A medida precisa de dimensões de lesões crônicas e o acompanhamento do processo de cicatrização são essenciais durante o tratamento. Porém, os métodos utilizados atualmente para esse fim são invasivos e imprecisos. Por outro lado, as técnicas de análise de franjas são métodos óticos amplamente explorados para a obtenção de topografias de objetos, pela análise da deformação de um padrão periódico de franjas projetado sobre a superfície deles. Dessa forma, a utilização dessas técnicas surge como uma interessante alternativa para a obtenção da topografia e das dimensões das lesões. Com o intuito de desenvolver uma técnica de análise de franjas capaz de medir dimensões de lesões na pele de forma não invasiva, rápida, exata e de baixo custo, comparou-se a Técnica Moiré de Projeção e a Técnica de Projeção de Franjas, chegando-se a conclusão de que a segunda era a mais adequada para o propósito. Assim, projetaram-se quatro padrões de franjas, deslocados de ¼ do período entre si, sobre a superfície do objeto de estudo e, através da análise das imagens, obteve-se um mapa com as fases dos padrões moduladas pela presença do objeto. Em seguida, esse mapa foi desmodulado para a obtenção das fases reais. Para a calibração desse mapa e obtenção das dimensões do objeto, utilizou-se um objeto de calibração de dimensões conhecidas, cujas imagens foram obtidas e analisadas nas mesmas condições que as imagens do objeto de estudo. Para a validação da técnica, obteve-se a topografia de vários objetos, que simulavam diferentes características das lesões, e compararam-se os resultados obtidos com as dimensões conhecidas deles. As limitações encontradas para a técnica se referem à presença de sombra e brilho na imagem e a variações abruptas na topografia dos objetos. A incerteza obtida para a técnica com o arranjo experimental utilizado foi de 3 mm. Uma vez validada a técnica e estudadas suas limitações, foram feitas medidas das dimensões de lesões em pacientes e verificou-se que é possível a utilização da técnica de análise de franjas para esse fim. Assim, pôde-se estabelecer uma sugestão de protocolo para a medição de dimensões de lesões no ambiente clínico, utilizando a análise de franjas. / Measuring chronic wound dimensions and evaluating the healing process are very important procedures during the treatment; however, the methods currently used for this are invasive and inaccurate. On the other hand, the fringe analysis techniques are optical methods, widely explored to obtain the 3D topography of an object. It consists in analyzing the deformation of a periodic fringe pattern projected on an object surface. Thereby, the fringe analysis techniques are an interesting alternative to obtain wound dimensions and topography. In order to develop a fringe analysis technique that can measure wound dimensions using a non-invasive, fast, accurate and low-cost method, the Moiré Projection and the Fringe Projection Techniques were compared, with the conclusion that the second one was the most suitable for the proposal. This way, four fringe patterns are projected on the object surface, each one displaced of ¼ of the period. Through the images analysis, a wrapped phase map, with the phases modulated by the object topography, was obtained. This map is unwrapped to obtain the actual phases. To calibrate this map and obtain the object dimensions, a calibration object with known dimensions was used. Its images were obtained and analyzed in the same conditions as the studied object. To validate the technique, the topography of different objects, which simulated wound characteristics, were obtained, and the results were compared with the known dimensions. The limitations of this technique are due to the presence of shadow and bright light in the image and to abrupt variations in the object topographies. The uncertainty of the technique obtained with this experimental setup was of 3 mm. Once the technique was validated and its limitations were studied, measurements of patients wound dimensions were made and it was verified that the utilization of the fringe analysis technique for this application is feasible. Thus, it was possible to develop a suggestion of procedure protocol to use the technique for measuring wound dimensions in the clinic environment.

A medida precisa de dimensões de lesões crônicas e o acompanhamento do processo de cicatrização são essenciais durante o tratamento. Porém, os métodos utilizados atualmente para esse fim são invasivos e imprecisos. Por outro lado, as técnicas de análise de franjas são métodos óticos amplamente explorados para a obtenção de topografias de objetos, pela análise da deformação de um padrão periódico de franjas projetado sobre a superfície deles. Dessa forma, a utilização dessas técnicas surge como uma interessante alternativa para a obtenção da topografia e das dimensões das lesões. Com o intuito de desenvolver uma técnica de análise de franjas capaz de medir dimensões de lesões na pele de forma não invasiva, rápida, exata e de baixo custo, comparou-se a Técnica Moiré de Projeção e a Técnica de Projeção de Franjas, chegando-se a conclusão de que a segunda era a mais adequada para o propósito. Assim, projetaram-se quatro padrões de franjas, deslocados de ¼ do período entre si, sobre a superfície do objeto de estudo e, através da análise das imagens, obteve-se um mapa com as fases dos padrões moduladas pela presença do objeto. Em seguida, esse mapa foi desmodulado para a obtenção das fases reais. Para a calibração desse mapa e obtenção das dimensões do objeto, utilizou-se um objeto de calibração de dimensões conhecidas, cujas imagens foram obtidas e analisadas nas mesmas condições que as imagens do objeto de estudo. Para a validação da técnica, obteve-se a topografia de vários objetos, que simulavam diferentes características das lesões, e compararam-se os resultados obtidos com as dimensões conhecidas deles. As limitações encontradas para a técnica se referem à presença de sombra e brilho na imagem e a variações abruptas na topografia dos objetos. A incerteza obtida para a técnica com o arranjo experimental utilizado foi de 3 mm. Uma vez validada a técnica e estudadas suas limitações, foram feitas medidas das dimensões de lesões em pacientes e verificou-se que é possível a utilização da técnica de análise de franjas para esse fim. Assim, pôde-se estabelecer uma sugestão de protocolo para a medição de dimensões de lesões no ambiente clínico, utilizando a análise de franjas. / Measuring chronic wound dimensions and evaluating the healing process are very important procedures during the treatment; however, the methods currently used for this are invasive and inaccurate. On the other hand, the fringe analysis techniques are optical methods, widely explored to obtain the 3D topography of an object. It consists in analyzing the deformation of a periodic fringe pattern projected on an object surface. Thereby, the fringe analysis techniques are an interesting alternative to obtain wound dimensions and topography. In order to develop a fringe analysis technique that can measure wound dimensions using a non-invasive, fast, accurate and low-cost method, the Moiré Projection and the Fringe Projection Techniques were compared, with the conclusion that the second one was the most suitable for the proposal. This way, four fringe patterns are projected on the object surface, each one displaced of ¼ of the period. Through the images analysis, a wrapped phase map, with the phases modulated by the object topography, was obtained. This map is unwrapped to obtain the actual phases. To calibrate this map and obtain the object dimensions, a calibration object with known dimensions was used. Its images were obtained and analyzed in the same conditions as the studied object. To validate the technique, the topography of different objects, which simulated wound characteristics, were obtained, and the results were compared with the known dimensions. The limitations of this technique are due to the presence of shadow and bright light in the image and to abrupt variations in the object topographies. The uncertainty of the technique obtained with this experimental setup was of 3 mm. Once the technique was validated and its limitations were studied, measurements of patients wound dimensions were made and it was verified that the utilization of the fringe analysis technique for this application is feasible. Thus, it was possible to develop a suggestion of procedure protocol to use the technique for measuring wound dimensions in the clinic environment.

Neste trabalho, medimos o perfil 3D de superfícies (microtopografia) utilizando uma técnica de interferometria óptica: Phase-Shi,ftzng (Deslocamento de Fase). Utilizamos um interferômetro do tipo Twyman-Green para produzir fi.guras de interferência da superfície analisada. Essas imagens foram armazenadas usando-se uma câmera CCD ligada à um microcomputador. Para obter a microtopografia, calculamos o Mapa de Fase a partir das imagens digitalizadas usando um programa de microcomputador. Posteriormente um outro programa removeu a ambiguidade da função tangente (unwrapping), pela Técnica do Autômato Celular, usada no cáiculo do Mapa de Fase. Então efetuamos os cálculos para determinar a microtopografia da superfície. Depois fizemos a análise da microtopografia, levantando informações relevantes para a sua caracterização. Analisamos objetos com alta refletividade (espelhos planos e redes de Ronchi) e obtivemos bons resultados. Também comparamos alguns dos resultados obtidos com a técnica de Deslocamento de Fase com os resultados obtidos pela análise de Franjas de Igual Espessura. / In this work we measured the 3D profile of surfaces (microtopography) using a optical interferometric technique: Phase-Shifting. We used a interferometer of type Twyman-Green to produce interferograms from analyzed surface. These images was captured using a CCD camera that was linked to a microcomputer. To obtain a microtopography, we calculated the Phase Map using the digitalized images and a software of microcomputer. Then another program removed the wrapping of tangent fuction, using the Cellular-Automata Technique, that was used to calculate the Phase Map. So we calculated the microtopography of the surface. After we did the analyses of the microtopography, find out some important informations of its description. We studied objects with high reflectivity (plane mirrors and Ronchi ruting) and we obtained good results. Also we compared some results with that obtained by analyses of Fringes of Equal Thickness\'

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Resumo: Esta tese apresenta uma forma inédita para o carregamento de veículos elétricos (VE) puros em movimento, sem fios e sem acoplamentos mecânicos (dynamic Wireless Power Transfer - dynamic WPT), considerando a transferência indutiva de energia (Induced Power Transfer - IPT), a partir de uma proposta sem sensores (WPT sensorless), combinando um arranjo de elementos transmissores, especialmente desenvolvidos para um estudo de caso. A estrutura de potência emprega um conversor ressonante LLCC série-paralelo operando em modo contínuo com modulação com frequência fixa e deslocamento de fase, com controle realimentado indiretamente para a corrente de saída. Além da metodologia utilizada para a proposta deste trabalho, o texto apresenta um projeto de carregamento estático compatível com o sistema de carregamento dinâmico e, também, uma comparação entre possíveis estruturas ressonantes de terceira e quarta ordens compatíveis com os elementos IPT, apresentando-se as vantagens e as desvantagens para cada estrutura. O carregador dinâmico foi aplicado experimentalmente para um veículo elétrico (VE) puro, em pequena escala de potência (mini baja elétrico), constituído por oito elementos IPTs associados em série como emissor, resultando em um acoplamento mútuo constante para o receptor IPT no VE por uma extensão de 1150 mm, a uma distância entre emissor e receptor, de 35 mm. Os resultados experimentais obtidos apresentam elevado rendimento médio (86,4 %) para o processo de transferência de po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis proposes a novel design to pure electrical vehicle (EV) dynamic charging electrical contactless and without mechanical coupling (dynamic Wireless Power Transfer - dynamic WPT), considering the induced power transfer, by a propose WPT sensorless, combining a transmitter element arrangement particularly designed for this study case. The power structure uses a LLCC series-parellel resonant converter, in continuous conduction mode with phase shift modulation and fixed frequency, applying a feedback indirect control for the output current. In addition to methodology in the present proposal, this paper shows a static wireless power transfer project works with the dynamic charging, and also a potential structure comparation of third and fourth order resonant compatible with the IPT elements, showing the advantages and disadvantages for each resonant tank. The dynamic charging is presently being piloted in a pure electrical vehicle, in small scale power (mini electric baja), it is made up of eight IPT elements in series association as emitter, resulting in a constant mutual coupling with IPT receiver in the EV, by a range of 1150 mm, with a distance between emitter and receiver of 35 mm. The experimental results obtained show a high average efficiency (86.4%) for the wireless power transfer process over the entire length of the loader, for the nominal input power condition of 1300 W. / Doutor

Neste trabalho, medimos o perfil 3D de superfícies (microtopografia) utilizando uma técnica de interferometria óptica: Phase-Shi,ftzng (Deslocamento de Fase). Utilizamos um interferômetro do tipo Twyman-Green para produzir fi.guras de interferência da superfície analisada. Essas imagens foram armazenadas usando-se uma câmera CCD ligada à um microcomputador. Para obter a microtopografia, calculamos o Mapa de Fase a partir das imagens digitalizadas usando um programa de microcomputador. Posteriormente um outro programa removeu a ambiguidade da função tangente (unwrapping), pela Técnica do Autômato Celular, usada no cáiculo do Mapa de Fase. Então efetuamos os cálculos para determinar a microtopografia da superfície. Depois fizemos a análise da microtopografia, levantando informações relevantes para a sua caracterização. Analisamos objetos com alta refletividade (espelhos planos e redes de Ronchi) e obtivemos bons resultados. Também comparamos alguns dos resultados obtidos com a técnica de Deslocamento de Fase com os resultados obtidos pela análise de Franjas de Igual Espessura. / In this work we measured the 3D profile of surfaces (microtopography) using a optical interferometric technique: Phase-Shifting. We used a interferometer of type Twyman-Green to produce interferograms from analyzed surface. These images was captured using a CCD camera that was linked to a microcomputer. To obtain a microtopography, we calculated the Phase Map using the digitalized images and a software of microcomputer. Then another program removed the wrapping of tangent fuction, using the Cellular-Automata Technique, that was used to calculate the Phase Map. So we calculated the microtopography of the surface. After we did the analyses of the microtopography, find out some important informations of its description. We studied objects with high reflectivity (plane mirrors and Ronchi ruting) and we obtained good results. Also we compared some results with that obtained by analyses of Fringes of Equal Thickness\'

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Resumo: No presente trabalho de dissertação, é analisado e desenvolvido um conversor ressonante com o objetivo de produzir ozônio, aplicado à água de processos de higienização industrial. Na atualidade, no ano de 2018, dois dos fatores de grande importância no desenvolvimento de conversores para geração de ozônio são: a eficiência energética, isto é, quanta energia é aproveitada em relação à energia total fornecida ao conversor, e a outra é a produção de ozônio fazendo uso dessa energia aproveitada. Os dois fatores não necessariamente estão relacionados, por exemplo, para dois conversores distintos com a mesma energia disponível, pode acontecer que em um deles possa ser produzido maiores concentrações de ozônio com um menor aproveitamento de energia. Portanto, este trabalho enfatiza a melhoria da eficiência energética na produção de ozônio, empregando comutação suave nas estruturas envolvidas do conversor ressonante proposto, o que resulta em uma eficiência energética de 91,57%. A estrutura do conversor proposto apresenta dois estágios em cascata, o primeiro deles, um conversor que é responsável por gerar um barramento CC estável de 400,5 V e que atende aos requisitos de fator de potência e distorção harmônica total com valores de 0,994 e 5,79%(para a corrente de entrada), respectivamente, e o segundo, um inversor ressonante capaz de fornecer uma tensão de 4,4 kV com uma frequência de 10 kHz que atua como fonte de alimentação de um reator conformado por câmaras de descarga usadas em ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the present dissertation, it is studied and developed a resonant converter in order to produce ozone, applied in water treatment for cleaning processes. Currently, in the year 2018, two of the factors of great importance in the development of converters for ozone generation are: energy efficiency, that is, how much energy is used in relation to the total energy supplied to the converter, and the other is the production of ozone making use of this energy harnessed. The two factors are not necessarily related, for example, for two different converters with the same energy available, it can happen that in one of them can be produced higher concentrations of ozone with a lower use of energy. Therefore, this work emphasizes the improvement of energy efficiency in the production of ozone using soft switching in the involved structures of the proposed resonant converter, which results in an energy efficiency of 91.57%. The structure of the proposed converter has two stages in cascade, the first one, a converter that is responsible for generating a stable DC bus of 400.5 V and that meets the requirements of power factor and total harmonic distortion with values of 0.994 and 5.79% (for the input current), respectively, and the second, a resonant inverter capable of providing a voltage of 4.4 kV with a frequency of 10 kHz which acts as a power supply for a reactor formed by discharge chambers used in ozone generation applications by electric discharge. Naturally, relevant ozone info... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O ilhamento em sistemas elétricos contendo geração distribuída ocorre quando parte da rede elétrica torna-se eletricamente isolada da concessionária e o subsistema isolado continua a ser energizado por geradores distribuídos. É importante detectar essa condição, que pode, por exemplo, levar a problemas como alteração da qualidade da energia elétrica e religamento automático fora de sincronismo, causando danos irreversíveis aos equipamentos da rede elétrica. Uma forma de detecção do ilhamento é o uso de funções de proteção de frequência e suas variações, tais como a função de taxa de variação de frequência e a função de deslocamento de fase (ou salto de vetor). Neste contexto, é importante que se tenham modelos computacionais e analíticos confiáveis dessas funções de proteção para que sejam executadas simulações, permitindo validar ajustes e verificar condições anormais de operação. O objetivo desta dissertação é desenvolver e validar modelos computacionais e analíticos das funções de proteção de sub/sobre frequência, taxa de variação de frequência e deslocamento de fase, empregados na detecção de ilhamento de geradores distribuídos. Os modelos computacionais são desenvolvidos em uma plataforma que permite realizar simulações dinâmicas em tempo real. A validação dos modelos é efetuada utilizando funções de proteção existentes em relés comerciais. A avaliação de desempenho dos modelos em relação à proteção anti-ilhamento é realizada utilizando o conceito das curvas de desempenho, as quais foram obtidas a partir de simulações computacionais em tempo real e em malha fechada pelo uso de um simulador digital em tempo real. Os resultados permitem comprovar a efetividade dos modelos para representar as funções de proteção dos relés comerciais ensaiados, com erros abaixo de 3% para uma ampla faixa de pontos de operação do sistema elétrico e do gerador distribuído. / Islanding in power distribution systems with distributed generators occurs when part of the electrical network becomes isolated from the electrical company and the isolated area is still energized by distributed generation. It is important to detect this condition which can lead to problems such as low power quality levels and out of step reclosing, causing severe equipment damages. One of the island detection methods is the use of frequency protection functions and their variations, such as the rate of change of frequency relay and phase shift relay (or vector surge relay). In this context, it is important to obtain reliable relay computational and analytical models to execute simulations that allow verifying and validating settings, and investigating abnormal operation conditions. This dissertation aims to develop and validate computational and analytical models of under and over frequency, rate of change of frequency and phase shift protection functions applied to distributed generation islanding detection. The computational model development is performed on a real time dynamic simulation platform. The model validations are performed using protection functions of commercial relays. The models performance evaluation and validation were carried out by using the performance curves, which are obtained through real time closed loop simulations using a real time digital simulator. The results prove the model effectiveness to represent commercial protection functions, with errors below 3% for a wide range of distribution system and distributed generator operating conditions.

O ilhamento em sistemas elétricos contendo geração distribuída ocorre quando parte da rede elétrica torna-se eletricamente isolada da concessionária e o subsistema isolado continua a ser energizado por geradores distribuídos. É importante detectar essa condição, que pode, por exemplo, levar a problemas como alteração da qualidade da energia elétrica e religamento automático fora de sincronismo, causando danos irreversíveis aos equipamentos da rede elétrica. Uma forma de detecção do ilhamento é o uso de funções de proteção de frequência e suas variações, tais como a função de taxa de variação de frequência e a função de deslocamento de fase (ou salto de vetor). Neste contexto, é importante que se tenham modelos computacionais e analíticos confiáveis dessas funções de proteção para que sejam executadas simulações, permitindo validar ajustes e verificar condições anormais de operação. O objetivo desta dissertação é desenvolver e validar modelos computacionais e analíticos das funções de proteção de sub/sobre frequência, taxa de variação de frequência e deslocamento de fase, empregados na detecção de ilhamento de geradores distribuídos. Os modelos computacionais são desenvolvidos em uma plataforma que permite realizar simulações dinâmicas em tempo real. A validação dos modelos é efetuada utilizando funções de proteção existentes em relés comerciais. A avaliação de desempenho dos modelos em relação à proteção anti-ilhamento é realizada utilizando o conceito das curvas de desempenho, as quais foram obtidas a partir de simulações computacionais em tempo real e em malha fechada pelo uso de um simulador digital em tempo real. Os resultados permitem comprovar a efetividade dos modelos para representar as funções de proteção dos relés comerciais ensaiados, com erros abaixo de 3% para uma ampla faixa de pontos de operação do sistema elétrico e do gerador distribuído. / Islanding in power distribution systems with distributed generators occurs when part of the electrical network becomes isolated from the electrical company and the isolated area is still energized by distributed generation. It is important to detect this condition which can lead to problems such as low power quality levels and out of step reclosing, causing severe equipment damages. One of the island detection methods is the use of frequency protection functions and their variations, such as the rate of change of frequency relay and phase shift relay (or vector surge relay). In this context, it is important to obtain reliable relay computational and analytical models to execute simulations that allow verifying and validating settings, and investigating abnormal operation conditions. This dissertation aims to develop and validate computational and analytical models of under and over frequency, rate of change of frequency and phase shift protection functions applied to distributed generation islanding detection. The computational model development is performed on a real time dynamic simulation platform. The model validations are performed using protection functions of commercial relays. The models performance evaluation and validation were carried out by using the performance curves, which are obtained through real time closed loop simulations using a real time digital simulator. The results prove the model effectiveness to represent commercial protection functions, with errors below 3% for a wide range of distribution system and distributed generator operating conditions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Master Thesis presents the development of a new dynamic model for the DC-DC Zero-Voltage-Switching Phase-Shift-Modulated Full-Bridge (ZVS-PSM-FB).At first, the ZVSPSM-FB converter is analyzed and the Steady-State equations are derived. Then, using the ac equivalent circuit modeling technique, it is derived two new ZVS-PSM-FB dynamical models, based on step operation of the converter and steady-state converter equations. These two new ZVS-PSM-FB dynamical models with two dynamical models previously presented in the literature are used to perform a frequency response and a transfer-function DC-gain comparison to verify the performance of the dynamical models. Comparison results shows that our second model here derived presents a better performance among other models, keeping the desirable characteristics as simple polynomial ratio transfer-functions, excellent theoretical accuracy of transfer-functions DC-gains, transfer-functions coefficients independency of circuit parasitics components, excepting the primary leakage inductance. Even in this work, it is shown frequency response experimental results of the ZVS-PSM-FB converter, designed following telecommunications rectifiers power supplies standards. / Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de um novo modelo dinâmico para o conversor CC-CC Ponte-Completa Modulado por Deslocamento de Fase e com Comutação em Zero de Tensão (ZVS-PSM-FB). Inicialmente, o conversor ZVS-PSM-FB é analisado, onde são derivadas as equações que definem a operação em regime-permanente do conversor. A seguir, utilizando-se da técnica de modelagem ca média de conversores estáticos, deriva-se dois novos modelos dinâmicos para o conversor, tendo por base as etapas de operação do conversor e as equações de regime-permanente. Feito isso, os dois modelos aqui derivados, são comparados com outros dois modelos dinâmicos já apresentados na literatura para verificar seus desempenhos quanto à resposta em freqüência e resposta do ganho-cc das funções de transferências à variações de carga do conversor, dos modelos dinâmicos. Resultados desta comparação mostram que o segundo modelo aqui derivado é o que apresenta melhor desempenho entre os modelos comparados, mantendo características desejáveis de simples formato de função de transferência como razão de polinômios, precisão teórica excelente para resposta de ganho-cc das funções de transferências e não-dependência dos coeficientes das funções de transferências de parâmetros parasitas do circuito, a menos da indutância de dispersão do transformador. Ainda neste trabalho, são mostrados resultados experimentais da resposta em freqüência do conversor ZVS-PSM-FB, projetado com especificações de normas para retificadores chaveados de alta-freqüência para equipamentos de telecomunicações.