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Zheng, Xiaoting. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2008. / Includes bibliographical references (p. 64-69). / Abstracts in English and Chinese. / Abstract --- p.i / Acknowledgement --- p.iii / Chapter 1 --- Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- Rayleigh Fading --- p.1 / Chapter 1.2 --- Transmission Schemes --- p.2 / Chapter 1.2.1 --- Frequency Division Multiple Access(FDMA) --- p.2 / Chapter 1.2.2 --- Time Division Multiple Access(TDMA) --- p.3 / Chapter 1.2.3 --- Code Division Multiple Access(CDMA) --- p.5 / Chapter 1.2.4 --- The Broadcast Channel --- p.5 / Chapter 1.3 --- Cooperative Transmissions --- p.9 / Chapter 1.3.1 --- Relaying Protocols --- p.10 / Chapter 1.4 --- Outline of Thesis --- p.12 / Chapter 2 --- Background Study --- p.13 / Chapter 2.1 --- Superposition Coding --- p.13 / Chapter 2.2 --- Cooperative Transmission --- p.15 / Chapter 2.2.1 --- Single Source Single Destination --- p.15 / Chapter 2.2.2 --- Multiple Sources Single Destination --- p.16 / Chapter 2.2.3 --- Single Source Multiple Destinations --- p.17 / Chapter 2.2.4 --- Multiple Sources Multiple Destinations --- p.17 / Chapter 2.3 --- Power Minimization --- p.18 / Chapter 2.3.1 --- Power Minimization in Code-Multiplexing System --- p.19 / Chapter 2.3.2 --- Power Minimization in Frequency-multiplexing System --- p.19 / Chapter 2.3.3 --- Power Minimization in Time-Multiplexing System --- p.20 / Chapter 3 --- Sum Power Minimization with Superposition Coding --- p.21 / Chapter 3.1 --- System Model --- p.22 / Chapter 3.2 --- Superposition Coding Scheme --- p.22 / Chapter 3.2.1 --- Optimal Superposition Coding Scheme --- p.22 / Chapter 3.2.2 --- Sub-optimal Superposition Coding Scheme --- p.27 / Chapter 3.3 --- Performance Evaluation --- p.30 / Chapter 3.4 --- Assignment Examples for Superposition Coding Scheme --- p.33 / Chapter 4 --- Source-cooperated Transmission in a Wireless Cluster --- p.42 / Chapter 4.1 --- System Model --- p.42 / Chapter 4.2 --- Selection Protocol --- p.44 / Chapter 4.2.1 --- Protocol Description and Problem Formulation --- p.44 / Chapter 4.2.2 --- Distributed Selection Algorithm --- p.46 / Chapter 4.2.3 --- Low Rate Regime --- p.50 / Chapter 4.3 --- Simulation Results --- p.52 / Chapter 4.3.1 --- Simulation Configuration --- p.53 / Chapter 4.3.2 --- Cases with a Smaller Feasible Solution Set --- p.53 / Chapter 4.3.3 --- Cases with a Larger Feasible Solution Set --- p.56 / Chapter 5 --- Conclusion and Future Work --- p.61 / Chapter 5.1 --- Conclusion --- p.61 / Chapter 5.2 --- Future Work --- p.62 / Chapter 5.2.1 --- Fairness --- p.62 / Chapter 5.2.2 --- Distributed Algorithm --- p.63 / Chapter 5.2.3 --- Game Theory --- p.63 / Chapter 5.2.4 --- Distributed Information --- p.63 / Bibliography --- p.64

The topic of voltage optimization has been of recent interest to many researchers and is being considered by many utilities for implementation in their Energy Control Centers. Much of the past research has utilized linear programming incremental models or strictly gradient techniques. This research combines both linear programming (LP) and generalized reduced gradient techniques (GRG) for voltage optimization. The result provides most of the advantages of both LP and gradient techniques. Further, the research incorporates important considerations for implementation in an Energy Control Center. / Ph. D.

Power dissipation has become a major concern for IC designers. Various low power design techniques have been developed for synchronous circuits. Asynchronous circuits, however. have gained more interests recently due to their benefits in lower noise, easy timing control, etc. But few publications on energy reduction techniques for asynchronous logic are available. Power awareness indicates the ability of the system power to scale with changing conditions and quality requirements. Scalability is an important figure-of-merit since it allows the end user to implement operational policy. just like the user of mobile multimedia equipment needs to select between better quality and longer battery operation time. This dissertation discusses power/energy optimization and performs analysis on both synchronous and asynchronous logic. The major contributions of this dissertation include: 1 ) A 2-Dimensional Pipeline Gating technique for synchronous pipelined circuits to improve their power awareness has been proposed. This technique gates the corresponding clock lines connected to registers in both vertical direction (the data flow direction) and horizontal direction (registers within each pipeline stage) based on current input precision. 2) Two energy reduction techniques, Signal Bypassing & Insertion and Zero Insertion. have been developed for NCL circuits. Both techniques use Nulls to replace redundant Data 0's based on current input precision in order to reduce the switching activity while Signal Bypassing & Insertion is for non-pipelined NCI, circuits and Zero Insertion is for pipelined counterparts. A dynamic active-bit detection scheme is also developed as an expansion. 3) Two energy estimation techniques, Equivalent Inverter Modeling based on Input Mapping in transistor-level and Switching Activity Modeling in gate-level, have been proposed. The former one is for CMOS gates with feedbacks and the latter one is for NCL circuits.

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Co-orientador: Pedro Miguel Rebelo Resende / Banca: Roberto Wagner Lourenço / Banca: Diego Colon / Resumo: Esse trabalho apresenta um estudo sobre o cenário da utilização da energia elétrica no Brasil, considerando dados sobre a oferta e a demanda, bem como sobre as principais fontes envolvidas na matriz elétrica do país. Sabe-se que quase 70% da eletricidade consumida no país é proveniente de usinas hidrelétricas, porém com a falta de chuvas dentro da normalidade, que ocorre desde 2013, tem sido necessário comprovar a oferta com a produção termelétrica, fazendo aumentar o custo de geração que é repassado para o consumidor. Também são apresentados nesse trabalho, o potencial de geração das principais fontes de energia renováveis no país, com análise de custos de instalação, incentivos existentes para o crescimento dessas fontes e discussões sobre a necessidade da inserção afetiva das mesmas na matriz elétrica brasileira, visando atender a crescente demanda. De posse do potencial energético através de fontes renováveis e baseando-se em experiências internacionais, particularmente através do estudo de caso da China e da Alemanha, o trabalho surge ainda possíveis medidas para o crescimento da utilização de energia solar, eólica e outras, na geração de energia elétrica, fator considerado essencial para o crescimento econômico e sustentável do país / Abstract: The main goal of this work is to study and to map the electrical energy scenario in Brazil, considering the supply, demand and the different primary energy sources in the country. It is well skown that almost 70% of the electrical energy consumed in Brasil comes from hydroelectric plants, however, since 2013 and due to the lack of abundant rain for keeping the hydroelectric normal parameters, it has become necessary to apply thermoelectric plants, consequently increasing the energy costs. For this reason, different energy sources are studied in this work as alternatives for the current generation system in Brazil, considering the different aspects such as: installation costs, normative and financial incentives and future demand. Furthermore, to better understand the potential of renewable energy in Brazil, some comparisons using the German and Chinese scenarios have been done, allowing to suggest short and long term actions for increasing the sustainable energy market, pointing out solar and wind power sources as essential for the economic and environmental development / Mestre

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-03. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:32:54Z : No. of bitstreams: 1 000852309.pdf: 2355883 bytes, checksum: c45349f76ac1ed9a2794bd2e68f235d5 (MD5) / Esse trabalho apresenta um estudo sobre o cenário da utilização da energia elétrica no Brasil, considerando dados sobre a oferta e a demanda, bem como sobre as principais fontes envolvidas na matriz elétrica do país. Sabe-se que quase 70% da eletricidade consumida no país é proveniente de usinas hidrelétricas, porém com a falta de chuvas dentro da normalidade, que ocorre desde 2013, tem sido necessário comprovar a oferta com a produção termelétrica, fazendo aumentar o custo de geração que é repassado para o consumidor. Também são apresentados nesse trabalho, o potencial de geração das principais fontes de energia renováveis no país, com análise de custos de instalação, incentivos existentes para o crescimento dessas fontes e discussões sobre a necessidade da inserção afetiva das mesmas na matriz elétrica brasileira, visando atender a crescente demanda. De posse do potencial energético através de fontes renováveis e baseando-se em experiências internacionais, particularmente através do estudo de caso da China e da Alemanha, o trabalho surge ainda possíveis medidas para o crescimento da utilização de energia solar, eólica e outras, na geração de energia elétrica, fator considerado essencial para o crescimento econômico e sustentável do país / The main goal of this work is to study and to map the electrical energy scenario in Brazil, considering the supply, demand and the different primary energy sources in the country. It is well skown that almost 70% of the electrical energy consumed in Brasil comes from hydroelectric plants, however, since 2013 and due to the lack of abundant rain for keeping the hydroelectric normal parameters, it has become necessary to apply thermoelectric plants, consequently increasing the energy costs. For this reason, different energy sources are studied in this work as alternatives for the current generation system in Brazil, considering the different aspects such as: installation costs, normative and financial incentives and future demand. Furthermore, to better understand the potential of renewable energy in Brazil, some comparisons using the German and Chinese scenarios have been done, allowing to suggest short and long term actions for increasing the sustainable energy market, pointing out solar and wind power sources as essential for the economic and environmental development

CAPES, FINEP, SETI e Fundação Araucária. / Neste trabalho é abordado o aumento da eficiência no acionamento de motores de indução através de técnicas de controle que utilizam um modelo de perdas e uma estrutura adaptativa. Inicialmente é apresentada a revisão da literatura com os principais controladores de eficiência energética. Também são apresentados os modelos elétrico e mecânico do motor para simulação do controle por campo orientado indireto (IFOC – Indirect Field Oriented Control) composto por controlador de velocidade, fluxo e corrente. A identificação das fontes de perdas é utilizada como auxílio no desenvolvimento do controlador de eficiência em conjunto com controladores de velocidade e fluxo. Os métodos de aumento de eficiência energética do motor de indução utilizando por busca recursiva (SC– Search Control) e controle por modelo de perdas (LMC– Loss-Model-Based Control) são descritos, simulados e implementados. O SC é implementado com passo de busca adaptativo e o LMC através de uma curva padrão de fluxo ótimo baseado na corrente estatórica. O SC converge para a mínima potência de entrada, porém tem resposta lenta de 5s em transitórios. O LMC possui resposta rápida de 1s, mas também possui dependência a variação paramétrica. Através da combinação do SC com o LMC, um Controlador Híbrido Adaptativo de Eficiência (HAEC) é proposto. Este controlador possui rápida convergência de 1s em transitórios e baixa sensibilidade a variações paramétricas. Para verificação experimental dos controladores de eficiência, foi projetado uma plataforma de acionamento composta por conversor estático trifásico CA/CC/CA com modulação PWM Space Vector comandado por processador digital de sinais. Os resultados experimentais obtidos apresentaram redução no consumo de energia, quando comparados com o acionamento com fluxo constante, de 29,7% com SC, 39,9% com o LMC e 49,4% com o HAEC. Isso demonstra a viabilidade técnica do HAEC. / This work approached the increased efficiency of induction motor drives using control techniques through a loss model and an adaptive structure. The review is presented with mainly energy efficiency controllers. Also, it are presented the electrical and mechanical models for motor control simulation with indirect field oriented (IFOC - Indirect Field Oriented Control) composed for speed, current and flux controllers. The identification of losses sources is used to development of efficiency controller with speed and flow. The methods of increasing energy efficiency of induction motor using a recursive search (SCSearch Control) and Loss-Model-based Controller (LMC) are presented, simulated and implemented. The SC is implemented with adaptive search step and the LMC by an optimal flux standard curve based on stator current. The SC converges to minimum input power, but it has slow response of 5s in transients. The LMC has quick response of 1s, but also it has dependency on parametric variation. Through the combination of SC and LMC, a Hybrid Adaptive Efficiency Controller (HAEC) is proposed. This controller has fast convergence of 1s in transitory and low sensibility with parameter variations. To implement the efficiency controllers, it was developed a platform composed by three-phase AC / CC / AC static converter with Space Vector Pulse Width Modulation controlled by a digital signal processor. Experimental results present an energy consumption reduction compared with constant flux drive of 29.7% for SC, 39.9% for LMC and 49.4% with HAEC. These results had shown the viability for HAEC project.

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Clivaldo de Oliveira / Banca: Max Mauro Dias Santos / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: Recentemente, o interesse e a pesquisa de coleta de energia têm aumentado substancialmente no meio técnico-científico. Com a grande demanda mundial por energia elétrica, muitos pesquisadores, no Brasil e no Mundo, têm concentrado seus esforços na busca de novas fontes de energia. No processo de coleta de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do meio ambiente através de um transdutor. Fontes de vibração do meio ambiente podem ser causadas em estruturas através do movimento de veículos, ondas do mar e até o deslocamento de pessoas. Com isso, este trabalho tem como objetivo estudar a coleta de energia utilizando um dispositivo MagLev não-linear excitado externamente em sua base por uma fonte não ideal. A metodologia empregada para a realização das análises deste trabalho foram: utilizar o método de múltiplas escalas para buscar as melhores configurações dos parâmetros e realização de simulações numéricas utilizando o método de Runge-Kutta de quarta e quinta ordem com passo variável buscando otimizar a coleta de energia através da variação de parâmetros, diagramas de bifurcação, expoente de lyapunov, históricos no tempo entre outros. Em geral serão feitas duas comparações entre o resultado numérico e o resultado obtido analiticamente pelo método das múltiplas escalas, bem como a melhor configuração de parâmetros para uma melhor coleta de energia / Abstract: Recently interest and energy harvesting research have increased substantially in the technical-scientific community. With the high global demand for electricity, many researchers in Brazil an the world, have concentrated their efforts in the search for new energy sources. Energy collection process, electrial energy is obtained by converting mechanical energy created by a vibration source of the environment through a transducer, environmental sources of vibration may be caused in structures by the movements of cars, train, sea waves, and even the movement of people. Thus, this work aims to study the collection of energy using and excited nonlinear MagLev device externally at its base by a non ideal source. The employed methodology for the carrying out the anlyzes of this study were to use the method of multiple scales to find the parameter setting and performing numerical simulations using the Runga-Kutta method of fourth and fifth order with variable step in order to optimize the collection energy by variation of parameters, bifurcation diagrams, exponent lyapunov, historical time among others. In general two comparison are made between the numerical result and the analytical result obtained by the method of multiple scales, and the best parameter setting for improved energy harvesting / Doutor

Este trabalho desenvolve um novo método de controle de eficiência energética no acionamento de motores de indução. Esta técnica utiliza um modelo de perdas e uma estrutura de controle baseada no mínimo consumo de energia elétrica. Em um primeiro momento, são apresentados os estudos com os principais controladores de eficiência energética da última década. Depois, são apresentados os modelos elétricos e mecânicos do motor de indução trifásico, a partir do modelo clássico, com o eixo de referência qd0. O controlador utilizado, é o controle por campo orientado indireto (IFOC - Indirect Field Oriented Control), composto por uma malha externa de controle de velocidade e fluxo, e uma malha interna de controle de correntes, que demonstram um bom desempenho de torque e velocidade. Por se tratar de um controlador IFOC, onde os parâmetros do motor são fundamentais para obter bons resultados, o ensaio do motor de indução é realizado e apresentado. Sabendo-se das principais fontes de perdas do motor, o controlador de eficiência energética pode ser elaborado. O controlador baseado no modelo de perdas (LMC -Loss-Model-Based Control) é descrito, assim como o controlador de busca recursiva (SC - Search Control), ambos muito utilizados na literatura. O LMC proposto é implementado através de curvas padrão de fluxo ótimo baseado na potência absorvida, dependendo da carga no eixo do motor, uma nova curva padrão é utilizada. O controlador de eficiência proposto chamado de (MBC - Model Based Control), utiliza o método LMC com um controlador IFOC, este é simulado via software Matlab e verificado experimentalmente através de uma plataforma de acionamento projetada e montada, conforme o projeto descrito. O controlador de eficiência proposto, é comparado com o acionamento de fluxo constante e com o controlador SC, para diferentes perfis de carga no eixo. Para todos os casos o controlador proposto, apresentou o melhor rendimento da máquina. / This paper develops a new method of controlling the drive energy efficiency of induction motors . This technique uses a model of losses and a control structure based on minimum energy consumption . At first , studies with the main drivers of energy efficiency in the last decade are presented . Then the electrical and mechanical models of three-phase induction motor are presented , from the classic model , with the reference axis qd0 . The controller used is an indirect field-oriented control (IFOC), composed of an outer control loop speed and flow , and an inner current control loop , showing a good performance of torque and speed. Because it is a IFOC controller, where the engine parameters are critical to obtain good results , the testing of induction motor is carried out and presented . Knowing the main sources of losses of the engine, the controller of energy efficiency can be drawn . The loss model based (LMC) controller is described , as well as the controller recursive search (SC), both widely used in the literature . The LMC proposed is implemented through optimum standard curves of flow based on power absorbed. Depending on the load on the motor shaft , a new standard curve is used . The proposed controller called efficiency ( MBC - Model Based Control ) uses the LMC method with a IFOC controller , this is simulated via textit software emph Matlab and verified experimentally through a platform drive designed and assembled , as the project described . The controller proposed efficiency is compared with the drive and the constant flow controller SC to different profiles of the axle. For all cases, the proposed controller showed the best performance of the machine.

Esta pesquisa tem por objetivo efetuar uma investigação acerca da eficiência energética nas indústrias, com foco na identificação dos potenciais de conservação de energia e possíveis barreiras para se implantar um sistema de gestão de energia, tendo como principais motivações o lançamento do Plano Nacional de Eficiência Energética (PNEf), que prevê uma grande economia de energia para os próximos anos, e da norma ABNT NBR ISO 50001- Sistema de gestão de energia. Num primeiro instante, fez-se um estudo dos principais métodos de gestão e eficiência energética que estão sendo empregados nas indústrias. Após o desenvolvimento de estudos preliminares, realizou-se uma auditoria energética em um frigorífico de abate de aves situado na região Sudoeste do Paraná. Nesta auditoria foram estabelecidos os centros de maior consumo, as linhas de base dos principais insumos energéticos e potenciais de conservação de energia dos principais módulos temáticos. Verificou-se que o sistema de refrigeração representa aproximadamente 81% do consumo de energia elétrica da planta e que do total de 11 módulos temáticos existentes, três deles representam aproximadamente 97% do consumo de energia elétrica da planta, sendo motores, sistema de refrigeração e sistema de ar comprimido. Constatou-se também, com uma análise econômica de perdas, que há potenciais de conservação de energia, principalmente em motores. Por fim, identificaram-se as principais barreiras para se implantar um sistema de gestão de energia em uma planta, principalmente no que se refere à elaboração de linhas de base e indicadores de desempenho energético. Tais barreiras demonstram uma falsa expectativa do PNEf para alcançar as atuais metas se não houver maior impacto dos progressos induzidos (por políticas públicas). / This research has an objective to investigate the electrical power efficiency in industries, aiming to identify potential energy saving and possible barriers to deploy an energy management system, having as one of its priorities the main motivations to the release of a National Plan of Electrical Efficiency (NPEE), in which forecast a great power saving for the following years and the norm ABNT NBR ISO 50001-Energy management system. At a first moment, a study was made about the main methods of electrical efficiency management, in which are being introduced in industries. After the development of preliminary studies, an electrical audit was carried out in a poultry slaughter cooler on the southwest region of Paraná. On the audit were established the centers of greater consumption and the baselines of the main energetic imputs and potential ways of electrical energy saving from the main thematic modules.It has been verified that the cooling system represents approximately 81% of electrical energy consumption of the plant and of the total of eleven modules; three of them represent approximately 97% of the power consumption of the entire plant, as engines, cooling system and compressed air system. It has been also found out, with an economic analysis of losses, there are potentials means of power saving, especially when it comes to engines. At last, was identified the main barriers to deploy an energy management system in a plant, mainly as regards the elaboration of baselines and indicators of electrical performance. These barriers have shown a fake expectation of the NPEE to reach the present goals if there's no impact on the progresses prompted (by public politics.)