Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-10-02T16:52:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Avaliacaooperacionalefeitos.pdf: 5484311 bytes, checksum: 4583d84683ffeac9822ae43a1e1959f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-10-02T16:52:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Avaliacaooperacionalefeitos.pdf: 5484311 bytes, checksum: 4583d84683ffeac9822ae43a1e1959f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-02T16:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Avaliacaooperacionalefeitos.pdf: 5484311 bytes, checksum: 4583d84683ffeac9822ae43a1e1959f5 (MD5) Previous issue date: 2018-06-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O tema qualidade de energia elétrica é amplamente pesquisado no meio científico.Diversos fenômenos que afetam a qualidade da energia, e suas consequências, têm sido investigados. Quando se trata de qualidade de energia envolvendo a operação de um sistema fotovoltaico conectado à rede, a preocupação principal é com a operação do inversor, equipamento esse responsável por fazer a interface do gerador fotovoltaico com a rede. A inserção da geração fotovoltaica na rede elétrica requer atenção acerca de certos fatores como a alteração da curva de carga de unidades consumidoras, bem como a elevação nos níveis de tensão, a presença de componentes harmônicas no sinal de corrente da saída do inversor e a variação do fator de potência da unidade consumidora. Este trabalho tem por objetivo realizar testes e avaliar alguns dos aspectos que podem influenciar a qualidade da energia com a inserção de geração fotovoltaica na rede de distribuição, mas também associado com o perfil de demanda do consumidor. Para isso utilizou-se quatro sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR), bem como foi montada uma bancada de testes e aquisição de dados para monitorar a operação desses sistemas. Neste trabalho é possível observar que a operação dos SFCR provoca alterações nos níveis de tensão no ponto de acoplamento comum, bem como a interação SFCR e carga causa alterações no perfil de demanda medido pela rede, implicando em uma distorção harmônica total na corrente (THDi) e FP medidos pelo lado da rede, diferentes dos medidos na carga e na saída do inversor. Observou-se que o SFCR pode contribuir tanto para o aumento como para a redução da THDi vista pela rede elétrica local, onde a maior contribuição para distorção harmônica na corrente entregue pela rede está atrelada ao perfil de demanda da carga. / Power quality has been widely researched. Several phenomena that affect power quality, and its consequences, have been investigated. When the power quality theme involves the operation of a grid-connected photovoltaic system, the main concern is about the operation of the inverter, which is responsible for the interface of the photovoltaic generator with the grid. The introduction of photovoltaic generation in the grid requires attention on certain factors such as changes in the load curve, voltage level, harmonic components in the inverter current and variation on the power factor (PF) of the costumer. This work aims to test and evaluate some aspects that may influence the power quality due to the insertion of photovoltaic generation in the grid, associated whit the load demand. Four grid-connected photovoltaic systems were used to develop this work, as well as a data acquisition bench that was set up to monitor the operation of these systems. In this work it is possible to conclude that the operation of photovoltaic systems causes changes in the voltage level at the point of common coupling. Also, the interaction between photovoltaic systems and loads causes changes in the load profile measured by the side of the grid, causing the total harmonic distortion in the current (THDi) and PF measured at this side to be different from those measured at the loads and photovoltaic sides. It is possible to observe that the grid-connected photovoltaic system can contribute to increase or reduce the THDi seen by the local grid, where the greatest contribution of harmonic distortion in the current delivered by the grid is associated to the demand profile of the load.

Esta pesquisa apresenta um estudo investigativo da análise modal aplicada a Sistemas de Distribuição (SDs) frente às distorções harmônicas, no contexto da Qualidade da Energia Elétrica (QEE). A partir do método de análise da ressonância modal, foi conduzido um estudo investigativo para apontar quais barramentos são mais sensíveis e permitem uma melhor observação frente às distorções harmônicas. Vale adiantar que o método de análise de ressonância modal, o qual é fundamentado na decomposição espectral da matriz de admitância do sistema elétrico, já apresenta interessantes trabalhos voltados para sistemas de transmissão. O desafio desta pesquisa foi então investigar a sua aplicação para SDs com um direcionamento às distorções harmônicas, bem como ao seu monitoramento. Dentre os resultados encontrados no desenvolvimento da pesquisa, destaca-se um melhor entendimento do problema das distorções harmônicas, o qual permitiu evidenciar a sensibilidade e a observabilidade dos SDs testes frente ao problema definido no contexto da QEE. / This research presents an investigative study of the modal analysis applied to Distribution Systems (DSs) in the context of Power Quality (PQ) considering the harmonic distortions. From the modal resonance analysis, an investigative study was conducted to indicate which bus bars are more sensitive and allow better observation in face of harmonic distortions. It is worth mentioning that the method of modal resonance analysis, which is based on the spectral decomposition of the admittance matrix of the electric system, already presents interesting applications focused on transmission systems. The challenge of this research was to investigate its application to DSs focusing on harmonic distortions, as well as their monitoring. Among the observed results of the research development, a better understanding of the harmonic distortions problem was achieved, which made it possible to highlight the sensitivity and observability of the DSs tests against the problem defined in the context of the PQ.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-27T19:35:43Z No. of bitstreams: 1 AYSLAN CAISSON NORÕES MAIA – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 13981392 bytes, checksum: 9ea0aa715fdf8400283e71381b49a21b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-27T19:35:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AYSLAN CAISSON NORÕES MAIA – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 13981392 bytes, checksum: 9ea0aa715fdf8400283e71381b49a21b (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Nesse trabalho são apresentadas contribuições na área de identificação de sistemas representados em espaço de estados. É proposta uma metodologia completa para estimação de modelos que representem as principais dinâmicas de proessos industriais. O fluxo natural dos procedimentos de identificação consiste da coleta experimental dos dados, seguido pela esolha dos modelos candidatos e da utilização de um critério de ajuste que selecione o melhor modelo possível. Nesse sentido é proposta uma metodologia para estimativa de modelos em espaço de estados, utilizando excitações pulsadas. A abordagem desenvolvida combina algoritmos precisos e eficientes com experimentos rápidos, adequados a ambientes industriais. O projeto das excitações é realizado em tempo real, por meio de informações coletadas em um curto experimento inicial, baseado em uma única oscilação de uma estrutura realimentada por um relé. Esse mecanismo possibilita uma estimativa preliminar do atraso e da constante de tempo dominante do sistema. O método de identificação proposto é baseado na teoria de realizações de Kalman. É apresentada uma reformulação do problema de realizações clássico, para comportar sinais de entrada pulsados. Essa abordagem se mostra computacionalmente e cliente, assim como apresentar resultados semelhantes aos métodos de benchmark. A técnica possibilita também a estimativa de atrasos de transporte e a inserção de conhecimentos prévios por meio de um problema de otimização com restrições via LMI Linear Matrix Inequalities. Em muitos casos, somente as caraterísticas principais dos sistema são relevantes em um projeto de sistema de controle. Portanto é proposta uma técnica para obtenção de modelos de primeira ordem com atraso, a partir da redução de modelos balanceados em espaço de estados. Por fim, todas as contribuições discutidas nesse trabalho de teses não validadas em uma série de plantas experimentais em salas de laboratório. Plantas essas, projetadas e construídas com o intuito de emular o cotidiano operacional de instalações industriais reais. / Static converters are a widely used equipment in power systems to control the electrical energy low between sources and loads. In this context, it is observed a demand for converters topologies that generate high quality waveforms and are capable of supplying loads with ever larger powers. In high power applications such as industrial and power systems, the development of a special class of converters topologies, denominated multilevel converters, has been widely recognized as a viable solution to overcome the operational limits of semiconductor devices. In this work are developed and analyzed multilevel structures of type DC-AC applied to the six-phase machines drives and of type AC-DC-AC feeding singlephase and three-phase loads. These topologies are obtained by interconnecting two-level converters modules in order to optimize the system: reduction of losses in the semiconductor devices, harmonic distortion of the signals and ratings of voltage and/or current in the power switches. For this investigation were performed steady state analyzes, where the operatinglimits of the structures to the imposed control conditions and the behavior of the fundamental component of voltage and current are evaluated. In addition, for each investigated topology, were developed: dynamic models, PWM techniques, control strategies, simulation results and experimental results. The impact of this optimization is quanti ed by calculating the THD and WTHD of the current and voltage signals generated by the converter and by estimating losses in the semiconductor devices. Finally, a comparative study is done using conventional converters as reference in order to evaluate the performance of the proposed topologies

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the considerable increase of electronic power processing devices in various segments of industry it becomes necessary to control and limit the current harmonic content injected into the distribution systems through the development of pre-regulator converters. In this context, this paper presents an analysis of a hybrid three-phase rectifier developed for power factor correction to be used as an utility interface of power electronics converters. The proposed structure is composed of an ordinary three-phase six-pulse diode-bridge rectifier (Graetz Bridge) with a parallel connection of single-phase SEPIC converters in each threephase rectifier leg. The main feature of the proposed structure is the power sharing technique which assures robustness, cost reduction and high reliability. In this work, is presented a complete discussion about the controlled rectifier s power contribution and also a complete analysis concerning the total harmonic distortion of current. Mathematical modeling analysis using state variables is presented. Experimental results of 5 kW laboratory prototype using DSP-based control technique are presented in order to corroborate with the theoretical analysis. / Devido ao considerável aumento dos dispositivos eletrônicos que processam potência nos vários segmentos da indústria, torna-se necessário controlar e limitar o conteúdo harmônico de corrente injetado nos sistemas de distribuição através do desenvolvimento de conversores pré-reguladores. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise do retificador híbrido trifásico desenvolvido para correção do fator de potência, que será utilizado como uma interface para conversores eletrônicos. A estrutura proposta é composta por um retificador trifásico de seis pulsos (Ponte de Graetz) com uma conexão em paralelo de conversores SEPIC monofásicos com cada braço do retificador trifásico. A principal característica da estrutura proposta é a técnica de divisão de processamento de potência que garante robustez, redução de custos e alta confiabilidade. Neste trabalho, é apresentada uma discussão completa sobre a contribuição de potência dos retificadores controlados e também uma análise completa sobre a distorção harmônica total de corrente. Uma análise por modelagem matemática utilizando variáveis de estado é apresentada. Resultados experimentais para um protótipo de laboratório de 5 kW utilizando uma técnica de controle baseada em DSP são apresentados, corroborando com a análise teórica. / Mestre em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soothing Equipment of harmonics and compensating reactive power have been widely discussed and applied successfully in recent years in the most varied industrial and commercial installations, encouraged by eliminating the fine for low power factor and by problems arising out of the significant increase in nonlinear loads connected to these electrical systems. Currently, various types of equipment that do the dual function of reducing harmonic content and power factor correction are applied using simulation techniques and well-known studies (through programmes computational load flow and flow harmonics) to ensure the most appropriate field response. In this sense, the proposed work is to show a technical-economical comparison between the equipment most frequently used as a solution of power factor and problems with harmonics, being them: Bank capacitors, passive harmonic filter detuned, passive harmonic filter tuned active harmonic filter, and harmonic hybrid filter. Evaluates the performance of each of these equipment mentioned above, where the following technical aspects will be assessed: voltage, current effective, total harmonic distortion of voltage (DTT), total harmonic distortion of current (DTI), active power, reactive, apparent, harmonic distortion and power factor. Simulations with the application of all types of equipment cited, power factor correction and filtering of harmonics, provide results with their respective implementation costs. Finally, the results obtained will be presented by monitoring in the field of the main electrical magnitudes in analysis, the solution adopted in the light of better cost x benefit and the performance of equipment installed for the desired by the company consumer goals. / Equipamentos mitigadores de harmônicos e compensadores de energia reativa têm sido bastante discutidos e aplicados nos últimos anos com sucesso nas mais variadas instalações comerciais e industriais, fomentados pela eliminação da tarifação por baixo fator de potência e por problemas advindos do aumento significativo de cargas não lineares conectadas a estes sistemas elétricos. Atualmente, diversos tipos de equipamentos que fazem à dupla função de redução do conteúdo harmônico e correção do fator de potência são aplicados, utilizando técnicas de simulação e estudos bem conhecidos (através de programas computacionais de fluxo de carga e fluxo harmônicos) visando garantir a resposta em campo mais adequada. Neste sentido, o trabalho proposto tem por objetivo mostrar uma comparação técnico-econômica entre os equipamentos mais utilizados como solução do fator de potência e de problemas com harmônicos, sendo eles: banco de capacitores, filtro harmônico passivo dessintonizado, filtro harmônico passivo sintonizado, filtro harmônico ativo e filtro harmônico híbrido. Será avaliado o desempenho destes equipamentos através dos seguintes aspectos técnicos: tensão eficaz, corrente eficaz, distorção harmônica total de tensão (DTT), distorção harmônica total de corrente (DTI), potência ativa, reativa, aparente, distorção harmônica e fator de potência. As simulações com a aplicação de todos os tipos de equipamentos citados, de correção do fator de potência e filtragem de harmônicos, proporcionarão resultados com seus respectivos custos de aplicação. Finalmente, serão apresentados os resultados obtidos através do monitoramento em campo das principais grandezas elétricas em análise, da solução adotada em função de uma melhor relação custo x benefício, bem como do desempenho dos equipamentos instalados, para os objetivos desejados pela empresa consumidora. / Mestre em Ciências

Neste trabalho, é apresentada uma análise da operação analógica de transistores de múltiplas portas, avaliando a tensão Early, o ganho de tensão em malha aberta, a razão da transcondutância pela corrente de dreno (gm/IDS), a condutância de dreno e, em especial, a distorção harmônica, exibida por estes dispositivos. Ao longo deste trabalho, foram estudados FinFETs, dispositivos de porta circundante (Gate-All-Around GAA) com estrutura de canal gradual (Graded-Channel GC) e transistores MOS sem junções (Junctionless - JL). Inicialmente, foi efetuada a análise da distorção harmônica apresentada por FinFETs com e sem a presença de tensão mecânica biaxial, com diversas larguras de fin (Wfin) e comprimentos de canal (L), quando estes operavam em saturação, como amplificadores de um único transistor. Nesta análise, as não-linearidades foram avaliadas através da extração das distorções harmônicas de segunda e terceira ordens (HD2 e HD3, respectivamente), mostrando que a presença de tensão mecânica tem pouca influência em HD2, mas altera levemente a HD3. Quando os ganhos de tensão em malha aberta dos dispositivos são levados em conta, transistores sem tensão, também chamados de convencionais, mais estreitos apresentam grande vantagem em termos de HD2 em relação aos tensionados. Ainda nesta análise, percebeu-se que HD2 e HD3 de transistores tensionados pioram com a redução da temperatura, especialmente em inversão mais forte. Na seqüência, foi efetuada uma análise de HD3 em FinFETs com e sem tensão mecânica de vários comprimentos e larguras de canal, operando em região triodo e aplicados a estruturas balanceadas 2-MOS, mostrando que presença de tensão mecânica traz pouca influência em HD3, mas reduz a resistência do canal dos dispositivos (RON), o que não é bom em estruturas resistivas, como as avaliadas. Nesta análise, ainda, pode-se perceber uma melhora em HD3 superior a 30 dB ao se incrementar VGT de zero a 1,0 V, em cuja tensão dispositivos mais estreitos apresentam curvas mais lineares que os mais largos. Então, foi estudada a distorção apresentada por transistores GAA e GC GAA operando em regime triodo, aplicados a estruturas 2-MOS, onde se pôde perceber que GC GAAs com maiores comprimentos da região fracamente dopada apresentam vantagem em HD3 em relação aos demais, para valores de VGT superiores a 2 V. Na avaliação destas estruturas em função da temperatura, percebeu-se que, para VGT superiores a 1,1 V, HD3 depende fortemente da temperatura e piora conforme a temperatura diminui. O estudo envolvendo transistores sem junções foi mais focado em seus parâmetros analógicos, comparando-os aos apresentados por dispositivos de porta tripla ou FinFETs. Em inversões moderada e forte, transistores sem junção apresentaram menores valores para gm/IDS em relação a dispositivos de FinFETs polarizados em um mesmo nível de corrente, entretanto, a dependência de gm/IDS com a temperatura em transistores sem junção também foi menor que a apresentada por FinFETs. JL e FinFETs apresentaram comportamentos distintos para a tensão Early e o ganho de tensão em malha aberta em função da temperatura. Estes parâmetros sempre melhoram com o aumento da temperatura em dispositivos JL, enquanto que exibem seu máximo valor em temperatura ambiente em FinFETs. Nas proximidades da tensão de limiar, transistores sem junção com largura de fin de 30 nm exibiram tensão Early e ganho superiores a 80 V a 57 dB, respectivamente, enquanto que FinFETs mostraram Tensão Early de 35 V e ganho de 50 dB. Em todos os estudos efetuados ao longo do trabalho, procurou-se apontar as causas das não-linearidades apresentadas pelos dispositivos, a partir de modelos analíticos que pudessem relacionar a física de funcionamento dos transistores com os resultados experimentalmente obtidos. / In this work it is presented an analysis of the analog operation of multiple gate transistors, evaluating the Early Voltage, the open-loop voltage gain, the transconductance over the drain current ratio (gm/IDS), the drain conductance and, especially, the harmonic distortion exhibited by these devices. Along the work, FinFETs, Gate-All-Around (GAA) devices with the Graded-Channel (GC) structure and MOS transistors without junctions (Junctionless - JL) were studied. Initially, an analysis of the harmonic distortion presented by conventional and biaxially strained FinFETs with several fin widths (Wfin) and channel lengths (L) was performed, when these devices were operating in saturation as single transistor amplifiers. In this analysis, the non-linearities were evaluated through the extraction of the second and the third order harmonic distortions (HD2 and HD3, respectively), and it was shown that the presence of strain has negligible influence in HD2, but slightly changes HD3. When the open loop voltage gain of the devices is taken into consideration, narrower conventional transistors present a huge advantage with respect to the strained ones in terms of HD2. Also, it was perceived that both HD2 and HD3 of strained FinFETs worsen with the temperature decrease, especially in stronger inversion. In the sequence, an analysis of the HD3 presented by conventional and strained FinFETs of several fin widths and channel lengths operating in the triode regime was performed. These devices were applied to 2-MOS balanced structures, showing that the presence of the strain does not influence significantly the HD3, but reduces the resistance in the channel of the transistors (RON), which is not good for resistive structures as the ones evaluated. In this analysis, it can also be observed an HD3 improvement of 30 dB when VGT is increased from zero up to 1,0 V, where narrower devices present transfer characteristics more linear than the wider ones. Then, it was studied the distortion presented by GAA and GC GAA devices operating in the triode regime, applied to 2-MOS structures. In this case, it could be perceived that GC GAAs with longer lightly doped regions present better HD3 in comparison to the other devices for VGT higher than 2.0 V. In the evaluation of these structures as a function of the temperature, it could be seen that for VGT higher than 1.1 V, HD3 strongly depends on the temperature and worsens as the temperature decreases. The study involving JL transistors was focused on their analog parameters, comparing them to the ones presented by triple gate devices or FinFETs. In moderate and strong inversions, Junctionless showed lower values for gm/IDS with respect to triple gate devices biased at a similar current level. However, the dependence of gm/IDS from Junctionless with the temperature was also smaller than the one presented by FinFETs. Junctionless and FinFETs exhibited distinct behaviors for the Early voltage and the open-loop voltage gain as a function of the temperature. These parameters always improve with the temperature raise in JL devices whereas they exhibit their maximum values around room temperatures for FinFETs. In the proximity of the threshold voltage, Junctionless with fin width of 30 nm presented Early voltage and intrinsic gain larger than 80 V and 57 dB, respectively, whereas FinFETs exhibited Early voltage of 35 V and gain of 50 dB. For all the studies performed in this work, the probable causes of the non-linearities were pointed out, from analytic models that could correlate the physical work of the devices with the experimental results.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T17:21:05Z No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T17:59:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T17:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A distorção harmônica, dentre outras formas de poluição na rede de sistemas de energia, é um importante problema para as concessionárias. De fato, o aumento do uso de dispositivos não-lineares na indústria resultou em um aumento direto da distorção harmônica nos sistemas elétricos de potência nos últimos anos. Com isso, a modelagem destas cargas e suas interações se tornaram de grande importância, e portanto, o uso de novas técnicas computacionais passou a ser de grande interesse para este fim. Neste contexto, este trabalho descreve uma metodologia baseada em técnicas de Inteligência Computacional (Redes Neurais Artificiais (RNA)s e Lógica Fuzzy (LF)), proposta para modelagem de cargas não-lineares presentes em sistemas elétricos de potência, bem como a estimação de sua parcela na distorção harmônica do sistema. A principal vantagem deste método é que apenas as formas de onda de tensão e corrente no ponto de acoplamento comum precisam ser medidas, além disso esta técnica pode ser aplicada na modelagem de cargas monofásicas bem como cargas trifásicas. / The harmonic distortin, among other forms of pollution to the electric power systems is an important issue for electric utilities. In fact, the increased use of nonlinear devices in industry has resulted in direct increase of harmonic distortion in industrial power grids in recent years. Thus, the modeling of these loads and the understanding of their interactions with the system have became of great importance, then the use of computational-based techniques has emerged as a suitable tool to deal with these requirements. In this context, this work describes a methodology based on Computational Intelligence (Artificial Neural Networks (ANN)s and Fuzzy Logic (FL)) for modeling nonlinear loads present in electric power systems, as well as the estimation of their contribution in the harmonic distortion. The main advantage of this technique is that only the waveforms of voltages and currents at the point of common coupling must be measured and it can be applied to model single and three phase loads.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-13T17:38:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoDistorcaoHarmonica.pdf: 4309009 bytes, checksum: 017d26b4d8e0ce6653f66d67f13f4cb6 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-13T17:39:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoDistorcaoHarmonica.pdf: 4309009 bytes, checksum: 017d26b4d8e0ce6653f66d67f13f4cb6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T17:39:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoDistorcaoHarmonica.pdf: 4309009 bytes, checksum: 017d26b4d8e0ce6653f66d67f13f4cb6 (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / In the last decades, the transformation industry has provided the introduction of increasingly faster and more energy efficient products for residential, commercial and industrial use, however these loads due to their non-linearity have contributed significantly to the increase of distortion levels harmonic of voltage as a result of the current according to the Power Quality indicators of the Brazilian electricity distribution system. The constant increase in the levels of distortions, especially at the point of common coupling, has generated in the current day a lot of concern in the concessionaires and in the consumers of electric power, due to the problems that cause like losses of the quality of electric power in the supply and in the installations of the consumers and this has provided several studies on the subject. In order to contribute to the subject, this thesis proposes a procedure based on the Knowledge Discovery in Database - KDD process to identify the impact loads of harmonic distortions of voltage at the common coupling point. The proposed methodology uses computational intelligence and data mining techniques to analyze the data collected by energy quality meters installed in the main loads and the common coupling point of the consumer and consequently establish the correlation between the harmonic currents of the nonlinear loads with the harmonic distortion at the common coupling point. The proposed process consists in analyzing the loads and the layout of the location where the methodology will be applied, in the choice and installation of the QEE meters and in the application of the complete KDD process, including the procedures for collection, selection, cleaning, integration, transformation and reduction, mining, interpretation, and evaluation of data. In order to contribute, the data mining techniques of Decision Tree and Naïve Bayes were applied and several algorithms were tested for the algorithm with the most significant results for this type of analysis as presented in the results. The results obtained evidenced that the KDD process has applicability in the analysis of the Voltage Total Harmonic Distortion at the Point of Common Coupling and leaves as contribution the complete description of each step of this process, and for this it was compared with different indices of data balancing, training and test and different scenarios in different shifts of analysis and presented good performance allowing their application in other types of consumers and energy distribution companies. It also shows, in the chosen application and using different scenarios, that the most impacting load was the seventh current harmonic of the air conditioning units for the collected data set. / Nas últimas décadas, a indústria de transformação, tem proporcionado a introdução de produtos cada vez mais rápidos e energeticamente mais eficientes para utilização residencial, comercial e industrial, no entanto essas cargas devido à sua não linearidade têm contribuído significativamente para o aumento dos níveis de distorção harmônica de tensão em decorrência da corrente conforme indicadores de Qualidade de Energia Elétrica do sistema brasileiro de distribuição de energia elétrico. O constante aumento dos níveis das distorções, principalmente no ponto de acoplamento comum, tem gerado nos dias atuais muita preocupação nas concessionárias e nos consumidores de energia elétrica, devido aos problemas que causam como perdas da qualidade de energia elétrica no fornecimento e nas instalações dos consumidores e isso têm proporcionado diversos estudos sobre o assunto. Com o intuito de contribuir com o assunto, a presente tese propõe um procedimento com base no processo Knowledge Discovery in Database - KDD para identificação das cargas impactantes das distorções harmônicas de tensão no ponto de acoplamento comum. A metodologia proposta utiliza técnicas de Inteligência computacional e mineração de dados para análise dos dados coletados por medidores de qualidade de energia instalados nas cargas principais e no ponto de acoplamento comum do consumidor e consequentemente estabelecer a correlação entre as correntes harmônicas das cargas não lineares com a distorção harmônica no ponto de acoplamento comum. O processo proposto consiste na análise das cargas e do layout do local onde a metodologia será aplicada, na escolha e na instalação dos medidores de QEE e na aplicação do processo KDD completo, incluindo os procedimentos de coleta, seleção, limpeza, integração, transformação e redução, mineração, interpretação, e avaliação dos dados. Com o propósito de contribuição foram aplicadas as técnicas de mineração de dados Árvore de Decisão e Naïve Bayes e foram testados diversos algoritmos em busca do algoritmo com resultados mais significativos para esse tipo de análise conforme apresentado nos resultados. Os resultados obtidos evidenciaram que o processo KDD possui aplicabilidade na análise da Distorção Harmônica Total de Tensão no Ponto de Acoplamento Comum e deixa como contribuição a descrição completa de cada etapa desse processo, e para isso foram comparados com diferentes índices de balanceamento de dados, treinamento e teste e diferentes cenários em diferentes turnos de análise e apresentaram bom desempenho possibilitando sua aplicação em outros tipos de consumidores e empresas de distribuição de energia. Evidencia também, na aplicação escolhida e utilizando diferentes cenários, que a carga mais impactante foi a sétima harmônica de corrente das centrais de ar condicionado para o conjunto de dados coletados.

Orientador: Falcondes José Mendes de Seixas / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a proposição de um retificador trifásico boost semi-controlado, com correção ativa do fator de potência, que faça uso de técnicas de controle de razão cíclica variável, visando reduzir o conteúdo harmônico de corrente em baixa frequência. O conversor proposto opera em modo de condução descontínua, desta forma, a corrente de entrada segue uma envoltória senoidal. Além disso, devido ao modo de condução, o conversor apresenta a entrada em condução da chave com corrente nula, diminuindo assim, as perdas por chaveamento. Inicialmente, são apresentados, estudos teóricos da topologia em questão e, por meio de gráficos e equações, verifica-se a distorção harmônica imposta devida à operação com razão cíclica constante. Funções que permitam a variação permanente da razão cíclica, durante um ciclo da rede, serão apresentadas. Tais funções possuem o intuito de minimizar a distorção harmônica da corrente de entrada, com foco principal na 5ª componente harmônica. Resultados de simulação demonstram eficácia das técnicas de controle por razão cíclica variável e apontam redução no conteúdo harmônico de corrente. Resultados experimentais demonstram conteúdo harmônico de corrente em torno de 18% para operação do conversor com razão cíclica constante. A utilização de razão cíclica variável proporciona uma redução no conteúdo harmônico de corrente para 13%, resultando em um aumento do fator de potência. / Abstract: This work aims propose a three-phase rectifier boost half-controlled, with power factor correction, that makes use variable duty cycle control techniques, in order to reduce the harmonic content of current in low frequency. The proposed converter operates in a discontinuous current conduction mode, this way, the input current is naturally corrected. Moreover, due to the conduction mode, the converter presents entry in conduction of switch with null current, thus decreasing, the losses by switching. Initially, are presented theoretical studies of the topology in question and, through of graphs and equations, the harmonic distortion imposed by operation due constant duty cycle is verified. Functions that allow permanently the variation of duty cycle, during a network cycle, are presented. These functions have as main objective minimize the harmonic distortion in the input current, with focus in the 5th harmonic component. Simulation results demonstrate efficacy of techniques by variable duty cycle control and indicate a reducing of harmonic content of current. Experimental results demonstrate a reducing around 18% for operation with constant duty cycle. The use of variable duty cycle provides a reducing around 13%, resulting in an increase of the power factor. / Mestre

Submitted by Gilvanedja Silva (gilvanedja@biblioteca.ufpb.br) on 2018-03-22T20:42:08Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T20:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / This work presents a technique using carrier-based pulse width modulation (PWM) applied to single-phase asymmetrical multilevel inverters with diodes clamped, aiming to increase the amount of output voltage levels to improve signal quality, reducing the total harmonic distortion rate (THD). The technique was used in inverters of three, four and five levels per arm, providing an output signal with seven, thirteen and nineteen levels respectively, presenting two, six and ten levels higher than the equivalent symmetrical multilevel inverters. The technique was described with a set of equations and procedures that can be generalized for inverters of any number of levels. To verify the operation, simulations were performed using the PSIM program and an experimental assembly of an asymmetrical multilevel inverter of three levels was performed, using a field programmable gate array device (FPGA) in the implementation of the PWM modulator. Finally, the simulation and experimental results that prove the effectiveness of the modulation strategy employed in this work are presented and compared / Este trabalho apresenta uma técnica utilizando a modulação por largura de pulso (PWM) baseada em portadora, aplicada aos inversores multiníveis monofásicos assimétricos com diodos de grampeamento, com o objetivo de elevar a quantidade de níveis na tensão de saída, para melhorar a qualidade do sinal, reduzindo a taxa de distorção harmônica total (THD). A técnica foi empregada em inversores de três, quatro e cinco níveis por braço, fornecendo um sinal de saída com sete, treze e dezenove níveis respectivamente, apresentando dois, seis e dez níveis a mais que os inversores multiníveis simétricos equivalentes. A técnica foi descrita com um conjunto de equações e procedimentos que pode ser generalizada para inversores de qualquer número de níveis. Para comprovar o funcionamento, foram realizadas simulações utilizando o programa PSIM e efetuada montagem experimental de uma inversor multinível assimétrico de três níveis, utilizando na implementação do modulador PWM um dispositivo em matriz de porta programável em campo (FPGA). Por fim, são apresentados e comparados os resultados de simulações e experimentais que comprovam a eficácia da estratégia de modulação empregada neste trabalho