Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents a contribution to the study of PWM sinusoidal inverters. It is presented some voltage output control techniques highlighting the advantages and disadvantages. One technique using two feedback loops and compensation by proportional integral compensators, besides showing a natural short circuit protection, is implemented and evaluated by studies, simulations and also experimentally. The design of constituent elements, the signal conditioning and the control firmware are shown, besides the mathematical modeling of the transfer functions for the controller. A prototype of a monophasic voltage inverter is assembled and its controller is implemented in a digital signal processor of 16 bits, fixed point, 40 MIPS, a DSPIC33FJ128MC706. The performance of the respective controller is analyzed with experimental results for the inverter supplying a linear and non linear load. / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de inversores de tensão PWM senoidais. São apresentadas algumas técnicas de controle da tensão de saída destacando vantagens e desvantagens. Uma técnica baseada em duas malhas de realimentação e compensação por meio de compensadores proporcional integral, além de possuir uma proteção natural contra curto circuito, é implementada e avaliada através de estudos, de simulação e também experimentalmente. O projeto dos elementos constituintes, o condicionamento de sinais e o firmware de controle são mostrados, além da modelagem matemática das funções que regem o controle. É construído um protótipo de um inversor monofásico de tensão cujo controlador digital é implementado em um processador de sinais de 16 bits, ponto fixo, 40 MIPS DSPIC33FJ128MC706. O desempenho do respectivo controlador é analisado através dos resultados experimentais para o inversor com carga linear e não linear. / Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Electrical energy generation with photovoltaic cells is being more utilized. Not only on large scale systems, but also in small ones connected to the grid. Parallel operating with the great generators from power companies, in a non-centralized way of operation, supplying low power, installed in houses, commerce establishments, industry, with the goal to minimize the loss in transmission, for being installed at the same consumption place. This work presents a FPGA device controller of a four transistor flyback inverter for maximum power point in photovoltaic systems. Despite this system has low power it contributes to search simple and low cost alternatives for generating of electrical power in a decentralized manner, which does not use battery banks connected parallel to network of energy near to consumers. / Geração de energia elétrica a partir de painéis fotovoltaicos vem sendo cada vez mais utilizada, não somente em sistemas fotovoltaicos de grande porte, como também em pequenos sistemas conectados a rede CA. Interligada paralelamente aos grandes geradores da concessionária de energia de forma descentralizada em sistemas de pequeno porte e baixas potências, instalados em residências, estabelecimentos comerciais, indústria, com o objetivo de minimizar perdas por transmissão por estarem instalados nos próprios locais. Este trabalho apresenta um controle num dispositivo FPGA de um inversor flyback a quatro transistores para máxima potência em sistemas fotovoltaicos. Apesar da baixa potência este contribui para a busca de alternativas simples e de baixo custo para geração de energia elétrica de forma descentralizada, não utilizando bancos de bateria conectados paralelamente a rede de energia próxima aos consumidores. / Mestre em Ciências

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_SergioPires_M.pdf: 2753814 bytes, checksum: 4e94e3c8b75144bb509d505233b11dcb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho aborda a implementação de um filtro ativo de potência utilizando um inversor mul­tinível com topologia em cascata assimétrica. Justificativas para utilização de estruturas multiníveis são discutidas. O sistema de controle utilizado garante um fornecimento nulo de potência ativa pelo filtro ativo e que a corrente fornecida pela fonte de alimentação tenha a mesma forma de onda da tensão de alimentação. Com isso, o fator de potência visto pela fonte é próximo de seu valor unitário e a fonte fornece apenas potência ativa à carga. Resultados de simulações e experimentais validam o esquema adotado. Também é descreva uma proposta para se realizar o controle das tensões CC da topologia em cascata assimétrica. Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Inversor Multinível, Qualidade da Energia Elétrica, Fil­tro Ativo de Potência, Controle Digital / Abstract: This work regards a shunt active power filter implementation using an asymmetrical cascaded multilevel convel1er. Reasons for using multilevel structures are discussed. The system control gua­rantees that the active power filter does not supply active power and the source current has the same waveform of the source voltage. Consequently, the power factor from the source side is almost one and the source only supplies active power to the load. Simulation and experimental results validate the applied scheme. A proposal for controlling the DC voltages from the asymmetrical cascaded topology is also described. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:48:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_GeomarMachado_D.pdf: 4129472 bytes, checksum: 7290e97be14c6528a200531ef75ad6b8 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A conexão de fontes de geração distribuída com' a rede geralmente necessita de um conversor eletrônico para processar a energia gerada localmente e injetá-la na rede. Este trabalho apresenta um sistema de geração distribuída para baixas potências, composto por uma fonte primária em CC, como uma Célula a Combustível. Um conversor elevador boost conecta a fonte primária a um inversor trifásico comutado em baixa freqüência que injeta a energia na rede e garante a sua qualidade. Um circuito auxiliar é agregado à topologia do inversor com a finalidade de reduzir a distorção de sua tensão de saída, dessa forma melhorando a forma de onda da corrente. A estratégia de controle empregada permite um desempenho seguro mesmo com as flutuações na energia gerada. As principais vantagens desta proposta são a minimização das perdas de chaveamento (ou seja, alto rendimento) e a eliminação de IEM (o que evita o uso de filtros de altas freqüências comuns nos conversores chaveados em alta freqüência). Os procedimentos de projeto são estabelecidos com vistas à redução do volume dos elementos empregados no circuito, buscando uma densidade de potência mais alta. Um protótipo de 1300 V A é implementado e testado. Os resultados obtidos confirmam a análise teórica / Abstract: The connection of distributed power sources with the utility grid generally needs an electronic power converter for processing the locally generated power and injecting current into the system. This work presents a system intended to low-power distributed generation composed by a DC primary source, as a fuel cell. A boost converter connects the supply to an inverter, composed by a three-phase one using low-frequency commutation, which injects the power into the grid and guarantees the AC power quality. An auxiliary circuit is added to the inverter topology in order to reduce the output voltage distortion, thus improving the current waveform. The employed control strategy allows a secure performance even if there are fluctuations in the generated power. The main advantages of this approach are the minimization of the switching losses (i.e. high efficiency) and the elimination of the EMI (which avoids high-frequency filters necessary in high-frequency commutation inverters). Design procedures are established permiting to reduce the volume of the elements, seeking a high power density. A 1300 V A converter prototype is implemented and tested. The obtained results confirm the theoretical analysis / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Esta dissertação apresenta a modelagem matemática de um giroscópio de controle de momento (CMG) e aplica técnicas de controle digital para o controle de atitude dessa planta. CMGs são atuadores importantes para o controle de atitude de corpos no espaço, tais como satélites e veículos espaciais. Desenvolve-se a modelagem da planta por meio da mecânica Lagrangiana e estudam-se técnicas específicas de controle PID (proporcional-integral-derivativo) e LQR (linear-quadratic regulator ) digitais para aplicação em sistemas com a planta nas configurações desacoplada e acopladas de fase mínima e não-mínima. Realizam-se ensaios via simulação, com o modelo não-linear da planta, bem como via experimentos práticos, com o sistema real, para validar os controladores projetados. Com isso, obtêm-se resultados positivos com ambas as técnicas estudadas, com exceção ao caso acoplado de fase não-mínima, para o qual uma das técnicas não foi capaz de controlar a atitude da planta. / This dissertation presents the mathematical modeling of a control moment gyroscope (CMG) and applies digital control techniques for its attitude control. CMGs are important actuators for bodies attitude control in the space, such as satellites and space vehicles. The system modeling is developed with the Lagrangian mechanics and a digital proportionalintegral- derivative (PID) and a digital linear-quadratic regulator (LQR) control techniques are studied and applied to a decoupled system and coupled systems with minimum and non-minimum phases. Simulation tests with the non-linear plant model and experimental tests with the real plant are done in order to validate the control techniques. Then, positive results are reached with both studied techniques, excepting in the coupled system with non-minimum phase, in which one technique was not able to control it.

Orientador: Jose Raimundo de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T06:03:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delai_AndreLuiz_M.pdf: 1492988 bytes, checksum: 31f63c43dc3e2cd453b8182ce82bc542 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O uso de técnicas evolutivas empregando algoritmos genéticos na obtenção de projetos de circuitos eletrônicos analógicos e digitais já é fato e vem sendo estudado a alguns anos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi o de implementar em hardware reconfigurável a proposta de um controlador para pendulo não-linear amortecido, obtido através de técnicas de Hardware Evolutivo. Para desenvolver um modelo físico baseado no modelo teórico (simulado) foram utilizadas tecnologias tais como a dos Field Programable Gate Arrays (FPGAs) e também a linguagem de descrição de hardware VHSIC Hardware Description Language (VHDL), dentre outros recursos. / Abstract: The use of genetic algorithms using evolutionary techniques in obtaining projects of analogue and digital electronic circuits is already fact and have been studied for some years. In this context, the objective of this work was the implementation in reconfigurable hardware of a driver for non-linear damped pendulum, obtained through Evolvable Hardware approach. Technologies such as the Field Programable Gate Arrays (FPGA's) and VHDL were used to develop a physical model based on the theoretical model(simulated), among other resources. / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-12T19:03:04Z No. of bitstreams: 1 pedrodeassissobreirajunior.pdf: 1664123 bytes, checksum: ae5400f0030a2d345dee7ce28cd98b69 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-13T12:50:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrodeassissobreirajunior.pdf: 1664123 bytes, checksum: ae5400f0030a2d345dee7ce28cd98b69 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T12:50:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrodeassissobreirajunior.pdf: 1664123 bytes, checksum: ae5400f0030a2d345dee7ce28cd98b69 (MD5) Previous issue date: 2011-09-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta o estudo e avaliação experimental do controle de uma topologia de conversor CC-CC boost entrelaçado aplicado em sistemas de geração solar fotovoltaica. A análise comparativa das duas principais técnicas de rastreamento de máxima potência possibilitou elucidar se o método de controle por tensão ou corrente terminal do painel solar fotovoltaico apresentam diferença significativa na eficiência do processo de conversão de energia solar em eletricidade. A estrutura de conversor elevador de tensão entrelaçado possibilita mitigar o efeito do sombreamento parcial em arranjos fotovoltaicos, reduzir o dimensionamento dos elementos passivos e prover rápida resposta transitória. Resultados de simulação e experimentais usando um Controlador Digital de Sinais comprovam o potencial da estrutura estudada para o condicionamento de energia em arranjos solares fotovoltaicos. / This work presents the study and experimental evaluation of the control of an interleaved boost DC-DC converter topology used in solar photovoltaic generation systems. The comparative analysis of two major techniques for tracking maximum power point allowed to elucidate whether the method of control by terminal photovoltaic voltage or current show significant difference in the efficiency of converting solar energy into electricity. The boost interleaved converter allows mitigating the effect of partial shading on photovoltaic arrays, reducing sizing of passive elements and providing fast transient response. Simulation and experimental results using a Digital Signal Controller demonstrate the potential of the studied structure for power conditioning in photovoltaic solar arrays.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Espindola_MarcosFernando_M.pdf: 5114547 bytes, checksum: 1601ee84cd6d17c671ba644a288c398d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Apresenta-se a implementação de um inversor trifásico de tensão a três níveis para ser utilizado no controle de velocidade de um motor síncrono trifásico a imãs permanentes usando o método de controle vetorial. Realizou-se o estudo, projeto e construção de um inversor de tensão a três níveis com neutro grampeado ou inversor NPC neutral point clamped. Utilizou-se modulação em largura de pulsos por vetores espaciais no controle vetorial de velocidade do motor. Foram realizadas simulações do sistema proposto usando os aplicativos computacionais Matlab/Simulink e PSIM. Realizou-se em seguida uma montagem experimental constituída de um motor síncrono a imãs permanentes de 0,75 kW acoplado a um freio eletromagnético que lhe serviu de carga mecânica. O sistema motor e carga foi acionado pelo inversor com modulação em largura de pulsos por vetores espaciais e os resultados obtidos do controle de velocidade realizado, incluindo reversão de velocidade e frenação do motor, são apresentados no trabalho. Comparou-se também o desempenho de um inversor a três níveis usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais com o desempenho de um inversor a dois níveis usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais na alimentação de uma carga resistiva. Resultados de simulação e resultados experimentais são apresentados. Neste trabalho realizou-se uma comparação qualitativa entre o uso do inversor a dois níveis e do inversor a três níveis que mostra em que situações é conveniente utilizar o inversor a três níveis / Abstract: It is presented the implementation of a three phase three level voltage inverter to be used in the speed control of a three phase permanent magnet synchronous motor using the vector control method. To achieve this goal, it was carried out the study, design and construction of a three level neutral point clamped voltage inverter or NPC inverter. For the control of the motor it was used a space vector modulation. The proposed system was simulated using Matlab/Simulink and PSIM softwares. It was carried out an experimental assembly consisting of a 0.75 kW permanent magnet synchronous motor coupled to an electromagnetic brake as a mechanical load. The motor and load system were triggered by the inverter with space vector modulation. The results of the speed control, including reversal of speed and motor breaking, are presented in the study. The performance of a three level inverter using space vector modulation is compared to the performance of a two level inverter using space vector modulation feeding a resistive load. The simulation and experimental results are presented. In this work a qualitative comparison between the two level inverter and three level inverter was done showing in wich situations it is better to use the three level inverter / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Oseas Valente de Avilez Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bordon_MarioEduardo_D.pdf: 1470672 bytes, checksum: e05feebeca9a1ab481716d9a42b1a8f5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um controlador digital simples e eficiente, utilizando conceitos de lógica nebulosa, aplicado no acionamento de um motor de indução trifásico. Trata-se de um trabalho de engenharia aplicada, que apresenta o projeto de um controlador nebuloso de arquitetura simplificada, que emprega uma estrutura padronizada para representação das funções de pertinência e permite efetuar a ponderação dos termos lingüísticos. Para avaliar o desempenho deste controlador, foi implementado um sistema para acionamento do motor de indução, com freqüência de operação controlada e limitação de corrente, capaz de gerar em tempo real, um perfil de freqüência adequado, sempre que um novo valor para freqüência de operação seja estabelecido. No projeto deste controlador, optou-se pela utilização de um sistema digital de baixo custo, baseado em microcontroladores de 8 bits, mesmo assim, os resultados obtidos superaram as expectativas, comprovando a viabilidade operacional deste controlador nebuloso de arquitetura simplificada, para acionamento do motor de indução, evitando que a corrente ultrapasse o limite estipulado e impedindo o desligamento desnecessário do sistema / Abstract: This work presents a new approach of a simple and efficient digital controller, which uses the fuzzy logic concepts to drive a three-phase induction motor in a practical engineering application. In order to represent the membership functions and carry out the weighting up of linguistic terms a custom structure was used in the fuzzy logic controller. The performance evaluation of the digital controller was verified using a new strategy of induction motor drive for speed control and input current restriction. This fuzzy logic controller with simplified architecture applied in a real time speed control assures the current restriction and the normal operation of the induction motor. The control strategy operates in closed loop and has a dynamic gain adjustment that provides the soft start requirements. The closed loop frequency control allows to adjust the desired value of the rotation frequency, while the closed loop current control assures that current doesn't cross the limit stipulated for motor drive. The versatility of this digital controller based on low cost 8 bits microcontrollers can be verified from the results presented. The accuracy and time response could be compared to the other conventional systems using scalar or vector techniques / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-07T18:22:40Z No. of bitstreams: 1 milenafariapinto.pdf: 3767169 bytes, checksum: 1c057d68b3cee498c456fe7c7610b2c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T16:53:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 milenafariapinto.pdf: 3767169 bytes, checksum: 1c057d68b3cee498c456fe7c7610b2c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T16:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 milenafariapinto.pdf: 3767169 bytes, checksum: 1c057d68b3cee498c456fe7c7610b2c2 (MD5) Previous issue date: 2015-06-22 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho propõe um sistema eletrônico que permite gerenciar, monitorar parâmetros e controlar de forma descentralizada um conjunto de luminárias à LED pertencentes a um sistema de iluminação pública. Estes parâmetros incluem nível de iluminação, consumo de energia, detecção da presença de pedestres, problemas na própria luminária e monitoração de variáveis ambientais como temperatura e umidade. Adicionalmente, o mesmo sistema é capaz também de detectar falhas na rede elétrica, permitindo monitorar e gerenciar os parâmetros de qualidade de rede de uma forma global. Basicamente, o sistema pode ser dividido em três partes. A primeira parte consiste de um módulo inteligente, chamado neste trabalho por SM, que é conectado a uma determinada luminária e à rede elétrica, sendo assim responsável por medir tanto os parâmetros provindos da luminária quanto da rede elétrica. Na segunda parte encontra-se o módulo controlador (CM) que possui a finalidade de coordenar as informações oriundas dos módulos inteligentes instalados nas luminárias, armazenando e posteriormente enviando os dados para um sistema supervisório. Além disso, o mesmo possui sensores de temperatura e umidade para prover informações sobre as condições climáticas, objetivando confiabilidade nos dados medidos pelos sensores dos módulos inteligentes. O sistema supervisório (SS) consiste da etapa final deste sistema proposto, o qual é responsável por salvar os dados obtidos em um certo período de tempo, analisar e monitorar possíveis falhas e enviar comandos para cada CM e/ou um respectivo SM. Com a finalidade de avaliar experimentalmente o sistema proposto neste trabalho, foram realizados experimentos para demonstrar tanto as funcionalidades do módulo bem como da avaliação dos algoritmos de processamento de sinais propostos, e obtendo ao final projeções econômicas para o protótipo. Os resultados obtidos mostraram eficiência, flexibilidade e interoperabilidade do sistema proposto. / The present paper proposes a system to manage, control and monitor a group of LED luminaires of a street lighting system, being able to control the light intensity of the luminaire and monitoring the power consumption, detection of pedestrians, fault conditions, environmental parameters such as temperature and humidity. Additionally, the system contains a voltage sensor coupled to the grid in order to monitor and manage the power quality parameters. Basically, the system can be divided in three essential parts. The first one regards the smart module, called in this work as SM, which has the responsibility to sensing the parameters stemming from power grid as well as luminaire. The second part is the control module (CM), which has the aim to coordinate the data received from each smart module, storing and subsequently sending the data to the supervisory system. Besides, the control module also has temperature and humidity sensors in order to check and register environmental conditions, providing, in this way, reliability of the measured data. The supervisory system (SS) consists of the final part of the proposed system and it is responsible to save the data in a local memory, to analyze and to monitor problems or even possible faults and sending commands to each CM and/or a respective SM. With the aim to evaluate the proposed system, it was performed experiments to demonstrate the system operation as well as the quality analysis capability. Due to the energy savings potential provided by the technology, it was also studied the economic feasibility of the prototype, aiming a future commercial product. The results have shown that the proposed system is scalable, flexible and efficient.