Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de absorção ativa de ondas como parte integrante da implementação de um novo tanque de ensaios de estruturas oceânicas na Universidade de São Paulo. O tanque é equipado com 148 geradores de onda dispostos em todo o seu perímetro para propiciar a geração de ondas em quaisquer direções. O método de absorção de ondas implementado é baseado em filtros digitais utilizando como realimentação hidrodinâmica a leitura de sensores de nível solidários ao gerador de ondas. Foram estudados filtro recursivos e não recursivos, unidimensionais e bidimensionais. Também é apresentado um método para a análise da estabilidade do sistema de controle em malha fechada. Para avaliar o desempenho do sistema de controle de absorção foi executada uma série de experimentos com ondas regulares com direção de propagação normal ao gerador de ondas e algumas direções oblíquas. Também foram executados ensaios com ondas irregulares na direção de propagação normal ao gerador de ondas. O coeficiente de reflexão experimental obtido apresentou boa aderência aos valores teóricos, apresentado um máximo de 5,61% para um ângulo de incidência entre 0 e 45 graus na faixa de frequência de operação do tanque. Nos ensaios com ondas oblíquas foi observado o aparecimento de uma ressonância lateral de ondas com frequência mais alta que a da onda gerada, o que impossibilitou a execução de ensaios de longa duração de ondas com ângulo de incidência diferente de 0 grau. No final são apresentadas sugestões para a correção deste problema. / This work presents the development of a control system for active absorption of waves as part of the implementation of a new test tank of ocean structures at the University of São Paulo. The tank is equipped with 148 wave generators disposed around its perimeter to allow the generation of waves in all directions. The implemented method of wave absorption is based on digital filters with hydrodynamic feedback given by level sensors solidary to the wave generator. Were studied recursive and non-recursive, one-dimensional and two-dimensional filters. A method for stability analysis of the closed loop control system it is also presented. To evaluate the performance of the absorption control system, a series of experiments was performed considering regular waves with propagation direction normal to the wave generator and some oblique directions. Were also performed tests with irregular waves with propagation direction normal to the wave generator. The experimental reflection coefficient obtained showed good adherence to the theoretical values, presenting a maximum of 5.61% for an angle of incidence between 0o to 45o in the frequency range of operation of the tank. In tests with oblique waves was observed the appearance of a lateral wave resonance with highest frequency of the generated wave, prohibiting the accomplishment of long term experiments of waves with different incidence angle of 0o. At the end it is made suggestions to correct this problem.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de absorção ativa de ondas como parte integrante da implementação de um novo tanque de ensaios de estruturas oceânicas na Universidade de São Paulo. O tanque é equipado com 148 geradores de onda dispostos em todo o seu perímetro para propiciar a geração de ondas em quaisquer direções. O método de absorção de ondas implementado é baseado em filtros digitais utilizando como realimentação hidrodinâmica a leitura de sensores de nível solidários ao gerador de ondas. Foram estudados filtro recursivos e não recursivos, unidimensionais e bidimensionais. Também é apresentado um método para a análise da estabilidade do sistema de controle em malha fechada. Para avaliar o desempenho do sistema de controle de absorção foi executada uma série de experimentos com ondas regulares com direção de propagação normal ao gerador de ondas e algumas direções oblíquas. Também foram executados ensaios com ondas irregulares na direção de propagação normal ao gerador de ondas. O coeficiente de reflexão experimental obtido apresentou boa aderência aos valores teóricos, apresentado um máximo de 5,61% para um ângulo de incidência entre 0 e 45 graus na faixa de frequência de operação do tanque. Nos ensaios com ondas oblíquas foi observado o aparecimento de uma ressonância lateral de ondas com frequência mais alta que a da onda gerada, o que impossibilitou a execução de ensaios de longa duração de ondas com ângulo de incidência diferente de 0 grau. No final são apresentadas sugestões para a correção deste problema. / This work presents the development of a control system for active absorption of waves as part of the implementation of a new test tank of ocean structures at the University of São Paulo. The tank is equipped with 148 wave generators disposed around its perimeter to allow the generation of waves in all directions. The implemented method of wave absorption is based on digital filters with hydrodynamic feedback given by level sensors solidary to the wave generator. Were studied recursive and non-recursive, one-dimensional and two-dimensional filters. A method for stability analysis of the closed loop control system it is also presented. To evaluate the performance of the absorption control system, a series of experiments was performed considering regular waves with propagation direction normal to the wave generator and some oblique directions. Were also performed tests with irregular waves with propagation direction normal to the wave generator. The experimental reflection coefficient obtained showed good adherence to the theoretical values, presenting a maximum of 5.61% for an angle of incidence between 0o to 45o in the frequency range of operation of the tank. In tests with oblique waves was observed the appearance of a lateral wave resonance with highest frequency of the generated wave, prohibiting the accomplishment of long term experiments of waves with different incidence angle of 0o. At the end it is made suggestions to correct this problem.

It is customary to obtain ac power from batteries through a power converter, where mains ac power is not readily available. Such a power converter is also needed in several mobile/ airborne/ space applications. Till recently this application is served by a H bridge inverter followed by a low frequency transformer and a passive low pass filter. The H bridge inverter employs high frequency pulse width modulation. The transformer is made of standard silicon steel. The filter is made of L and C elements. In such a converter the magnetics account for about 30% of cost and 50% of weight. Moreover the dc input current in such converters is discontinuous, leading to poor efficiency. There is need for an input filter as well. This thesis presents the development of an inverter with high frequency (hf) link. The power converter employs a boost front end resulting in continuous input current. The H bridge inverter employs phase modulation technique with soft switching features. The boost converter and the H bridge share power devices. The isolation transformer handles high frequency ac power and is compact. It is shown that the transformer size can be reduced by more than one order of magnitude. There is a rear end cycloconverter to reconvert the high frequency ac power into 50 Hz output power. Innovative pulse sequencing in the cycloconverter ensures loss-less switching. The pulse width modulation shifts the dominant harmonic frequency to double the switching frequency. The output LC filter is light. The converter can handle bidirectional power. The controller is digital. The overall concept was demonstrated through the 500 W prototype design. The proposed topology offers small size, low losses and continous input current. The controller is digital and offers totally software based compensation and settings. It is expected that on account of the small size and cost, this topology is likely to become more popular in the near future. The applications of such power converters will bring down the size and cost of UPS, solar inverters, wind mill inverters etc.

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