Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-28T04:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344669.pdf: 11650086 bytes, checksum: 16d239a2628e7b324df5e263d33a100c (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho apresentam-se algumas propostas de estruturas conversoras com potencial aplicação como Solid State Transformer (SST), ou Transformadores de Estado Sólido (em português) para microrredes cc e/ou ca. As estruturas possuem como características comuns a utilização de transformadores (o que garante isolação galvânica e fácil adequação de tensão entre cargas e fontes) e a capacidade de modularidade. Algumas estruturas propostas também apresentam a capacidade de acomodar sistemas de acumulação de energia, o que favorece sua utilização também como UPS ou como SST que auxiliam o black-start do sistema a que estão conectados.Inicialmente é apresentada uma revisão das principais topologias de SST encontradas na literatura que possuem isolação galvânica. Após, faz-se uma generalização matemática do conversor Multi Active-bridge (MAB) monofásico, propondo-se uma nova metodologia para controle da tensão nas portas de conversores pertencentes a essa família. Prosseguindo, apresenta-se uma nova família de conversores cc-cc derivados de conversor Dual Active Bridge (DAB) e Triple Active Bridge (TAB), ambos já bastante conhecidos na literatura. Essa família proposta apresenta a capacidade de poder interligar redes cc-cc bipolares e monopolares e/ou fornecerem dois níveis de tensão diferentes às cargas conectadas em suas saídas. Dentro dessa família, é estudado, simulado e testado de forma experimental o conversor denominado de DAB+DAB. Após, é proposta uma nova família de conversores ca-ca com link magnético de alta frequência. Esses conversores, encaixados na categoria Tipo A de SST, também são derivados dos conversores da família MAB. Em particular, apresenta-se o conversor DAB ca-ca com ponto médio. Este conversor é um DAB ca-ca, porém, devido ao ponto médio no transformador possui quatro portas, nas quais podem ser conectadas cargas ou fontes. Apesar de possuir o dobro de portas do DAB convencional, a tensão na carga é controlada usando apenas uma única variável de controle. Também é analisado e testado experimentalmente o DAB ca-ca misto. Os resultados obtidos em bancada corroboram as análises teóricas. Finalizando o trabalho, são propostas duas arquiteturas conversoras que se enquadram na categoria tipo D de SST. Essas estruturas possuem link magnético de alta frequência. O atrativo dessas estruturas são sua capacidade de interligar redes ca-ca monofásicas e/ou trifásicas e terem a capacidade de acomodar sistemas de acumulação de energia. Destaca-se também que a interligação do link magnético da arquitetura chamada de D1 possibilita o fornecimento de potência às cargas ligadas nas portas, mesmo se uma das fontes falhar. A estrutura tipo D1 é simulada, destacando também sua capacidade de quase equalizar as correntes de entrada quando alimentando cargas desequilibradas.<br> / Abstract : This work present converter structures with the potential to be used as Solid-State Transformers applied in dc or ac microgrids. These structures possess common features to transformers e.g. galvanic isolation and voltage adaptation (making easy the voltage adequacy between sources and loads), besides it presents modularity. Some of the depicted structures are also able to accommodate energy storage systems, which favors its utilization as an UPS or as black-start support systems, when interfaced with the electric gird.Initially, a literature review of the main topologies with galvanic isolation is presented. After that, a mathematical generalization of the single phase MAB is performed and a new port-voltage control methodology is proposed. A new family of converters derived from the well-known DAB (Dual Active Bridge) and TAB (Tripple Active Bridge) is presented. The proposed family can be employed to interconnect unipolar to bipolar grids or to provide two different voltage levels to its output loads. Within this family, the converter herein named as DAB+DAB is studied, simulated and experimentally tested. Then a new ac-ac converter family is proposed. This family can be classified as type A SST?s and are derived from the MAB as well. Particularly, the ac-ac DAB with midpoint connection is depicted. This converter is an ac version of the DAB, however due to it midpoint connection it presents four ports in which sources or loads can be connected. Despite of having twice as many ports than a conventional DAB, the load voltage is controlled using only one control variable. Moreover, the ac-ac DAB mixed is also analyzed and experimentally tested. All results confirm the theoretical analysis.Finalizing the present work, two more type D architectures are proposed. These architectures have high-frequency magnetic links and stand-out by its ability to interconnect single or three-phase ac-ac grids and interface energy storage systems.It is also worth mentioning the magnetic link herein named as D1, which allows power to be delivered to the load even if one phase of the systems is missing. Besides that, it has the capacity of almost equalize the input currents when supplying unbalanced loads.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-01-03T11:18:02Z No. of bitstreams: 1 2012_EveraldoNonatoConceicao.pdf: 6088305 bytes, checksum: 737c0f603537010aff08a12834b622db (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2013-03-01T13:42:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_EveraldoNonatoConceicao.pdf: 6088305 bytes, checksum: 737c0f603537010aff08a12834b622db (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-01T13:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_EveraldoNonatoConceicao.pdf: 6088305 bytes, checksum: 737c0f603537010aff08a12834b622db (MD5) / Neste trabalho é desenvolvido e implementado modelos de dispositivos usados na proteção de sobrecorrente de redes de distribuição como: religadores, seccionalizadores, fusíveis, relés digitais e transformadores de corrente. Nesse sentido realiza-se uma revisão teórica abordando a proteção de sobrecorrente da rede de distribuição, com foco nos ajustes, coordenação, e teoria de relé digital. Apresenta-se um memorial de cálculo de dimensionamento dos elementos de proteção de acordo com os parâmetros elétricos e físicos da rede de distribuição. A implementação computacional foi elaborada utilizando como ferramenta de trabalho o ATP (Alternative Transients Program) em conjunto com a MODELS para simular, modelar, visualizar o comportamento da proteção por sobrecorrente da rede de distribuição. Realizam-se inúmeros testes de curtos-circuitos (monofásicos, bifásicos, trifásicos) em vários pontos da rede de distribuição para validar os modelos desenvolvidos e verificar o desempenho da proteção por sobrecorrente. São avaliados os curtos-circuitos, os ajustes e a coordenação que podem afetar na atuação da proteção do sistema. Os resultados mostraram que se pode fazer, de modo satisfatório, consistente, a proteção de uma rede de distribuição com o uso da modelagem e simulação utilizando software ATP/MODELS. O estudo desenvolvido neste trabalho pode contribuir na solução de problemas de ajustes, coordenação e análise do comportamento da rede de distribuição na presença de falta provocada por uma sobrecorrente. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work develops and implements models for overcurrent protection devices such as recloser, sectionalizers, digital relays, fuses and current transformers. A literature review on overcurrent protection of electric distribution networks is carried out, focusing on settings, coordination and digital relay theory. Based on electric and physical parameters of such networks, we present a memorial sizing calculation of protection devices. As for tools, we used the ATP (Alternative Transients Program) and its MODELS interface in order to model, simulate and visualize the behavior of the overcurrent protection mechanism applied to distribution networks. Aiming to validate the developed models and evaluate the performance of the overcurrent protection system, we analyze a wide variety of faults in a distribution network. Specifically, we evaluated short circuit conditions, proper settings and coordination that can affect the operation of system protection. The obtained results show that it is possible to consistently evaluate the performance of distribution network protection by using the ATP/MODELS application. In summary, the contributions in this work will be useful in adjusting, coordinating and evaluating the behavior of the electric distribution network under fault due to overcurrent.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Elétrica, Faculdade de Tecnologia, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-03-14T11:37:03Z No. of bitstreams: 1 2013_KarlaAntunesTavares.pdf: 3728993 bytes, checksum: 2b32c9449cb028c961026b0ba9b0335a (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-19T13:28:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_KarlaAntunesTavares.pdf: 3728993 bytes, checksum: 2b32c9449cb028c961026b0ba9b0335a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-19T13:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_KarlaAntunesTavares.pdf: 3728993 bytes, checksum: 2b32c9449cb028c961026b0ba9b0335a (MD5) / Este trabalho tem por objetivo apresentar a modelagem e simulação de um relé numérico microprocessado para proteção de transformadores de potência. Foram implementadas as funções de proteção diferencial percentual de fase (87T), de sequência negativa (87Q) e de falta à terra restrita (REF). Para tanto, utiliza-se o software ATP, através de sua interface ATPDraw, sendo o relé implementado no ambiente MODELS. A validação do modelo foi feita para um sistema elétrico de potência simplificado, cujos parâmetros foram obtidos a partir de dados dos componentes de um sistema real. Os resultados mostram as vantagens da utilização desse tipo de modelagem, uma vez que ela permite a realização da chamada simulação em malha fechada, por meio da qual é possível avaliar o comportamento do sistema de potência frente à operação da sua proteção, bem como o da proteção frente as mais diversas situações de operação às quais um sistema de potência pode ser submetido. Além disso, também são observadas as vantagens de se utilizar de forma combinada as três funções de proteção implementadas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work aims to present the modeling and simulation of a numerical relay for protection of power transformers. It was implemented the phase percentage differential function (87T), negative sequence (87Q) and restricted earth fault (REF). In order to do so, the software ATP was used, through its interface ATPDraw, and the relay was implemented using the MODELS language. The model validation was carried out for a simplified electric power system, whose parameters were obtained from data of the components of a real system. The results reveal the advantages of using this type of modeling, since it provides a closed loop simulation, thereby one can evaluate the behavior of the power system against the protection operation, as well as the protection performance for the different power systems operational conditions. Moreover, one can see the advantages of using the three protection functions implemented together.

Assumindo elétrons e buracos se movimentando em suas bandas próprias e centros de recombinação independente para ambos, Hughes e Sokel calcularam as características e distribuição de cargas para o oxido de chumbo (PbO) quando este se encontra sob radiação. O cálculo também inclui a corrente de difusão e segundo os autores, esta possui um importante papel em muitos aspectos. Neste trabalho a característica para o PbO foi recalculado sem considerar a contribuição da corrente de difusão e essencialmente foi obtido o mesmo resultado. Foram desenvolvidos aproximações para baixo e alto campo. Em seguida, foram assumidos iguais parâmetros para ambos portadores (isto é, iguais mobilidades, tempos de captura, coeficientes de recombinação e densidades de centros de captura) e obtido as características para 18 combinações de três conjuntos de parâmetros convenientemente definidos. Aproximações de campo baixo e campo alto foram também derivadas para este caso / Assuming electron and hole bands and independent recombination centers or both carriers, Hughes and Sokel calculated the characteristics and charge distributions for lead oxide PbO under irradiation. The calculation also included the diffusion current and it was asserted that such a current was important in some aspects. In this work the characteristic for PbO was recalculated without the diffusion component and essentially the same result was obtained. Side this; approximations were derived for low and high fields. Next, assuming equal parameters for both carriers (that is, equal mobilities, trapping times, recombination rates and density of trap), characteristics were obtained for 18 combinations of three conveniently defined set of parameters. Low and high field approximation were also derived for this case

Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-12T14:38:58Z No. of bitstreams: 2 rodrigo azevedo_dissertacao.pdf: 8448244 bytes, checksum: 60c9cdab9351da5b6bf024efdee3d97b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 rodrigo azevedo_dissertacao.pdf: 8448244 bytes, checksum: 60c9cdab9351da5b6bf024efdee3d97b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq / Devido à crescente importância da nanotecnologia nos dias de hoje, muito se tem pesquisado sobre suas aplicações nas mais diversas áreas. A substituição dos componentes microeletrônicos comuns por outros ainda mais compactos é um exemplo prático de sua possível aplicação. Em escala nanométrica, os efeitos quânticos de interação entre os componentes aumenta a complexidade da obtenção de alternativas viáveis aos dispositivos microeletrônicos comumente utilizados. Tem-se estudado muito ao longo dos últimos anos as propriedades de transporte de cargas através de várias moléculas orgânicas individuais isoladas, ou acopladas a meios que não correspondem a situações reais aplicadas. O objetivo dessa dissertação é o estudo da estrutura eletrônica de componentes individuais a saber, um fio nanoscópico e uma molécula estendida, de forma a elucidar os possíveis efeitos de interação entre ambos, e de buscar alternativas na modelagem de sistemas mais próximos da realidade. Ao utilizar ferramentas de análise baseadas em projetores, e matematicamente mais consistentes e rigorosas, observamos que, apesar dos efeitos quânticos de interação entre um eletrodo e uma molécula orgânica não poderem ser desprezados, dentro de um limite razoável, é possível separar as características do fio nanoscópico de modo a melhor estudar seus efeitos na molécula orgânica a ele acoplada.

Orientador: Sigmar M. Deckmann / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T12:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JorgeEdwinBenavides_M.pdf: 2541771 bytes, checksum: 45643eb29bfb34374f775c1ac766d45b (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: O objetivo deste trabalho é contribuir para a redução do problema das flutuações de tensão, responsáveis pelo efeito de cintilação luminosa. A solução consiste no controle rápido do fluxo de potência reativa, utilizando um compensador estático baseado em reator controlado por tiristores (RCT). São propostos e desenvolvidos dois esquemas de controle, direto e realimentado, sendo possível também combinar as vantagens de ambos, mediante o controle híbrido são processados em forma discreta no tempo, os sinais de tensão, corrente e ângulo, obtidos de uma carga variável. Com a implementação de um equipamento experimental foram obtidos resultados que permitem concluir que os critérios estabelecidos e os métodos utilizados são apropriados para a redução eficiente das flutuações de tensão. / Abstract: The goal of this work is to contribute for the reduction of the voltage fluctuation problem producing lamp-flicker. The solution is obtained by a fast control of reactive power flow, using thyristor controlled reactor based static compensators. Both, feedback and feedforward control schemes are proposed, and through hybrid control is it possible to take advantage of the two control methods. Voltage, current and angle information of a variable load perturbation are processed in a discrete time way. With the experimental equipment implementation, results where obtained showing that the adopted criteria and the used methods lead to a suitable voltage fluctuation reduction. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Este trabalho apresentou a análise e a implementação prática do conversor CC-CC trifásico série ressonante operando no modo ZCS. A estrutura deste conversor foi modificada a fim de gerar um barramento CC isolado em alta frequência com tensões simetricamente divididas. Com base na teoria de retificadores multipulsos, a ponte de Graetz do estágio de saída do conversor CC-CC foi substituída por dois retificadores trifásicos, em ponte completa, conectados em série. O transformador isolador também necessitou de alterações, no sentido de alimentar isoladamente esses retificadores, conferindo independência ao funcionamento dos mesmos. Com isso, conseguiu-se grampear cada uma das saídas dos retificadores em uma tensão proporcional a tensão de alimentação do conversor, sem o uso de controladores. Nesse aspecto, o objetivo de gerar um barramento simétrico, propício à alimentação de inversores multiníveis do tipo NPC foi plenamente satisfeito. Demonstrou-se que a estratégia de geração de um barramento com tensões simetricamente divididas pode ser estendida a inversores com mais do que três níveis, caso do NPC. Todos os resultados teóricos foram confirmados através da implementação de um protótipo de 2 kW que atingiu um rendimento superior a 95%. / This work presents the analysis and practical implementation of the three-phase resonant series CC-CC converter operating in ZCS mode. The structure of this converter has been modified in order to generate a DC bus insulated at high frequency with symmetrically divided voltages. Based on the theory of multipulse rectifiers, the Graetz bridge of the output stage of the DC-DC converter has been replaced by two full-bridge three-phase rectifiers connected in series. The isolating transformer also needed changes, in the sense of feeding these rectifiers in isolation, giving independence to the operation of the same. As a result, each of the rectifier outputs was stapled to a voltage proportional to the drive voltage, without the use of controllers. In this respect, the objective of generating a symmetrical bus, suitable for feeding NPC multilevel inverters, was fully satisfied. It has been shown that the strategy of generating a bus with symmetrically divided voltages can be extended to inverters with more than three levels, in the case of the NPC. All theoretical results were confirmed by the implementation of a 2 kW prototype that achieved an efficiency of over 95%.

A presente dissertação tem como objetivo principal propor um conversor bridgeless SEPIC trifásico com elevado fator de potência, baseado em um conversor monofásico apresentado em Costa (2015). Como objetivo secundário e a fim de assimilar o funcionamento do conversor, é estudado o conversor monofásico e então é proposta uma modulação alternativa para comando dos transistores. Outro objetivo secundário é a aplicação do retificador proposto em um sistema de aerogerador de pequeno porte (AGPP), a fim de que este conversor possa processar a energia elétrica gerada sendo proposta também uma metodologia de controle de maximização da potência gerada (MPPT). No desenvolvimento do retificador monofásico é apresentada a análise teórica com cada modulação e posterior equacionamento. Posteriormente, são mostrados os resultados de simulação e experimentais para as duas modulações, podendo-se comparar rendimento, THD e fator de potência. As condições nominais para o conversor monofásico são: tensão eficaz de entrada de 220 V, tensão de saída de 200 V, frequência de comutação de 50 kHz e potência de saída de 500 W. Contextualizando a aplicação do retificador trifásico, é apresentado o funcionamento de um sistema de geração eólica, onde primeiramente tem-se uma introdução dos principais conceitos de energia eólica, seguido de um panorama do aproveitamento da energia eólica no mundo e no Brasil. Em seguida pode-se ver o funcionamento dos sistemas eólicos, apresentando as turbinas e geradores utilizados. Então, propõe-se um modelo, baseado em um retificador trifásico bridgeless SEPIC PFC em MCD processando a energia proveniente do aerogerador. O conversor proposto é então simulado e implementado, utilizando o método MPPT para controlá-lo, a fim de comprovar o modelo e a teoria proposta. As especificações para o conversor trifásico são: tensão eficaz de entrada de 90 V, tensão de saída de 250 V, frequência de comutação de 25 kHz e potência de saída de 1500 W. / The main objective of this dissertation is to propose a three-phase bridgeless SEPIC PFC rectifier, based on a single-phase converter presented in Costa (2015). As a secondary objective and in order to assimilate the operation of the converter, the single-phase converter is studied, and an alternative modulation is proposed for controlling the transistors compared with a traditional PWM modulation, in order to obtain results that justify or not its use in the converter proposed. Another secondary objective is the application of the proposed rectifier in a small-scale wind turbine system, in order that this converter can process the electric energy generated; also is proposed a methodology of control of maximization (MPPT) of generated power. To develop this study, is presented the theoretical analysis with each modulation, followed by design equations. Subsequently are shown the results of numerical simulation and experimental for the two modulations, being able to compare efficiency, THD and power factor. The nominal conditions for the single-phase converter are: rms input voltage of 220 V, output voltage of 200 V, switching frequency of 50 kHz and output power of 500 W. Contextualizing the application of the three-phase rectifier: has an introduction of the main wind power concepts, followed by an overview of wind energy in the world and in Brazil. Then one can see the operation of wind turbines and electrical generators. Next, is propose a system based on a three-phase bridgeless PFC SEPIC rectifier in DCM processing the energy from the wind turbine. This proposed model is then simulated and implemented using the MPPT method to control it, to prove the model and the proposed theory. The specifications for the three-phase converter are: rms input voltage of 90 V, output voltage of 250 V, switching frequency of 25 kHz and output power of 1500 W.

A presente dissertação apresenta uma análise comparativa entre os resultados experimentais de dois retificadores monofásicos. Também apresenta o estudo e projeto de um retificador trifásico, o qual é destinado ao processamento de energia elétrica proveniente de aerogeradores de pequeno porte. Ambos retificadores possuem elevado fator de potência, são modulados por largura de pulso e são baseados no conversor CC-CC SEPIC operando no modo de condução descontínuo. Com a finalidade de validar os estudos teóricos, são apresentados os resultados obtidos via simulação numérica e os resultados experimentais obtidos de cada um dos três retificadores. As especificações dos retificadores monofásicos são: potência processada de 500W; tensão de entrada de 220V; tensão de saída de 200V; frequência de comutação de 50kHz. As especificações do retificador trifásico são as mesmas que a dos monofásicos, exceto, pela potência processada que é de 1,5kW. / The present master thesis presents a comparative analysis between the experimental results of two single-phase rectifiers. Also presents the study and design of a three-phase rectifier, which is intended for processing power from small wind turbines. Both rectifiers have high power factor, is modulated by pulse width and are based on DC-DC SEPIC converter operating in discontinuous conduction mode. In order to validate the theoretical studies, presents the results obtained by numerical simulation and experimental results for each of the three rectifiers. The specifications of the single-phase rectifiers are: processed power of 500W; input voltage of 220V; output voltage of 200V; 50kHz switching frequency. The specifications of the three-phase rectifier is the same as that of single phase, except that it is processed by the power of 1.5kW.

A presente dissertação apresenta uma análise comparativa entre os resultados experimentais de dois retificadores monofásicos. Também apresenta o estudo e projeto de um retificador trifásico, o qual é destinado ao processamento de energia elétrica proveniente de aerogeradores de pequeno porte. Ambos retificadores possuem elevado fator de potência, são modulados por largura de pulso e são baseados no conversor CC-CC SEPIC operando no modo de condução descontínuo. Com a finalidade de validar os estudos teóricos, são apresentados os resultados obtidos via simulação numérica e os resultados experimentais obtidos de cada um dos três retificadores. As especificações dos retificadores monofásicos são: potência processada de 500W; tensão de entrada de 220V; tensão de saída de 200V; frequência de comutação de 50kHz. As especificações do retificador trifásico são as mesmas que a dos monofásicos, exceto, pela potência processada que é de 1,5kW. / The present master thesis presents a comparative analysis between the experimental results of two single-phase rectifiers. Also presents the study and design of a three-phase rectifier, which is intended for processing power from small wind turbines. Both rectifiers have high power factor, is modulated by pulse width and are based on DC-DC SEPIC converter operating in discontinuous conduction mode. In order to validate the theoretical studies, presents the results obtained by numerical simulation and experimental results for each of the three rectifiers. The specifications of the single-phase rectifiers are: processed power of 500W; input voltage of 220V; output voltage of 200V; 50kHz switching frequency. The specifications of the three-phase rectifier is the same as that of single phase, except that it is processed by the power of 1.5kW.