Submitted by MÁRCIO MASATOSHI MONTSUTSUMI null (montsujp@gmail.com) on 2017-01-25T16:40:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Márcio.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T12:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 montsutsumi_mm_me_ilha.pdf: 1995959 bytes, checksum: 8aa82a70776b8de6528f15a91ec55e78 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho é desenvolver uma ferramenta para otimização de sistema de distribuição que utiliza uma meta-heurística baseada em uma metodologia multipartida para reconfigurar e alocar bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar topologias iniciais radiais na reconfiguração do sistema foi aplicado o algoritmo de Prim e com a solução obtida realizouse um processo de melhoria denominado busca pela vizinhança. O sistema melhorado é submetido a um algoritmo de alocação de bancos de capacitores mostrando que é possível obter uma topologia radial que apresenta mais econômico custo de operação. Como proposta da metodologia multipartida o procedimento é repetido até um critério de parada definido, assim são geradas diversas soluções e a melhor delas será a solução do problema. Todos os programas foram escritos em linguagem C++, e aplicado em sistemas de 69 barras, 84 barras e 135 barras. / The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / CNPq: 130695/2015-7

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3511521 bytes, checksum: b6fc527d9dd12a95d8694d91fe94df32 (MD5) Previous issue date: 2014-05-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents a technique of Pulse Width Modulation (PWM) converters for single-phase three-level with diode clipping, which aims at balancing the tension in the bus capacitors. The technique consists of injecting a signal common mode voltage of the sinusoidal modulating signal width modulation conventional pulse-based Carrier, which introduces an element of DC current in the neutral bus capacitors, this voltage can be controlled, with the main objective to balance the voltage of the capacitor relative to the neutral point. The technique is presented a set of equations, in order to demonstrate how the injected voltage signal introduces a component DC current at the neutral point. To test the proposed strategy, the structure of the three-level converter with diode clipping was simulated with PSIM and mounted using a digital signal processor for generating the control signals of semiconductor devices. Simulations and experimental results that demonstrate the efficiency and quality of the PWM strategy are presented. / Este trabalho apresenta uma técnica de Modulação por Largura de Pulso (PWM) para conversores monofásicos de três níveis com diodo de grampeamento, que tem como objetivo o balanceamento da tensão no barramento de capacitores. A técnica consiste na injeção de um sinal de tensão de modo comum no sinal modulante senoidal, da modulação por largura de pulso convencional baseada em Portadora (Carrier Based Pulse Width Modulation), o qual introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro do barramento de capacitores, podendo essa tensão ser controlada, com o objetivo principal de balancear a tensão dos capacitores em relação ao ponto neutro. A técnica é apresentada em um conjunto de equações, com a finalidade de demonstrar como o sinal de tensão injetado introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro. Para testar a estratégia proposta, a estrutura do conversor de três níveis com diodos de grampeamento foi simulada com o PSIM e montada, utilizando um processador digital de sinais para geração dos sinais de comando dos dispositivos semicondutores. Resultados de simulações e experimentais que demonstram a eficiência e a qualidade da estratégia PWM são apresentados.

Submitted by Luíz Gustavo Simão Albano (luizgustavoalbano@gmail.com) on 2018-04-20T20:51:26Z No. of bitstreams: 1 TESE_ALBANO_LGS-23-02-2018.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-04-23T19:56:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 albano_lgs_dr_bauru.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T19:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 albano_lgs_dr_bauru.pdf: 13982901 bytes, checksum: 09610d28485aca4fecdd9833a5f43b00 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Atualmente, a eletrônica baseada em materiais orgânicos vem ganhando visibilidade no cenário científico e tecnológico devido à alta flexibilidade mecânica e baixo custo desses materiais. A fabricação de dispositivos eletrônicos baseados em materiais orgânicos e técnicas de baixo custo é um desafio pertinente e atual. Os transistores merecem destaque por serem a base da tecnologia atual. Em especial, uma arquitetura vertical comumente conhecida como VOFET (Transistor Orgânico de Efeito de Campo em Arquitetura Vertical) vem sendo explorada nos últimos anos. Entretanto, um problema comum em VOFETs é o eletrodo intermediário, o qual deve ser permeável a campos elétricos e apresentar baixa resistência de folha utilizando técnicas com baixo custo de produção. Desta forma, na primeira parte deste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um eletrodo intermediário baseado em nanofios de prata utilizando a técnica de baixo custo conhecida como Mayer rod-coating. Os eletrodos otimizados foram aplicados em dispositivos VOFETs, resultando em transistores com densidades de corrente de 2,5 mA/cm2 e razão on/off de 5x103, utilizando tensões de operação de até 2 V. Além dos semicondutores orgânicos comumente sintetizados, corantes naturais também vêm sendo explorados para aplicações em dispositivos eletrônicos. Dentre eles, a melanina desperta atenção por ser um pigmento natural encontrado em vários sistemas biológicos. No corpo humano a melanina é responsável por funções como pigmentação, fotoproteção e termoregulação. Suas características de transporte em função da umidade associada à sua alta biocompatibilidade, tem originado considerável interesse para aplicações em dispositivos eletrônicos. Apesar de suas vantagens, quando extraída in vivo a melanina apresenta considerável irregularidade estrutural e pouca solubilidade, sendo necessário o desenvolvimento de rotas sintéticas para a obtenção de filmes finos de qualidade. Assim, na segunda parte deste trabalho, foi explorada a obtenção de filmes finos de melanina para aplicações na eletrônica orgânica. Os resultados obtidos permitiram à aplicação desse material em transistores eletroquímicos. Além disso, um estudo considerando diferentes condições de umidade relativa e pHs permitiu mostrar que sua condutividade é governada pela reação de comproporcionamento. Na terceira parte deste trabalho, foi estudada a fabricação de filmes finos utilizando diferentes porcentagens de melanina em matrizes de álcool polivinílico, para simultâneas aplicações como filtros protetores de radiação ultravioleta e capacitores orgânicos transparentes. Os filmes finos fabricados apresentaram excelente desempenho contra os raios UVA, bloqueando 100 % dos raios incidentes, além de funcionar de forma simultânea como capacitores orgânicos transparentes utilizando nanofios de prata como eletrodos. A integração dos filtros com a eletrônica orgânica permite futuras aplicações desse sistema em janelas ópticas inteligentes. Na última parte deste trabalho, foi estudada a reticulação de cadeias poliméricas do álcool polivinílico através inserção da melanina com intuito de substituir o dicromato de amônio, tradicionalmente utilizado na de reticulação do polímero. Os resultados obtidos mostraram que os filmes finos com 0,5 % de melanina apresentaram uma redução na densidade de corrente de quase duas ordens de magnitude em comparação com os filmes finos de álcool polivinílico, comportamento similar quando a reticulação é realizada com dicromato de amônio. Os resultados obtidos neste trabalho mostram a possibilidade de fabricar dispositivos eletrônicos baseados em materiais orgânicos e técnicas de baixo custo. O uso da melanina mostra ser uma alternativa interessante, pois além de sua alta biocompatibilidade, este material pode desempenhar diferentes funções em dispositivos eletrônicos. / Currently, electronics based on organic materials has been acquiring visibility in the scientific and technological scenario due to the high mechanical flexibility and low-cost of these materials. The fabrication of electronic devices based on organic materials and low-cost techniques is a relevant and current challenge. Transistors deserve attention because they are the base of our current technology. In particular, a vertical architecture commonly known as VOFET (Vertical Organic Field Effect Transistor) has been explored in recent years. However, a common issue in VOFET structure is the intermediate electrode, which must be permeable to electric fields with low sheet resistance using low-cost production techniques. Thus, in the first part of this work, the development of an intermediate electrode based on silver nanowires using the low-cost technique known as Mayer rod-coating is presented. The optimized electrodes were applied in VOFETs, resulting in devices with current densities of 2.5 mA/cm2 and on/off ratio of 5x103, using operating voltages up to 2 V. Apart from to the organic semiconductors commonly synthesized, natural dyes are also being explored in organic electronics. Among them, melanin deserves attention because it is a natural pigment found in several biological systems. In the human body melanin is responsible for functions such as pigmentation, photoprotection and thermoregulation. The humidity-dependent electrical response associated with the high biocompatibility has provided considerable interest for applications in electronic devices. However, melanin when extracted in vivo presents considerable structural irregularity and low solubility. In this way, the development of synthetic routes to obtain thin films with quality has been considered. Thus, in the second part of this work, the fabrication of melanin thin films was explored for applications in organic electronics. The results obtained allowed the application of melanin thin films in electrochemical transistors. In addition, a study considering different conditions of relative humidity allowed observe that its electronic conductivity is governed by the comproportionation reaction. In the third part of this work, the fabrication of poly(vinyl alcohol) thin films with different percentages of melanin were studied for simultaneously applications as ultraviolet filters and transparent organic capacitors. The thin films fabricated presented good performance against UVA radiation, blocking 100 % of the incident rays and working as transparent organic capacitors using silver nanowires as electrode. The integration of the filters with organic electronics allows future applications of this system in smart windows. In the last part of this work, the crosslinking of poly(vinyl alcohol) polymer chains through melanin incorporation was studied in order to replace ammonium dichromate. Ammonium dichromate is traditionally used in the poly(vinyl alcohol) crosslinking process. The results showed that the thin films with 0.5 % of melanin presented a reduction factor of almost 100 in current density when compared to the neat thin films, similar behavior when the crosslinking is performed with inorganic materials. The results obtained in this work showed the possibility to fabricate electronic devices based on organic materials and low-cost techniques. In addition, the use of melanin is an interesting alternative due to the fact that this material has high biocompatibility and can perform different functions in electronic devices. / FAPESP: 13/09963-6 / FAPESP: 13/07296-2 / FAPESP: 14/25332-9

Acompanha: Produto educacional: Desenvolvimento de um kit didático experimental para o ensino de resistores, capacitores e circuitos de temporização RC / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Ensino de Física tem sofrido inúmeras transformações nas últimas décadas, discute-se muito sobre a inserção de diferentes recursos didáticos em sala de aula a fim de gerar um ambiente de aprendizagem diferente do tradicional, bem como proporcionar condições de uma aprendizagem efetiva para o aluno. O sistema tradicional do ensino de Física vem perdendo aos poucos a eficácia, o significado e até mesmo o interesse por parte do aluno em buscar conhecimento. O convívio constante com as mídias de maneira inapropriada tem provocado uma imensa perda de tempo, tornando-se um adversário desleal contra o estudo, restando assim pouco tempo para a aprendizagem. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um novo método com uma proposta experimental e investigativa, baseado na teoria de Vygotsky, visando despertar no educando o interesse e a busca pelo saber, uma vez que ele é parte principal do processo, e que a partir de seus conhecimentos prévios é que o professor introduz seu conhecimento, proporcionando melhor interação entre professor e aluno, e também propiciando o desenvolvimento cognitivo e social no ambiente escolar. O kit didático experimental desenvolvido torna-se uma ferramenta de grande valia, que possibilita ao professor trabalhar um método diferenciado onde ele poderá relacionar a parte teórica com a parte prática, possibilitando com o kit trabalhar o conteúdo de resistores e capacitores por completo, de um modo que despertará no aluno um maior interesse. A tecnologia utilizada para o desenvolvimento do kit foi a plataforma de desenvolvimento Arduino que é composta por um microcontrolador e periféricos, devido ao fácil acesso a materiais didáticos disponíveis, possibilitando a fácil reprodução do protótipo futuramente por pessoas com pouco conhecimento na área e por ser uma plataforma open-source. Esse produto desenvolvido vem ao encontro das politicas de inclusão propostas pelos governos, que tem o objetivo de incluir na sociedade pessoas com necessidades educacionais especiais, pensando nisso, essa ideia vem contribuir e dar suporte a alunos com deficiências auditiva ou visual, bem como os demais alunos do ensino regular ou até mesmo superior, que necessitam estudar o conteúdo abordado aqui. / The teaching of physics has undergone numerous transformations in the last decades, much is discussed about the insertion of different didactic resources in the classroom in order to generate a learning environment different from the traditional one, as well as to provide conditions of an effective learning for the student. The traditional system of physics teaching has gradually lost its effectiveness, meaning and even the student's interest in seeking knowledge. The constant conviviality with the media in an inappropriate way has caused an immense loss of time, becoming an unfair opponent against the study, thus leaving little time for learning. In this sense, this work aims to develop a new method with an experimental and investigative proposal, based on Vygotsky's theory, aiming to awaken in the student the interest and the search for knowledge, since it is a main part of the process, and that from their previous knowledge is that the teacher introduces their knowledge, providing better interaction between teacher and student, and also fostering cognitive and social development in the school environment. The developed experimental teaching kit becomes a valuable tool that allows the teacher to work a different method where he can relate the theoretical part to the practical part, allowing the kit to work the contents of resistors and capacitors completely, so that the student will be more interested. The technology used for the development of the kit was the Arduino development platform which is composed of a microcontroller and peripherals, due to the easy access to available didactic material, allowing the easy reproduction of the prototype in the future by people with little knowledge in the area and being a open-source platform. This developed product is in line with the inclusion policies proposed by governments, which aims to include people with special educational needs in society. With this in mind, this idea contributes to and supports students with hearing or visual impairments, as well as other students of regular or even higher education, who need to study the content covered here.

Orientadores: Luiz Carlos Pereira da Silva, Rubén Romero Lázaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SeguraSalas_CresencioSilvio_D.pdf: 13840366 bytes, checksum: 2117cbadc27d0e9ecc44042c7811f3bb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Redes de distribuição de energia elétrica são continuamente expandidas de forma a atender novos consumidores mantendo padrões de qualidade adequados. Pelo lado do consumo, observa-se no decorrer dos últimos anos que as cargas residenciais, comerciais e industriais vêm sofrendo mudanças na forma de onda da corrente drenada da rede, com aumento evidente do conteúdo não-linear. A alocação de capacitores é uma prática largamente utilizada por empresas de distribuição para reduzir as perdas e melhorar o perfil de tensão da rede. No entanto, no atual contexto de operação, os benefícios da instalação de capacitores podem ser perdidos, sendo que a vida útil dos capacitores pode ser reduzida drasticamente devido à amplificação de correntes harmônicas em uma eventual ressonância com a rede. Esta tese apresenta a modelagem e implementação de uma metodologia simples e prática para lidar com a alocação ótima de bancos de capacitores no cenário atual. Esta metodologia calcula índices de ressonância harmônica e os inclui como restrições adicionais no problema de alocação de capacitores. Os índices são formulados de acordo com as recomendações das normas técnicas mais reconhecidas dentro da área de energia elétrica. Outro aspecto investigado nesta tese envolve a alocação simultânea de capacitores nas redes primárias e secundárias, o que se torna possível e viável com a evolução construtiva dos capacitores de baixa tensão, associada à contínua e expressiva queda nos custos de produção desses equipamentos comparados aos capacitores de média tensão / Abstract: Distribution networks are continually expanded in order to supply new customers still keeping restrict power quality requirements. On the other hand, from the customer's side, it has been observed that over the years the current waveforms drawn by residential, commercial and industrial loads are changing their shape, with a clear increase of non-linear components. Capacitor placement is a common practice among utilities for reducing active power losses and improving the voltage profile of the grid. However, on the present operation context, the benefits of installing capacitors can be partially or totally lost, since the lifetime of capacitors can be drastically reduced due to the amplification of harmonic currents during an eventual resonance with the network. This thesis presents models and implementation of a simple and practical methodology for capacitor placement considering the present scenario. This methodology computes resonance indices, which are included as additional constraints on the capacitor placement problem. The formulated indices are consistent with the recommendations of the most important Standards on the area of distribution systems. Another aspect investigated in this thesis is the simultaneous placement of capacitors on primary and secondary networks, which becomes possible and viable with the evolution of low voltage capacitors in terms of manufacturing techniques and materials, associated with a continuous and significant decline of the production costs of these equipments compared to medium voltage capacitors / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago Brito Bezerra.pdf: 3848907 bytes, checksum: 09c5f40ad1ac5ce43a253e0335d491da (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Programmable integrated circuits enable its adjustment after fabrication to fit more than one application within a certain set of applications. A programmable measurement system can be applied to the measurement of different quantities involving a set of sensors with different signal characteristics and employing a single analog-to-digital converter (ADC). The output signal range for each sensor should be adjusted to be as close to the input range of the ADC as possible, to ensure maximum measurement quality. One solution to implement the adjustment on the signal range is the use of a measurement system with programmable conditioning circuit. In this work, it is proposed to design an ADC integrated circuit whose input range is adjusted to the signal level at the output of the sensor in order to avoid amplification stages in a signal conditioning circuit. For this adjustment, the input of the converter should be programmable, making it more compatible with various sensors with different characteristics. The developed ADC also allows the configuration of the converter resolution, enabling the designer to exploit trade-offs between resolution and conversion speed for a given application. The ADC is a switched capacitor integrating converter and it was designed for the AMS 0.35 μm CMOS process. / Circuitos integrados programáveis possibilitam o seu ajuste após a fabricação, para se adequarem a mais de uma aplicação dentro de um conjunto determinado de aplicações. Um sistema de medição programável pode ser aplicado em medições que envolvam um conjunto de sensores com características diferentes de sinais e um conversor analógico-digital. A faixa de sinal em cada sensor deve ser ajustada o mais próximo da faixa de entrada do conversor analógico-digital, para garantir a medição com a faixa completa do sinal. Uma solução para realizar o ajuste da faixa do sinal é o uso de um sistema de medição com circuito de condicionamento programável. Neste trabalho de dissertação, propõe-se o projeto de um conversor analógico-digital em circuito integrado em que a faixa de entrada pode ser ajustada ao nível de sinal na saída do sensor, com a finalidade de evitar estágios de amplificação do sinal em um circuito de condicionamento. Para tal ajuste, a entrada do conversor deverá ser programável, o que o torna mais compatível com diversos sensores com características diferentes. O circuito proposto também possibilita a definição da resolução do conversor o que permite a escolha de compromisso entre resolução e velocidade de conversão, dependendo da aplicação. O conversor A/D é do tipo integrador a capacitores chaveados e foi projetado, em nível de transistor e leiaute, para o processo AMS 0,35 m CMOS.

The reactive power and voltage level control in distribution networks are routine in a power. The customer s voltage levels legislation, allows to the customers with voltage levels out of the limits stipulated by Brazilian Electricity Regulatory Agency receive financial compensation by inadequate service. The coordinated adjust of the equipment, capacitor banks and voltage regulators allocation along the feeders are usual actions to ensure proper voltage levels to the customers. In Brazil, distribution networks are usually large with numerous and long low-voltage circuits. Based on the networks geo-referenced registers, the proposed algorithm uses computational intelligence techniques to optimize voltage levels and reactive power, considering the primary and secondary network distribution. This work provides a tool that will allow the specialist obtain the most cost-effective to simultaneous capacitor banks and voltage regulators allocation, optimizing the primary and secondary voltage levels in distributions networks, minimizing operating costs and losses. / O controle do perfil de tensão nas redes de distribuição é uma tarefa rotineira em distribuidoras de energia. Com uma legislação rígida sobre os níveis de tensão, as unidades consumidoras que estão com o fornecimento fora dos padrões estipulados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) recebem compensação financeira pelo serviço inadequado. O ajuste coordenado dos equipamentos e a alocação de banco de capacitores e reguladores de tensão ao longo dos alimentadores são ações práticas para garantir níveis de tensão adequados aos consumidores. No Brasil, as redes de distribuição são longas com inúmeros circuitos de baixa tensão igualmente extensos. Tendo como base o cadastro georeferenciado das redes, o algoritmo proposto neste trabalho utiliza técnicas de inteligência computacional para otimizar os níveis de tensão e reativos no sistema de distribuição, considerando as redes primárias e secundárias de distribuição. Este trabalho traz uma ferramenta que permitirá ao especialista obter a melhor relação custo-benefício na alocação simultânea de bancos de capacitores e reguladores de tensão, otimizando os níveis de tensão nas redes primárias e secundárias, minimizando custos operacionais e perdas.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T17:01:21Z No. of bitstreams: 1 tatiannaaparecidapereirabeneteli.pdf: 2303302 bytes, checksum: 7520f93bd3dd29d5ac22973e59d474da (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-17T11:06:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tatiannaaparecidapereirabeneteli.pdf: 2303302 bytes, checksum: 7520f93bd3dd29d5ac22973e59d474da (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-17T11:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tatiannaaparecidapereirabeneteli.pdf: 2303302 bytes, checksum: 7520f93bd3dd29d5ac22973e59d474da (MD5) Previous issue date: 2015-08-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe uma metodologia de fluxo de potência ótimo multifásico para a limitação dos desequilíbrios das tensões terminais e das correntes demandadas ou injetadas nas máquinas trifásicas girantes, geradores ou motores, com especial aplicação para os geradores conectados de forma dispersa aos sistemas de distribuição. A modelagem dos equipamentos é baseada no método de injeção de correntes em coordenadas retangulares. A metodologia foi implementada e a ferramenta computacional proposta foi desenvolvida com os softwares Matlab® e Lingo®. Para limitar o desequilíbrio a níveis aceitáveis, determinados pelas normas vigentes e por fabricantes de equipamentos, serão utilizados bancos de capacitores em derivação nos terminais das máquinas e a metodologia será capaz de indicar em quais fases os capacitores devem ser conectados e as suas respectivas potências. São propostas também novas possibilidades de modelagem para máquinas elétricas, abordando inclusive características internas destes equipamentos. Entre essas possibilidades destacam-se modelagem pela especificação de diferença de tensão entre nós (módulo e ângulo) com a possibilidade de representação das impedâncias internas da máquina, modelagem pela especificação do módulo de tensão entre nós e modelagem pelo módulo de tensão e potência ativa com restrições operativas. / This work proposes a multiphase optimal power flow methodology for limiting imbalances of terminal voltages and currents required or injected into three-phase rotating machines, generators or motors, with special application to disperse generators connected to distribution systems. The equipment modelling is based on current injection method in rectangular coordinates. The methodology was implemented and the proposed computational tool was developed with Matlab® and Lingo® softwares. For limiting the imbalance to acceptable levels as determined by current standards and equipment manufacturers, shunt capacitor banks were used in the of the machines terminals. The methodology is be able to indicate in which phase the capacitors must be connected and their respective powers. New possibilities for modeling electrical machines are proposed as were, including addressing internal features of this equipment. Among these possibilities are modeling by specification of voltage difference between nodes (amplitude and angle) with the possibility of representing the internal impedances of the machine, modeling by specification of voltage amplitude between nodes and modeling with voltage amplitude and active power with operating constraints.

Este projeto de pesquisa propõe desenvolver um novo modelo e uma nova abordagem para a resolução do problema da otimização Volt/VAr em redes de distribuição de energia elétrica. A otimização Volt/VAr consiste em, basicamente, determinar os ajustes das variáveis de controle tais como bancos de capacitores chaveados, transformadores com comutação de tap sob carga e reguladores de tensão, de modo a satisfazer, simultaneamente, as restrições de carga e de operação para um dado objetivo operacional. Esse problema, matematicamente, foi formulado como um problema de programação não linear, multiperíodo, e com variáveis contínuas e discretas. Algoritmos de programação não linear foram utilizados com o intuito de aproveitar as vantagens das matrizes altamente esparsas montadas ao longo do método de solução. Para utilizar tais algoritmos, as variáveis discretas são tratadas como contínuas por meio da utilização de funções senoidais que penalizam a função objetivo do problema original enquanto estas não convergirem para algum dos pontos pré-definidos no seu domínio. O caráter multiperíodo do problema, contudo, refere-se à consideração de uma restrição que relaciona os ajustes das variáveis de controle para sucessivos intervalos de tempo na medida em que limita o número de operações de chaveamento desses dispositivos para um período de 24-horas. O estudo fundamenta-se, metodologicamente, em métodos do tipo Primal-Dual Barreira-Logarítmica. Para demonstrar a eficiência do modelo proposto e a robustez dessa abordagem, a partir de dados teóricos obtidos de levantamentos bibliográficos, testes foram realizados em sistemas-teste de 10, 69 e 135 barras, e em um sistema de 442 barras do noroeste do Reino Unido. As implementações computacionais foram feitas nos softwares MATLAB, AIMMS e GAMS, utilizando o solver IPOPT como método de solução. Os resultados mostram que a abordagem proposta para a resolução do problema de programação não linear é eficaz para tratar adequadamente todas as variáveis presentes em problemas de otimização Volt/VAr. / This work proposes a new model and a new approach for solving the Volt / VAr optimization problem in distribution systems. The Volt/VAr optimization consists, basically, to determine the settings of the control variables of switched capacitor banks, on-load tap changer transformers and voltage regulators, in order to satisfy both the load and operational constraints, to a given operational objective. The problem is formulated as a nonlinear programming problem, multiperiod, and with continuous and discrete variables. Nonlinear programming algorithms were used in order to take advantage of the highly sparse matrices built along the solution method. The discrete variables are treated as continuous along the solution method by means of the use of sinusoidal functions that penalize the original objective function while the control variables do not converge to any of the predefined discrete points in its domain. The multiperiod, or dynamic, characteristic of the problem, however, refers to the use of a constraint that relates the settings of the control variables for successive time intervals that limits the control devices switching operations number for a period of 24-hours. The study is based, methodologically, on Primal-Dual Logarithmic Barrier method. To demonstrate the effectiveness of the proposed model and the robustness of this approach, the data were obtained from theoretical literature surveys, and tests were performed on test-systems of 10, 69 and 135 buses, and in a 442 buses located in the Northwest of the United Kingdom. The computational implementation was accomplished in the softwares MATLAB, AIMMS and GAMS, using the IPOPT solver as solution method. The results have shown the approach for solving nonlinear programming problems is effective to appropriate cope with all the variables presented in Volt/VAr optimization problems.

O carbeto de silício (SiC) é um semicondutor com propriedades adequadas para substituir o silício em dispositivos eletrônicos em aplicações que exijam alta potência, alta frequência e/ou alta temperatura. Além disso, é possível crescer termicamente um filme de dióxido de silício (SiO2) sobre o SiC de maneira análoga ao silício. Porém, esses filmes apresentam maior densidade de defeitos eletricamente ativos na região interfacial SiO2/SiC que no caso do SiO2/Si, o que limita a qualidade dos dispositivos formados. Assim, compreender a origem da degradação elétrica e desenvolver métodos para passivar os defeitos na região interfacial SiO2/SiC são importantes passos para o desenvolvimento da tecnologia do SiC. Buscando uma melhor compreensão da natureza dos defeitos presentes na região interfacial SiO2/SiC, a interação de estruturas SiO2/SiC com vapor d’água enriquecido isotopicamente (D2 18O) e a interação com monóxido de carbono (CO), um dos subprodutos da oxidação térmica do SiC, foram investigadas. Observou-se que a interação com CO gera cargas positivas na estrutura e que a incorporação de deutério proveniente da água é fortemente dependente da rota de formação do filme de SiO2. Sabendo que a incorporação de nitrogênio e de fósforo na região interfacial SiO2/SiC são eficientes métodos para reduzir o número de defeitos eletricamente ativos nessa região, investigou-se a incorporação de nitrogênio em estruturas de SiC através de tratamentos térmicos em amônia enriquecida isotopicamente (15NH3) e desenvolveu-se um novo método de incorporação de fósforo, fazendo sua deposição por pulverização catódica (sputtering) Os métodos de incorporação propostos resultaram em maiores quantidades de nitrogênio e de fósforo na região interfacial SiO2/SiC do que os encontrados na literatura, tornando-os promissores candidatos na passivação elétrica do SiC. Além da caracterização físico-química utilizando diferentes técnicas, também foi feita a caracterização elétrica de capacitores Metal-Óxido-Semicondutor (MOS) testando filmes de SiO2 obtidos por sputtering ou por crescimento térmico. Adicionalmente, desenvolveu-se uma rota de síntese de padrões de 18O mais estáveis ao longo do tempo para serem utilizados em análises por reação nuclear. Também foi proposta uma metodologia de quantificação de fósforo via análise por reação nuclear. Dos resultados obtidos neste doutorado, uma melhor compreensão da natureza e da origem dos defeitos presentes na região interfacial SiO2/SiC foi alcançada. Também obteve-se uma melhor compreensão de como os elementos passivadores nitrogênio e fósforo interagem nessa região. / Silicon carbide (SiC) is a semiconductor with adequate properties to substitute silicon in electronic devices in applications that require high power, high frequency, and/or high temperature. Besides, a silicon dioxide (SiO2) film can be thermally grown on SiC in a similar way to that on Si. However, these films present higher density of electrical defects in the SiO2/SiC interfacial region when compared to the SiO2/Si interface, which limits the quality of the fabricated devices. Thus, it is important to understand the origin of the electrical degradation and to develop methods to passivate the defects in the SiO2/SiC interfacial region in order to develop the SiC technology. Aiming at a better understanding of the nature of defects at the SiO2/SiC interfacial region, the interaction of SiO2/SiC structures with water vapor isotopically enriched (D2 18O) and the interaction with carbon monoxide (CO), one of the SiC thermal oxidation by-products, were investigated. It was observed that the interaction with CO generates positive charges in the structure and that the deuterium incorporation from the water vapor is strongly dependent on the formation route of the SiO2 film. Knowing that nitrogen and phosphorous incorporation in the SiO2/SiC interfacial region are efficient methods to reduce the number of electrical defects in this region, the nitrogen incorporation in SiC structures by isotopically enriched ammonia (15NH3) annealings was investigated and a new method to incorporate phosphorous, by sputtering deposition was developed The proposed incorporation methods resulted in higher amounts of nitrogen and phosphorous then those found in literature, making them promising candidates to the electrical passivation of SiC. Besides the physico-chemical characterization using different techniques, the electrical characterization of Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitors was also performed, testing SiO2 films obtained by sputtering deposition or thermally grown. Additionally, a route to synthesize 18O standards for nuclear reaction analyses that are more stable over time was developed. Besides, a methodology to quantify phosphorous by nuclear reaction analysis was proposed. From the results obtained in this PhD thesis, a better understanding of the nature and the origin of defects present in the SiO2/SiC interfacial region was obtained, as well as a better understanding on how the passivating elements nitrogen and phosphorous interact in this region.