This work presents a study for the design and implementation of a LED Street light Luminaire. It shows the necessary characteristics for the proposed fixture replace the traditional models with High Pressure Sodium lamps (HPS), which are commonly used in Brazil. For this, it has been done a study and implementation of a LED fixture prototype that can replace a conventional fixture, keeping the photometric characteristics required by Brazilian standards. With this, is possible a significant reduction in the electrical power consumption by exploring the LED features such as high energy efficiency, long life, low luminous flux depreciation during the life and facility for light direction control. Here is presented an analysis of some traditional HPS lamps models to allow comparison of results of the prototype proposed. In this study is verified that the proposed LED fixture can reach similar levels of illuminance on the road that HPS modes, however using almost 50% of electric power. / Este trabalho apresenta um estudo para o projeto e a implementação de uma luminária de Iluminação Pública a base de LEDs, onde são apresentadas as características necessárias para que a luminária de LED proposta possa substituir os modelos tradicionais com lâmpadas de Vapor de Sódio de Alta Pressão (VSAP), que são usualmente utilizados no Brasil. Para tal, foi realizado um estudo detalhado e a implementação de um protótipo de uma luminária de LEDs que possa substituir as luminárias convencionais, mantendo as características fotométricas exigidas pelas normas vigentes no Brasil. Com isso, é possível uma redução significativa no consumo de energia elétrica, explorando as características dos LEDs como: alta eficiência energética, longa durabilidade, baixa depreciação luminosa e facilidade no direcionamento da luz. É apresentada uma análise elétrica e fotométrica de alguns modelos tradicionais bem como do protótipo proposto para permitir a comparação de resultados. No estudo é verificado que com a luminária de LED proposta pode-se atingir níveis de iluminação similares aos das luminárias com lâmpadas VSAP utilizando praticamente 50 % da potência elétrica.

The electric utilities seek alternatives to permanently improve the contents of continuity of electricity, employing efforts for increasingly sophisticated alternatives and applying new methodologies in this area. The need for improved delivery systems reflects an increase in the reliability of these systems, allowing greater comfort for the consumers and also enabling the expansion of commercial and industrial activity since interruptions compromise their production. In this sense the electric utilities have sought to invest increasingly in electrical studies planning of the operation, seeking to meet a seasonally market clients that need for a certain period, a high quality score and reliability of the utility systems. At this market demand call special events, ie, are situations that require the full attention of the concessionaire, because in the event of interruption of electricity supply may reflect in huge losses to customers and the company's image. However, this study aims to identify which events will be treated as special and estimate levels of priority, thus enabling through treatment and classification methodology, plan the operation during these events, adopting operational actions that can come from meeting the expectations of customers ensuring the quality and reliability of electricity supply. / As concessionárias de energia elétrica buscam permanentemente alternativas para melhorar os índices de continuidade de energia elétrica, empregando esforços em alternativas cada vez mais sofisticadas e aplicando novas metodologias nesta área. A necessidade de melhoria dos sistemas de distribuição reflete um aumento da confiabilidade destes sistemas, permitindo um maior conforto para os consumidores e também possibilitando a expansão das atividades comerciais e industriais, uma vez que as interrupções comprometem sua produção. Nesse sentido, as concessionárias de energia elétrica têm buscado investir cada vez mais nos estudos elétricos de planejamento da operação, buscando atender um mercado sazonal de clientes que necessitam por um determinado período, um elevado índice de qualidade e confiabilidade dos sistemas da concessionária. A esta demanda de mercado chamamos de eventos especiais, ou seja, são situações que necessitam da máxima atenção da concessionária, pois na ocorrência da interrupção do fornecimento de energia elétrica, pode refletir em prejuízos enormes a seus clientes e na imagem da empresa. Contudo este trabalho tem por objetivo identificar quais os eventos serão tratados como especiais e estimar níveis de prioridades, possibilitando-se assim, através da metodologia de tratamento e classificação, planejar a operação durante estes eventos, adotando ações operativas que possam vir de encontro as expectativa dos clientes, garantindo a qualidade e a confiabilidade do fornecimento de energia elétrica.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents as the main contribution the design and experimental validation of a robust H2 controller applied to boost converters with variations on the parameters load resistance, input voltage and operating point duty cycle. First, a polytopic model of the plant is presented, allowing to represent all the possible variations of the parameters within intervals previously established. Design conditions for a robust H2 controller, optimal under the quadratic stability, are detailed and used, allowing to efficiently calculate the controller gains. These gains are implemented with analog circuitry and the closed-loop system is tested by means of simulation and experimental results, which show a good match and illustrate a good performance. Finally, the small perturbation rejection capacity of the closed-loop system subject to parametric variations is evaluated using the H∞ guaranteed cost. / Esta dissertação apresenta como principal contribuição o projeto e a validação experimental de um controlador robusto H2 aplicado a conversores boost com variações nos parâmetros resistência de carga, tensão de entrada e razão cíclica do ponto de operação. Primeiramente, um modelo politópico da planta é apresentado, permitindo representar todas as situações de variações possíveis dos parâmetros mencionados, dentro de intervalos previamente estabelecidos. Condições de projeto de um controlador robusto H2, ótimo sob a estabilidade quadrática, são detalhadas e utilizadas, permitindo calcular eficientemente os ganhos do controlador. Estes ganhos são implementados de forma analógica e o sistema em malha fechada é testado por meio de resultados experimentais e de simulação, que apresentam uma boa correspondência e ilustram um bom desempenho. Por fim, a capacidade de rejeição de pequenas perturbações do sistema em malha fechada sujeito a variações paramétricas é avaliada utilizando o custo garantido H∞.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents methods and algorithms to increase use efficiency of basic voltage control equipment on power distribution systems and also models for secondary distribution networks. This basic voltage control equipment consists of on load tap changer transformers on substations, operated according to a control law, and distribution transformers with off load, manually operated tap changers. The optimum setting of those basic equipments has a fundamental importance since they can solve the biggest part of voltage control problems without any additional investment and can also minimize the damage caused by problematic distribution networks to its consumers. In this work two main algorithms are proposed and analyzed, one using heavy and light load conditions and the other one searching for a more complete analysis working with a full typical day; in both cases the tap adjust for distribution transformers and the substation voltage control law are the means to achieve global reduction on low quality energy supplied to system s consumers. The voltage level optimization on distribution networks with similar load curves may be done based on heavy and light load conditions. This method is also a solution when data about 24 hours operation is unavailable. On the other hand, when data about 24 hours operation is available a more complete analysis that can achieve not only a solution for all consumers is desirable whenever possible. Furthermore, this can also minimize low quality energy supplied to them when we cannot guarantee adequate voltage levels to all. As a way to get the necessary data for voltage control optimization models for secondary distribution networks that uses only data ready available on most companies were created. The results and the perspectives for efficiency increase on use of basic voltage control equipment with the proposed algorithms were obtained from a series of real data exercises. / Esta dissertação apresenta metodologias e algoritmos, visando ao aumento da eficiência do uso dos meios básicos de controle de tensão em sistemas de distribuição, bem como modelos de redes secundárias. Os meios básicos de controle de tensão consistem em transformadores com mudança de tap s sob carga nas subestações, operados através de uma lei de controle de tensão e transformadores com mudança de tap s sem carga, instalados na grande maioria dos sistemas de distribuição. A otimização destes meios assume fundamental importância, uma vez que pode resolver a maior parte dos problemas de controle de tensão das redes de distribuição sem qualquer investimento adicional e pode também minimizar o prejuízo causado por redes problemáticas a seus consumidores. Estão propostos e analisados dois algoritmos principais: um utilizando a análise em horários de maior e menor carregamento do sistema, e outro buscando uma análise mais completa durante todo o dia. Em ambos os casos, o ajuste dos tap s dos transformadores de distribuição e a construção da lei de controle de tensão da subestação é meio para reduzir a energia de má qualidade fornecida pelo sistema. A otimização dos níveis de tensão em redes de distribuição com cargas homogêneas pode ser realizada com base em análise de dois regimes operacionais: regime de demanda máxima e de demanda mínima. Este método também é solução quando não se dispõe de informações que possibilitem uma modelagem mais completa do sistema de distribuição. Por outro lado, quando há dados suficientes, é recomendável uma análise mais completa, em 24 horas, que pode obter não só uma solução satisfatória para todos os consumidores em qualquer hora do dia (quando existente), mas também pode minimizar a energia de má qualidade fornecida aos consumidores, quando isto não for possível. Visando suprir os dados necessários à otimização do controle de tensão, foram criados modelos de redes secundárias que utilizam informações atualmente disponíveis nas concessionárias de energia elétrica. Os resultados e a possibilidade de aumento da eficiência do uso dos meios básicos de controle de tensão, com o uso dos algoritmos desenvolvidos nesta dissertação, foram testados com base em uma série de exemplos reais.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This thesis presents a new optimization design methodology for power electronics converters with volume, cost and efficiency objectives. The optimization methodology, achieved by mathematical interactions, is based on the concept of the converter integrated design. In other words, the main physical converter components are designed simultaneously in the function of a common variable. The integrated design provides for the reduction of cost and time of the system design and also gives complete and matched solutions with the objective of the proposed optimization. The proposed methodology is illustrated with the help of a case study of a Boost Power Factor Correction converter (PFC) including an input EMI filter. In this case study, three different magnetic materials are used in both inductors designs (Boost and EMI filter), different semiconductors technologies and heat sink profile are also analyzed, aiming to demonstrate how technology affects the volume, cost and efficiency of the converter. Furthermore, switching auxiliary circuits (snubber and ZVT) are designed and its volume, cost and efficiency results are compared to the converter with hard switching. To confirm the models and theoretical analysis that was carried out, the experimental mechanical, electrical and thermal measurements are presented. / Esta tese apresenta uma nova metodologia de projetos para conversores eletrônicos de potência, com otimização de volume, custo e rendimento. A metodologia de otimização, desenvolvida através de interações matemáticas, é baseada no conceito de projeto integrado do conversor, em outras palavras, os principais componentes do sistema são projetados simultaneamente em função de uma variável comum. O projeto integrado disponibiliza redução de tempo e custo do projeto fornecendo uma solução completa de acordo com o objetivo de otimização. A metodologia proposta é ilustrada com a ajuda do estudo de caso do conversor Boost com correção do fator de potência (do inglês power factor corrector - PFC), com a inclusão de um filtro de EMI. Para este estudo de caso, três diferentes tecnologias de materiais magnéticos são utilizadas nos projetos do indutor Boost e dos indutores de filtro, diferentes tecnologias de semicondutores e perfis de dissipadores também são analisadas, objetivando avaliar o impacto de cada diferente tecnologia no volume, custo e rendimento do conversor. Além disso, circuitos de auxílio à comutação (snubber e ZVT) são projetados e os resultados de seu volume, custo e rendimento comparados aos do conversor com comutação forçada. Para validar os modelos adotados e as analises teóricas, medidas elétricas, térmicas e mecânicas são obtidas experimentalmente.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The considerable increase in energy demand has increased the interest in reducing costs, improving reliability, quality and stability of power generation systems. The connection of distributed generation (DG) can be used as a strategic element to improve the voltage levels in power system. Microturbines (MT) have certain advantages over other models of GD, such as the possibility of using various types of fuels. This thesis analyzes the main considerations that should be observed in the use of microturbines as a form of DG. At first is analyze the basic characteristics of a microturbine such as its operation cycle, fuel type, efficiency and modeling. To connect the microturbine to the distribution network is adopted a three-phase rectifier with a power factor regulation and a hybrid multilevel inverter. The three-phase rectifier hold interface synchronous generator between the MT and the high voltage cell of the multilevel inverter. The multilevel inverter operates with asymmetrical voltage in their cells. In each of its cells can be inserted energy sources such as fuel cells, photovoltaic panels and wind generators. For this work is adopted a multilevel inverter with voltage ratios (1:3:9). At higher voltage module will be inserted into the microturbine. In the other two subsequent modules is adopted fixed voltage which later could be replaced by some alternative sources of energy / O considerável aumento da demanda de energia elétrica tem aumentado o interesse por reduzir custos, aprimorando a confiabilidade, qualidade e estabilidade dos sistemas de geração de energia elétrica. A conexão da geração distribuída (GD) pode ser utilizada como elemento estratégico para melhorar os níveis de tensão no sistema elétrico de potência. As microturbinas (MT) apresentam algumas vantagens em relação a outros modelos de GD, como por exemplo, a possibilidade da utilização de vários tipos de combustíveis. Nesta dissertação serão apresentadas as principais considerações que devem ser observadas no uso de microturbinas como forma de GD. Em um primeiro momento serão analisadas as características básicas da microturbina como seu ciclo de funcionamento, tipos de combustíveis, eficiência e modelagem. Para a conexão da microturbina com a rede de distribuição será utilizado um retificador trifásico com correção de fator de potência e um inversor multinível híbrido. O Retificador trifásico realizará a interface do gerador síncrono da MT com uma das células do inversor multinível. O inversor multinível tem capacidade de operar com tensões assimétricas fazendo com que, cada uma dessas tensões, sejam fontes de energia como as Células a combustíveis, Painéis fotovoltaicos e Geradores eólicos. Para este trabalho será adotado um inversor multinível com as proporções de tensão de (1:3:9), visto que, no módulo de maior tensão, será inserida a microturbina, e para os outros dois módulos subseqüentes serão adotadas tensões fixas que posteriormente poderão ser substituídas por outras fontes alternativas de energia.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Circuits for sampling and retention of analogue signals are commonly implemented with techniques such as switched capacitors (SC). SC circuits employing the storage of charge in a linear capacitor to represent a signal in the form of voltage. Operational Amplifiers (AmpOp's) are used to transfer the load of a capacitor to another, sampling and holding circuits for analogue signals in closed loop. Recently, another technique has been developed without the need of building linear capacitors, making possible projects compatible with VLSI CMOS processes. This technique, called Switched Current (SI), is characterized by processing the signals in the current form, and implemented through the memory retention of electric charge on the gate of a MOS transistor in saturation zone. The charge is hold in a gate-source voltage and hence the current in a transistor. In this model, the excursion of the signal is not directly dependent on the supply voltage, but dependent on the polarization and current signal. This makes the model attractive for low voltage. The technique does not require AmpOp's and capacitors. The speed of the circuit is not limited by AmpOp's and its gainbandwidth product, but by design and manufacturing process. This technique is not yet consolidated and its performance is still not competitive with SC circuits [1] However, SI circuits become interesting as they constitute an open field for future research and the opportunity to be fully implemented in processes manufacturing oriented to purely digital circuits. This work begins with a framework of the subject matter, placing the reader in the state of the art manufacturing technology and some implications that directly affect analog circuits. Are also presented in this section some implementations which serve to characterize what is being done recently in terms of Sigma Delta (ΣΔ) modulators. Abstract vi In Chapter 2, are made a review of sampling and holding bases, the AD conversion techniques with focuses in oversampled AD converters, the circuits that implementing SC and SI modulators and their influences, and finally a review of the nonidealities that involve the practice of project. Chapter 3 a comparative study is done between memory cells SC and SI. Based on a simplified model of small signals, the behavior analyzes on the signal-noise-ratio (SNR), power consumption and speed, providing indications of performance throughout the operating region of MOS transistors. Chapter 4 deals with the initial specifications for the development of a ΣΔ AD converter for a specific implementation. The s tudies and estimates lead to pre-design of the project's ultimate goal the creation of a ΣΔ modulator in the SC and SI techniques. In Chapter 5 is intended to make the measures and tests that establish the standards of comparison, the discussion of results and conclusions. Finally, in Chapter 6, an alternative proposal is presented based on an architecture that performs a sigma-delta modulator with low distortion, implemented with SI circuit. The final conclusions and contributions are presented in Chapter 7. / Circuitos de amostragem e retenção de sinais analógicos são comumente implementados com técnicas de chaveamento de capacitores (Switched Capacitor SC). Circuitos SC empregam o armazenamento de cargas em um capacitor linear para representar um sinal sob a forma de tensão. Amplificadores Operacionais (AmpOp s) são usados para transferir essa carga de um capacitor a outro, amostrando e retendo sinais analógicos em circuitos de malha fechada. Recentemente, uma outra técnica tem sido desenvolvida sem a necessidade de construção de capacitores lineares, tornando possíveis projetos compatíveis com processos de fabricação VLSI CMOS. Esta técnica, chamada de Switched Current (SI), caracteriza-se por processar os sinais sob a forma de correntes, sendo a operação de memorização implementada através da retenção de carga elétrica na porta de um transistor MOS na zona de saturação. A carga retida corresponde a uma tensão portafonte e, conseqüentemente, a uma corrente no transistor. Neste modelo, a excursão do sinal não é diretamente dependente da tensão de alimentação, mas dependente das correntes de polarização e de sinal. Isso torna o modelo atrativo para baixas tensões. A técnica não requer AmpOp s e implementação física de capacitores. A velocidade do circuito não é limitada por AmpOp s e seu produto ganho-banda, mas pelo projeto e processo de fabricação. Essa técnica ainda não está consolidada e sua performance ainda não é competitiva com os circuitos SC [1], Contudo, os circuitos SI tornam-se interessantes na medida em que constituem um campo aberto para futuras pesquisas e pela possibilidade de serem completamente implementados em processos de fabricação voltados a circuitos puramente digitais. Este trabalho inicia com um enquadramento do trabalho proposto, situando o leitor no contexto do estado da arte das tecnologias de fabricação e algumas implicações diretas que afetam circuitos analógicos. São apresentadas ainda nesta seção algumas implementações que servem para caracterizar o que está sendo feito recentemente em termos de conversores tipo Sigma Delta (ΣΔ). No Capítulo 2, faz-se o embasamento sobre as técnicas utilizadas no processo de amostragem e retenção utilizadas para conversão ADΣΔ e uma revisão das não idealidades que envolvem a prática de projeto. No Capítulo 3 é feito um estudo comparativo, entre células de memória SC e SI. Baseado em modelo simplificado de pequenos sinais, analisa-se o comportamento quanto à relação-sinal-ruido (SNR), ao consumo e à velocidade, fornecendo indicações de desempenho em toda região de funcionamento dos transistores MOS. No Capitulo 4 são abordadas as especificações iniciais ao desenvolvimento de um conversor ΣΔ para uma implementação específica. Os estudos e estimativas que conduzem a pré-concepção do projeto têm como objetivo final a geração de um modulador ΣΔ nas técnicas SC e SI. Nos Capítulos 5 efetuam-se as medidas e testes que estabelecem os padrões de comparação, a discussão dos resultados e conclusões. Por fim, no Capítulo 6, uma proposta alternativa é apresentada com base em uma arquitetura de modulador sigma-delta de baixa distorção, implementada em circuito SI. As conclusões e contribuições finais são apresentadas no capítulo 7.

Nowadays, the quality of energy supplied to customers is an important aspect that must be taken into account in distribution systems analysis. The Brazilian national agency which regulates the distribution systems standards is applying punishments to the energy supplying companies which can not keep the voltage levels inside the allowed limits. Besides, in most cases, energy supplying companies are trying to improve the quality of energy without make use of large investments. The voltage control through the regulation of distribution transformers taps and transformer under load tap changer (ULTC) are being used in most of distribution systems. These types of voltage control may reduce or eliminate the condition which voltage levels exceeding the allowed limits. It is important to observe that use of estimations with few or unfaithful information about secondary networks requires appropriate methodologies. Therefore, this study uses simplified models of secondary networks which may estimate the final results, even in cases without any information. The adjustment of transformers taps is defined to reduce undervoltage in primary and secondary networks. As regards secondary networks, voltage drop are considered up to the center of load, which provides an appropriate voltage levels to the most of customers in analysis. The adjustment of ULTC uses the voltage control law, in order to complement the adjustment earlier described. In this case, the ULTC allows an automaticregulation, which provides a balance of the voltage drop variation during a day. The voltage control law considers voltage drop up to the center of load in secondary networks. Thus the substation voltage control law is calculated by the weighed mean for the power of the voltage drop until the center of load of each distribution transformer. This work also implements an indicator, called energy supplied outside the allowed limits (EFFP). This indicator allows to measure the efficiency of networks, considering voltage levels violations. Thus, it is possible to evaluate the algorithms used in this analysis. As regards the final results, the software called ASD-CT was developed to implement all the algorithms here proposed. This software uses the Java proceedings, according to modern concepts applied on software engineering. Finally, it is important to emphasize that the ASD-CT software presented excellent outputs, considering radially operated distribution networks belong to the State Company of Electric Energy (CEEE-D) / A qualidade da energia fornecida é uma característica cada vez mais desejada. Os órgãos que regulam a distribuição de energia no Brasil aplicam pesadas multas às concessionárias que transgridem os níveis aceitáveis de tensão. Em contrapartida, as concessionárias buscam reduzir os seus custos operacionais, ou seja, melhorar o produto fornecido sem fazer maiores investimentos. A utilização dos meios básicos de controle de tensão, como os tapes dos transformadores de distribuição e comutador de tapes sob carga na Subestação, são meios que já existem na maior parte dos sistemas de distribuição e que, se ajustados corretamente, podem minimizar ou até mesmo sanar o problema das transgressões nos níveis de tensão. Entretanto, realizar a estimação de estado onde as informações sobre as redes secundárias são pouco confiáveis, ou mesmo ausentes requer tratamento e metodologias adequadas. Este trabalho propõe o uso de modelos simplificados de redes de baixa tensão tornando possível a estimação de estado mesmo nos casos de ausência de informações. O ajuste dos tapes dos transformadores de distribuição é realizado de forma a compensar as quedas existentes na rede primária, quedas de tensão do transformador de distribuição e na rede secundária até o centro de carga da mesma. A realização desta regulação de tensão para o centro de carga da rede de baixa tensão proporciona um regime adequado de tensão, senão para todos os consumidores do circuito, pelo menos para a maioria deles. O ajuste do comutador de tapes sob carga da Subestação, através da Lei de Controle de Tensão, funciona de forma complementar ao ajuste anterior, visto que o comutador de tapes sob carga possibilita uma regulação automática, onde se podem compensar as variações na queda de tensão que ocorrem ao longo do dia. A Lei de Controle de Tensão também considera as quedas de tensão até o centro de carga da rede secundária. Desta forma a lei de controle de tensão na subestação é calculada pela média ponderada pela potência das quedas de tensão até o centro de carga de cada transformador da Subestação. O trabalho também propõe e implementa um indicador, nomeado Energia Fornecida Fora do Padrão EFFP, para que seja possível a medição do desempenho das redes quanto às transgressões nos níveis de tensão. Este indicador também serve para medir o desempenho dos algoritmos de ajuste dos meios de controle de tensão utilizados. No que diz respeito aos resultados do trabalho foi desenvolvido um Software, o ASD-CT, que implementa todos os algoritmos aqui propostos. O Software foi desenvolvido totalmente em linguagem Java, utilizando os mais modernos conceitos de Engenharia de Software. O Software ASD-CT obteve ótimos resultados em alimentadores reais da Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica (CEEE-D).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Among the soft-switching techniques, the zero-voltage-transition (ZVT) technique has been accepted well by the industry due its attractive characteristics, such as simplicity, low losses in the auxiliary commutation circuit (ACC), operation with soft-switching for a wide load range, and closest operation to the PWM converter counterpart. In three-phase voltage-source inverters (multipole converters), a substantial diversity of ZVT topologies has been proposed to improve the performance of the converters, such as the ZVT circuits with six auxiliary switches, which meet the demand for high efficiency, low current and voltage stresses in semiconductor devices, and operation in high switching frequency. Aiming to make the ZVT multipole converter even more attractive to the industry, many topologies have been proposed to reduce the number of auxiliary switches and, consequently, the cost related to the ACC, by means of an integrated auxiliary circuit that provides conditions to commutate every semiconductor device of the multipole converter under zero-voltage condition. Regrettably, these structures introduce some restrictions on converter operation, such as the requirement for synchronized switching events in the PWM poles, resulting in more complex modulation techniques, with poorer power quality than the six auxiliary switch ZVT. To avoid these restrictions, simplified ACCs have been proposed, where the ACC is simplified individually per PWM pole. An important consequence of this approach is that the PWM poles can be modulated independently in multipole applications, allowing the application of any modulation strategy. However, the known simplified ZVT topologies were derived by multiple attempts due to the lack of a synthesis methodology, as had been proposed to integrated topologies. Thus, this work proposes a novel concept to generate simplified ZVT topologies to each bidirectional PWM pole. With the proposed methodology, the already known simplified ZVT topologies are systematized, as well as new topologies can be derived. Additionally, in order to address the benefits and constraints of integrated and simplified ZVT topologies, in this work a comparison is made between the concepts of integration and simplification of ZVT auxiliary circuits applied to bidirectional PWM poles, where the concepts of each approach are defined, recognizing their main advantages and limitations. So, the modulation strategies, the resulting losses in the main and auxiliary circuits and the harmonic content of the voltage synthesized by two selected topologies are theoretically and experimentally analyzed. Therefore, it is demonstrated that when the load demands a voltage with low harmonic content, the simplified ZVT topologies are indicated. However, when the number of components in the auxiliary circuit is the main concern, the integrated ZVT topologies can be employed. / Entre as técnicas de comutação suave propostas na literatura, a técnica de comutação transição sob tensão nula (Zero-Voltage-Transition ZVT) tem sido bem aceita pela indústria em função de suas características atrativas, como simplicidade, baixas perdas no circuito de auxílio à comutação (CAC), condições de comutação sob zero de tensão asseguradas para uma ampla faixa de cargas e operação próxima a do conversor equivalente dissipativo. Em aplicações com inversores trifásicos alimentados em tensão (conversores multipólos), uma grande variedade de topologias ZVT tem sido proposta no sentido de aprimorar o desempenho dos conversores, como as topologias ZVT com seis chaves semicondutoras auxiliares, as quais atendem a demanda por alta eficiência, baixos esforços de tensão e corrente sobre os dispositivos semicondutores, e operação em freqüências elevadas. Buscando tornar as topologias ZVT aplicadas a conversores multipólos ainda mais atrativas a aplicações industriais, inúmeras topologias ZVT integradas, as quais proporcionam condições de comutação sob zero de tensão a todos os dispositivos semicondutores do conversor por meio de um CAC com um número reduzido de chaves semicondutoras auxiliares, têm sido propostas. Infelizmente, essas estruturas introduzem restrições à operação do conversor, resultando em estratégias de modulação complexas, com um conteúdo harmônico nas tensões sintetizadas superior ao observado nas topologias contendo seis chaves auxiliares. Com o objetivo de evitar as restrições mencionadas, CACs simplificados têm sido propostos, onde o CAC é simplificado individualmente em cada pólo PWM do conversor. Como uma importante conseqüência dessa abordagem, os pólos PWM podem ser modulados independentemente, permitindo a aplicação de qualquer estratégia de modulação convencional. Entretanto, diferentemente das topologias ZVT integradas, para as quais a literatura apresenta propostas de metodologias de síntese, as topologias ZVT simplificadas são obtidas sem um procedimento definido. Assim, esse trabalho propõe um novo conceito para sintetizar topologias ZVT simplificadas aplicadas a cada pólo PWM bidirecional do conversor. Com a metodologia de síntese proposta, as topologias ZVT simplificadas já publicadas são sistematizadas, assim como novas topologias podem ser obtidas. Adicionalmente, com o objetivo de identificar os benefícios e as restrições inerentes às topologias ZVT integradas e simplificadas, esse trabalho propõe uma análise comparativa entre ambas as abordagens, onde os conceitos de cada abordagem são definidos, reconhecendo suas vantagens e limitações. Ainda, as estratégias de modulação, as perdas resultantes nos circuitos principal e auxiliar do conversor, e o conteúdo harmônico das tensões sintetizadas por duas topologias selecionadas são comparados teórica e experimentalmente. Assim, demonstra-se que quando a aplicação demanda um CAC com um reduzido número de componentes auxiliares, as topologias ZVT integradas são as indicadas. Por outro lado, quando a aplicação exige um baixo conteúdo harmônico nas variáveis de interesse, as topologias ZVT simplificadas são a alternativa, já que não comprometem os graus de liberdade na modulação do conversor.

In transforming the current electricity network, in a so called smart grid, demand forecasting is relevant to processes such as demand management, demand response, distributed generation, among others. For consumers, the replacement of electromechanical meters by electronic meters, enables real-time access to measurement data, providing this data for demand forecasting. The present work focuses on consumers with different profiles, commercial, industrial and institutional, connected to the the distribution network in medium-voltage and loads ranging between a few tens of kilowatts and two megawatts. For these consumers, very short-term demand forecasting (up to 2 hours) will be an important tool for decision making in a dynamic environment, with time-variable energy prices, demand-side management and eventually own generation. With the application of demand forecasting methods to various consumers with different profiles, it is shown that the forecasting methods with better accuracy (lower average error) are variable from consumer to consumer. For one consumer individually, the method with better accuracy is also variable, depending on the hour of the day. Combination of several demand forecasting methods results in similar or better performance compared to using only a single method. A method of selective combination is proposed, in order to eliminate the risk of choosing a unique method, which results are unpredictable. The results of the application of the proposed combination method, on several consumers with different characteristics, demonstrate that selective combination improves the quality of the forecast. / No processo de transformação das redes de energia elétrica atuais, em redes elétricas inteligentes (smart grid), a previsão de demanda é relevante para processos como o gerenciamento da demanda, resposta a demanda, geração distribuída, entre outros. Para os consumidores, a substituição de medidores eletromecânicos, por medidores eletrônicos, possibilita o acesso em tempo real aos dados da medição, disponibilizando estes dados para a previsão de demanda. O presente trabalho focaliza em consumidores de diferentes perfis, comerciais, industriais e institucionais, ligados à rede de distribuição em média tensão, com demandas situadas em uma faixa de algumas dezenas de quilowatts até dois megawatts. Para estes consumidores, uma previsão de demanda para curtíssimo prazo (até 2 horas) será uma importante ferramenta na tomada de decisão em um ambiente dinâmico, com tarifas variáveis no tempo, gerenciamento pelo lado da demanda e eventual geração própria. A partir da aplicação de métodos de previsão de demanda em consumidores de variados perfis de carga, é demonstrado que os métodos de previsão com melhor precisão (menor erro médio) variam de consumidor para consumidor. Para um mesmo consumidor o método de melhor precisão também é variável, sendo dependente da hora do dia. Uma combinação de diversos métodos de previsão de demanda resulta em performance similar ou superior se comparado ao uso de apenas um método individual. Propõe-se um método de combinação seletiva, com o objetivo de eliminar o risco da escolha de um único método, cujos resultados são imprevisíveis. Os resultados da aplicação do método de combinação proposto, em diversos consumidores de características diferentes, demonstram que a combinação seletiva representa uma melhora na qualidade da previsão.