadsonBastosdo_D.pdf: 3190982 bytes, checksum: 87f430efac9d75b830041bb4b9b8c866 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência da energia renovável de fontes alternativas de biomassas como matérias-primas em processos de geração de energia integradas a produção de etanol de cana-de-açúcar para utilização no período de entressafra desta matéria-prima ou de forma independente através de uma usina termelétrica. As fontes de biomassa analisadas foram as seguintes: resíduos agroindustriais (casca de arroz, jequitibá-rosa, caixeta), resíduos urbanos (poda de árvores e fibra de coco) e plantio e floretas energéticas (capim-elefante e eucalipto). As eficiências energéticas relativas das biomassas foram determinadas a partir de uma usina termoelétrica de referencia, considerando-se a mesma potência de IMW, a eficiência do processo de termoconversão e os índices energéticos consolidados para esta avaliação energética e emergética, usando-se a Análise Envoltória de Dados (DEA). A floresta enegética de eucalipto, o plantio de campim-elefante, o resíduo urbano da fibra-de-coco e os resíduos agroindustriais das madeiras caixeto e jequitibá-rosa apresentaram os melhores indices de eficiência energética renovável relativa, demonstrando que estas fontes de biomassas apresentaram desempenhos similares ou próximos ao abtido pelo bagaço da cana-de-açucar e, portanto, com potencial para substuí-la na geração de 7.776 kWh/ano de bioenergia, com sustentabilidade. O uso de biomassas alternativas para geração de energia elétrica na substituição do uso de combustíveis fósseis em unidades geradoras convencionais por uma usina termoelétrica movida a biomassa, pode mitigar 96.733 quilitoneladas de CO2 durante a expectativa de operação da planta, constribuindo para a redução de emissões de gases do efeito estufa e geração de energia mais limpa e renovável / Abstract: This study aimed to evaluate the efficiency of renewable energy from alternative sources of biomass as raw materials in processes of power generation integrated production of ethanol from sugarcane for use in the off-season this raw material or fromindependent through a thermoelectric plant. The sources of biomass were analyzed as follows: agroindustrial waste (rice husk, jequitibá rosa and caixeta woods), municipal waste (pruning trees and coconut fiber) and florest energy plantations (elephant grass and eucalyptus). The relative efficiency renewable energy of biomass were determined from a reference power plant, considering the same power of 1MW and the efficiency of the thermal conversion process were then consolidaded in an emergy index for this energy and emergy evaluation, using the Data Envelopment analysis (DEA). The eucalyptus forest, planting of elephant grass, urban waste fiber cocount and agroindustrial waste woods of caixeta and jequitibá rosa showed the highest index of renewable energy relative efficiency, demonstrating that these sources of biomass showed similar or close to that obtained from sugarcane performance and therefore have the potential to replace it in the generation of 7,776 kWh / year of bio-energy with sustainability. The use of alternative biomass for power generation in the replacement of fossil fuels in conventional generating units powered by a thermoelectric plant biomass can mitigate 96,733 kilotonnes of C02 over the expected plant operation, constributing to the reduction of greenhouse gases emissions and generation of cleaner and renewable energy / Doutorado / Engenharia Química / Doutor em Engenharia Química

A abordagem principal desse trabalho é o estudo de técnicas anti-ilhamento ativas com realimentação positiva em um sistema de Geração Distribuída (GD) composto por um Inversor Fonte de Tensão (VSI,do inglês Voltage Source Inverter) e com cargas locais conectadas em paralelo. Na literatura são encontrados dois grupos de técnicas empregadas como proteção anti-ilhamento: as ativas e as passivas. Os métodos de detecção de ilhamento ativos são utilizados, pois possuem menores zonas de não detecção em comparação às técnicas passivas, porém injetam distúrbios contínuos no sistema de GD. Esses distúrbios degradam a qualidade de energia elétrica fornecida pelo conversor eletrônico. Nesse contexto, como escopo dessa dissertação, é realizado o estudo da estrutura de controle empregada no sistema de GD conectado com a rede de distribuição, com o intuito de avaliar o funcionamento do gerenciamento de tensão e de potência ativa e reativa. E em seguida, são discutidas técnicas de detecção de ilhamento ativas em frequência e tensão, ambas, com realimentação positiva e ganho fixo com o objetivo de investigar o desempenho das mesmas em relação ao tempo de detecção e a injeção de distúrbios no sistema de controle da GD. A partir dessa análise, são desenvolvidas técnicas anti-ilhamento com intuito de reduzir a injeção de distúrbios em diferentes pontos de operação da GD e garantir uma eficiência semelhante aos métodos tradicionais em casos de difícil detecção. Essas técnicas são baseadas na implementação do cálculo de um ganho com realimentação positiva variável inversamente proporcional a variação de potência ativa ou reativa entregue a rede. Para validação das propostas presentes nesta dissertação, são obtidos resultados em simulações computacionais e, posteriormente são adquiridos resultados práticos através de uma bancada experimental compatível com o sistema de GD simulado. / The main approach of this thesis is the study of active anti-islanding techniques with positive feedback in a Distributed Generation (DG) system composed by a Voltage Source Inverter (VSI) and local loads. In literature two groups of techniques are used as anti-island protection: the active and the passive techniques. The active islanding detection methods are preferably used because of the smaller non-detection zones compared to passive techniques, however they inject continuous disturbances in the DG system, reducing the power quality provided by the VSI. In this context, as the scope of this dissertation, it is firstly carried out the study of control structures employed in grid-tied distribution system, to evaluate the operation of the voltage control loops, and the active-and reactive power managements. Additionally, we discuss active islanding detection techniques in frequency and voltage with positive feedback and constant gain, based on the classical, with the objective of investigating their performance in relation to the detection time and the injection of disturbances in the DG system. From this analysis, antiislanding techniques are developed to guarantee efficiency similar to the traditional methods in cases of small-power flow through the grid and minimize disturbances. These techniques are based on the calculation of the positive feedback variable gain inversely proportional to the deviation of active or reactive power delivered or absorbed from the grid. To validate this proposal, the results are obtained through computational simulations and experimental analysis, as well.

This diploma thesis deals with the transformation of solar and wind energy into electrical energy by using a photovoltaic panel and a wind turbine. The work gives insight into the Czech Republic’s issue of energetics in the context of historical development, the current state, and the expected future development. The primary attention is given to the renewable sources - the solar energy and wind energy. Basic principles of creation and manipulation of solar and wind energy are described in this work. Two laboratory tasks are created for the Renewable Energy Sources' class as a part of the practical part.

A necessidade de mitigação dos danos ambientais e preservação do meio ambiente fez com que os países repensassem suas formas de produção e consumo, despontando, dentre outras, a preocupação de estimular a produção e o uso de bens ambientais em detrimento aos convencionais. Diante disso, questões sobre a definição e classificação de bens ambientais emergem nas negociações comerciais e se estendem aos meios acadêmicos, e, mais recentemente, se inserem no âmbito conceitual da Economia Verde. Frente a esse cenário e à evolução da discussão sobre os bens ambientais particularmente na Organização Mundial do Comércio (OMC), é importante debater o papel do Brasil como player nesse mercado. Isto porque o volume de exportação e, principalmente, importação desses bens pelo país é significativo, particularmente para as energias renováveis; e também pelo seu potencial de produção nesse setor, com significativos investimentos previstos para os próximos anos. O objetivo deste trabalho é avaliar a trajetória do saldo comercial brasileiro de energias renováveis, adotando como base a lista proposta pela OCDE para negociação no CTE-SS da OMC, e identificar as variáveis que afetam as importações e exportações desses bens no Brasil. Além disto, pretende-se discutir a questão tarifária para a balança comercial brasileira de bens ambientais, especificamente as energias renováveis. A abordagem metodológica utilizada tem como base Castro e Cavalcanti (1997), e emprega um VEC (Modelo de Autoregressão Vetorial com correção de Erro). O período de análise compreende janeiro de 2005 a dezembro de 2010, utilizando-se dados mensais. Além da análise das estatísticas de comércio internacional, discutiram-se os investimentos e projeções para o setor energético no Brasil e no mundo, com base nos relatórios feitos pela ONU e por consultorias independentes. O Brasil, com exceção do etanol, é um importador líquido de bens ambientais na categoria de energiais renováveis, considerada a lista de bens proposta pela OCDE no CTE-SS, sendo que esta pauta compreende basicamente equipamentos para a produção de energias renováveis. Se se levar em conta os relatórios de expansão da oferta enegética para as próximas décadas, elaboradas pelo Ministério de Minas e Energia, e a própria opção brasileira por depender mais de fontes renováveis, pode-se inferir que a importação desses equipamentos pode aumentar nos próximos anos. Os resultados do modelo proposto apontam que as variáveis explicam pouco mais de 41% dos fluxos comerciais brasileiros de energias renováveis para o modelo de exportação e pouco mais de 35% para o modelo de importação. No modelo de exportação dos bens ambientais, destaca-se o PIB mundial; enquanto o PIB brasileiro se destaca como variável relevante no modelo de importação. Com relação às tarifas, observa-se que a média tarifária incidente sobre os bens exportados pelo Brasil é superior à média tarifária sobre os bens que o Brasil importa, dando destaque à elevada tarifa sobre o etanol. Como principais conclusões observa-se que, primeiro, o Brasil carece em certa medida de uma indústria de equipamentos para produção de energias renováveis que atenda à sua demanda, e que gere capacidade competitiva de exportação. Segundo, as decisões políticas e acordos de redução da emissão de gases de efeito estufa, podem ter influenciado nos resultados do modelo, uma vez que o período proposto para a análise foi marcado por acordos e programas de promoção dos renováveis, tanto no âmbito internacional quanto no nacional. Portanto, para futuros trabalhos de modelagem do comércio de energias renováveis é interessante incorporar variáveis representativas desses acordos. / The need for mitigation of damages and preservation of the environment has led countries to rethink their ways of producing and consuming goods, which in turn, generates concern to encourage the production and use of environmental goods in detriment of conventional ones. Questions about definition and classification of environmental goods emerge in the commercial sector and extend to academic environment and, more recently, to the conceptual framework of the Green Economy. In this scenario and due to discussions over evolution of environmental goods particularly in the World Trade Organization (WTO), it is important to discuss the role of Brazil as a player in this market. This is because the volume of exports and especially imports of these goods throughout the country is significant, particularly for renewable energy. In addition, because Brazil has potential in this sector, with significant investment planned for the upcoming years. The objective of this study is to assess the trajectory of the trade surplus of renewable energy, taking as basis the list proposed by the OECD for negotiation in the CTE-SS WTO, and to identify the variables that affect imports and exports of these goods in Brazil. Moreover, we aim to discuss the issue concerning tariffs to the Brazilian balance of trade in environmental goods, specifically renewable energy. The methodological approach is based on Castro and Cavalcanti (1997), and employs a VEC (vector autoregression model with error correction). The analysis period ranges from January 2005 to December 2010, using monthly data. Besides the analysis of international trade statistics, we discussed the investments and projections for the energy sector in Brazil and abroad, based on reports made by the UN and independent consultants. Brazil, with the exception of ethanol, is a net importer of environmental goods in the category of renewable energy, based on the list of goods proposed by the OECD in the CTE-SS, and this agenda basically comprises equipment for the production of renewable energy. Reports of energy supply expansion for the upcoming decades, prepared by the Ministry of Mines and Energy, and the Brazilian option to rely more on renewable sources allow to infer that imports of such equipment may increase in the upcoming years. The results show that the variables of the proposed model explain just over 41% of Brazilian trade flows of renewable energy for the export model and just over 35% for the import model. The export model of environmental goods highlights the world\'s GDP, while Brazil\'s GDP stands out as a relevant variable in the model import. With regard to tariffs, it is observed that the average tariff, levied on goods exported by Brazil, is higher than the average tariff on goods that Brazil imports, where there is focus on high tariffs on ethanol. The main conclusions are that Brazil lacks a certain extent of industrial equipment for renewable energy production that meets its demands and increases export competitiveness. Second, political decisions and agreements to reduce emissions of greenhouse gases may have influenced the results of the model, since the proposed period of analysis was marked by agreements and programs to promote renewable energy, both internationally and nationally. Therefore, it is interesting to incorporate variables representing these agreements for future work on modeling trade of renewable energy.

A inclusão de fontes alternativas no sistema de energia elétrica possibilita a otimização dos recursos naturais disponíveis para geração. A conexão dessas fontes deve ser efetuada de forma a evitar índices de qualidade de energia incondizentes aos limites estabelecidos por normas nacionais e internacionais. Nesse contexto, sistemas de Geração Distribuída (GD) conectados à rede de distribuição via controle tensão/potência utilizam controladores Proporcional+Ressonantes (P+R) para produzir tensões com mínimas distorções na presença de cargas não lineares. Além disso, esse tipo de solução apresenta resultados satisfatórios na presença de outros tipos de carga (linear, não linear e conexão de máquina de indução), entretanto, para uma carga RLC com frequência de ressonância igual à frequência fundamental, o sistema de GD torna-se instável e as distorções harmônicas ultrapassam os limites mínimos estabelecidos para assegurar a qualidade de energia. Dessa forma, essa dissertação de mestrado propõe a substituição do controlador P+R da frequência fundamental por um controlador de ordem fracionária PIλ, projetado através de um algoritmo de otimização heurística. Os resultados obtidos através de simulação demonstram que o controlador proposto apresenta resultados satisfatórios para todas as cargas testadas: Não Linear; Motor de Indução Trifásico e RLC com frequência de ressonância igual à fundamental da rede. Entretanto, os resultados experimentais mostraram uma sensibilidade quanto à mudança de carga e quanto aos parâmetros de discretização do controlador, sugerindo a necessidade de uma análise mais rigorosa na etapa de projeto de modo a se ter robustez quanto à variação de carga. / The insertion of alternative sources in the power system enables the optimization of natural resources available for electrical generation. The connection of these sources to the grid has to be made in order to avoid indices of power quality greater than the limits established by national and international standards. In this context, a Distributed Generation (DG) systems connected to the grid via voltage/power control use a proportional+resonant (P+R) controller to produce not only the fundamental frequency but also to reduce the voltage distortion when nonlinear loads are connected to the DG terminals. Additionally, this type of solution shows satisfactory results for linear, balanced, unbalanced and direct connection of induction machine as well. However, for parallel RLC load with frequency of resonance equals to the fundamental frequency of the grid, the DG system operation becomes unstable with high levels of harmonic distortions and an oscillatory behavior. In this context, we propose the replacement of the PR controller for the fundamental frequency by a fractional order controller PIλ designed via a heuristic optimization algorithm. To prove the feasibility of the proposed approach a set of simulations are presented, however, the experimental prototype shown the sensitivity of the controller for different loads and for the controller discretization parameters suggesting the need for more analysis during the design procedures of the PIλ controller to achieve the expected robustness.

A inclusão de fontes alternativas no sistema de energia elétrica possibilita a otimização dos recursos naturais disponíveis para geração. A conexão dessas fontes deve ser efetuada de forma a evitar índices de qualidade de energia incondizentes aos limites estabelecidos por normas nacionais e internacionais. Nesse contexto, sistemas de Geração Distribuída (GD) conectados à rede de distribuição via controle tensão/potência utilizam controladores Proporcional+Ressonantes (P+R) para produzir tensões com mínimas distorções na presença de cargas não lineares. Além disso, esse tipo de solução apresenta resultados satisfatórios na presença de outros tipos de carga (linear, não linear e conexão de máquina de indução), entretanto, para uma carga RLC com frequência de ressonância igual à frequência fundamental, o sistema de GD torna-se instável e as distorções harmônicas ultrapassam os limites mínimos estabelecidos para assegurar a qualidade de energia. Dessa forma, essa dissertação de mestrado propõe a substituição do controlador P+R da frequência fundamental por um controlador de ordem fracionária PIλ, projetado através de um algoritmo de otimização heurística. Os resultados obtidos através de simulação demonstram que o controlador proposto apresenta resultados satisfatórios para todas as cargas testadas: Não Linear; Motor de Indução Trifásico e RLC com frequência de ressonância igual à fundamental da rede. Entretanto, os resultados experimentais mostraram uma sensibilidade quanto à mudança de carga e quanto aos parâmetros de discretização do controlador, sugerindo a necessidade de uma análise mais rigorosa na etapa de projeto de modo a se ter robustez quanto à variação de carga. / The insertion of alternative sources in the power system enables the optimization of natural resources available for electrical generation. The connection of these sources to the grid has to be made in order to avoid indices of power quality greater than the limits established by national and international standards. In this context, a Distributed Generation (DG) systems connected to the grid via voltage/power control use a proportional+resonant (P+R) controller to produce not only the fundamental frequency but also to reduce the voltage distortion when nonlinear loads are connected to the DG terminals. Additionally, this type of solution shows satisfactory results for linear, balanced, unbalanced and direct connection of induction machine as well. However, for parallel RLC load with frequency of resonance equals to the fundamental frequency of the grid, the DG system operation becomes unstable with high levels of harmonic distortions and an oscillatory behavior. In this context, we propose the replacement of the PR controller for the fundamental frequency by a fractional order controller PIλ designed via a heuristic optimization algorithm. To prove the feasibility of the proposed approach a set of simulations are presented, however, the experimental prototype shown the sensitivity of the controller for different loads and for the controller discretization parameters suggesting the need for more analysis during the design procedures of the PIλ controller to achieve the expected robustness.

Submitted by JOSÉ APARECIDO SILVA DE QUEIROZ null (jqueiroz@unilins.edu.br) on 2016-06-28T17:33:24Z No. of bitstreams: 1 TESE FINAL JOSÉ QUEIROZ.pdf: 1990890 bytes, checksum: 8dbd46996efdf66f13c164f994bd6087 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-06-29T20:20:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 queiroz_jas_dr_bot.pdf: 1990890 bytes, checksum: 8dbd46996efdf66f13c164f994bd6087 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T20:20:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 queiroz_jas_dr_bot.pdf: 1990890 bytes, checksum: 8dbd46996efdf66f13c164f994bd6087 (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / O principal objetivo deste estudo é avaliar, com bases em resultados experimentais, um sistema de aquecimento solar constituído de mangueira de polietileno que permite a transferência do calor gerado pela radiação solar direta e/ou difusa (Energia Solar Térmica) para a água. O sistema foi dimensionado para atender a demanda de um Centro de Ressocialização com capacidade para 220 internos. Justifica-se a escolha do tema pelo fato de que consiste em um assunto atual de grande relevância, principalmente porque vive-se uma crise energética em nível mundial. O estudo comprova através de um experimento a viabilidade do aquecedor solar de baixo custo, considerando-se sua aplicabilidade em locais que demanda grande volume de água aquecida para banho. Os resultados demonstraram que o sistema alternativo proposto atendeu de forma eficiente e econômica a demanda solicitada, o que pode ser adotada pelo poder público em qualquer um de seus segmentos que necessite de água aquecida, com objetivo de reduzir custos e contribuir com o sistema energético brasileiro. O sistema foi analisado para atuar em fluxo continuo e fluxo intermitente, ambos objetivando aquecer a água a temperaturas superiores a 37 °C no inverno. Os resultados alcançados atenderam as expectativas coletando grandes volumes, com temperaturas médias acima de 42 °C. / The aim of this study is to evaluate, with bases on experimental results, a solar heating system consists of polyethylene hose that allows the transfer of heat generated by direct solar radiation and / or diffuse (Solar Thermal Energy) to the water. The system has been designed to meet the demand of a Rehabilitation Center with a capacity for 220 inmates. Justified the choice of the theme for the fact that consists of a current subject of great importance, especially because it lives in an energy crisis worldwide. The study proves through an experiment the viability of solar heater low cost, considering their applicability in places that demand large volume of heated water for bathing. The results showed that the alternative system proposed met efficiently and economically the requested demand, which can be adopted by the government in any of its segments that need heated water, in order to reduce costs and contribute to the Brazilian energy system. The system was analyzed to operate in continuous flow, intermittent flow, both aiming at heating the water to temperatures above 37 °C in winter. The results achieved met the expectations collecting large volumes, with average temperatures above 42 °C.