Este trabalho descreve o projeto e implementação de um emulador desenvolvido em firmware no minicomputador ED 311 para o microprocessador de 16 bits, denominado PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) projetado e construído no Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação da UFRGS. O presente volume contém ainda a especificação e os procedimentos de implementação de um montador de programas PCIR escrito na própria linguagem de montagem PCIR, aqui definida. Estes componentes foram desenvolvidos paralelamente ao desenvolvimento do hardware dando subsídios para a avaliação da própria máquina em projeto. / This dissertation describes the design and implementation of a firmware emulator developed in the ED 311 minicomputer, for a 16 bits microprocessor, called PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) designed and constructed at UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). The present text also presents the especification and the implementation of a PCIR assembler, written in the own PCIR assembler language. These software/firmware components were developed simultaneouly to the hardware, in order to aid for in the evaluation of the machine design.

Este trabalho descreve o projeto e implementação de um emulador desenvolvido em firmware no minicomputador ED 311 para o microprocessador de 16 bits, denominado PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) projetado e construído no Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação da UFRGS. O presente volume contém ainda a especificação e os procedimentos de implementação de um montador de programas PCIR escrito na própria linguagem de montagem PCIR, aqui definida. Estes componentes foram desenvolvidos paralelamente ao desenvolvimento do hardware dando subsídios para a avaliação da própria máquina em projeto. / This dissertation describes the design and implementation of a firmware emulator developed in the ED 311 minicomputer, for a 16 bits microprocessor, called PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) designed and constructed at UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). The present text also presents the especification and the implementation of a PCIR assembler, written in the own PCIR assembler language. These software/firmware components were developed simultaneouly to the hardware, in order to aid for in the evaluation of the machine design.

Este trabalho descreve o projeto e implementação de um emulador desenvolvido em firmware no minicomputador ED 311 para o microprocessador de 16 bits, denominado PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) projetado e construído no Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação da UFRGS. O presente volume contém ainda a especificação e os procedimentos de implementação de um montador de programas PCIR escrito na própria linguagem de montagem PCIR, aqui definida. Estes componentes foram desenvolvidos paralelamente ao desenvolvimento do hardware dando subsídios para a avaliação da própria máquina em projeto. / This dissertation describes the design and implementation of a firmware emulator developed in the ED 311 minicomputer, for a 16 bits microprocessor, called PCIR (Processador de Conjunto de Instruções Reduzido) designed and constructed at UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). The present text also presents the especification and the implementation of a PCIR assembler, written in the own PCIR assembler language. These software/firmware components were developed simultaneouly to the hardware, in order to aid for in the evaluation of the machine design.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10498_dissertacao_Netalianne.pdf: 5417301 bytes, checksum: 5f643d84188fcaeb6044feefa4b71257 (MD5) Previous issue date: 2016-12-08 / Devido à necessidade do emprego de técnicas de rastreamento do ponto de máxima potência no estudo de energia solar fotovoltaica, e considerando a dificuldade de viabilizar ensaios e testes em laboratório, este trabalho consiste em modelar um arranjo fotovoltaico representando o efeito do sombreamento parcial em arranjos como referência para emuladores de módulos PVs. As características nominais de um módulo fotovoltaico são descritas por meio de um modelo matemático que, por simulação computacional, estabelece uma corrente de referência para emulação de um conjunto de módulos conectados em série. O modelo matemático utilizado é adaptado para representar os efeitos de sombreamento parcial a que são expostos os arranjos fotovoltaicos, e a corrente de referência disponibilizada é utilizada como referência de corrente do laço de controle de um conversor CC que deve conseguir imitar o comportamento de um arranjo fotovoltaico com sombreamento parcial. O algoritmo para adequação aos efeitos de sombreamento parcial, o projeto do emulador e os resultados obtidos são apresentados considerando diferentes níveis de radiação do Sol e para diferentes condições de sombreamento parcial. A partir dos resultados apresentados e comparados com um sistema de referência foi possível obter uma resposta satisfatória para a representação de arranjos série de módulos em situação de sombreamento parcial. Os resultados de cálculo de desvios se mantiveram abaixo da faixa de tolerância prevista pelo fabricante do módulo comercial utilizado. O conversor projetado e a sintonia do controlador obtiveram bom funcionamento para todas as condições de irradiância mostradas com um bom comportamento dinâmico, sendo capaz de representar as características elétricas do arranjo de maneira adequada.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-02-14T11:04:49Z No. of bitstreams: 1 luisclaudiogamboalopes.pdf: 7099738 bytes, checksum: b7593ec87a0bf197f35c720c3c819ab6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-22T11:16:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luisclaudiogamboalopes.pdf: 7099738 bytes, checksum: b7593ec87a0bf197f35c720c3c819ab6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T11:16:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luisclaudiogamboalopes.pdf: 7099738 bytes, checksum: b7593ec87a0bf197f35c720c3c819ab6 (MD5) Previous issue date: 2006-08-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação descreve as etapas de desenvolvimento de um sistema experimental de geração de energia elétrica de 30 kW baseado em painéis solares fotovoltaicos montado no Campus da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). São apresentados detalhes do sistema fotovoltaico como: tipo e técnicas de chaveamento dos conversores estáticos CC-CC e CC-CA, modelos digitais das partes do sistema, algoritmos de controle, circuitos de condicionamento, entre outros. A energia CC proveniente dos painéis fotovoltaicos é processada por conversores CC-CC boost. Esses conversores são controlados para rastrear o ponto de máxima potência (MPPT - “Maximum Power Point Tracking”) dos painéis fotovoltaicos. Dois inversores fonte de tensão (VSI - “Voltage Source Inverter”) conectados em série através de transformadores injetam a energia processada pelos conversores CC-CC na rede elétrica CA. Os conversores VSIs utilizam uma técnica de chaveamento multipulso com eliminação seletiva de harmônicos. Todos os algoritmos de controle dos conversores CC-CC e CC-CA são implementados em processadores de sinais digitais (DSP -“Digital Signal Processor”). Um sistema supervisório foi desenvolvido para monitorar as variáveis e ajustar a operação do sistema como compensador estático ou como sistema de geração disperso. Resultados de simulações digitais obtidos com o programa ATP/EMTP (Alternative version of Electromagnetic Transient Program) e com um programa emulador de DSPs são usados para validar as estratégias de controle e de chaveamento propostas. Finalmente resultados experimentais demonstram o funcionamento do sistema e validam o trabalho. / This dissertation describes the development steps of an experimental photovoltaic system of electric energy generation of 30 kW installed on the Federal University of Juiz de Fora Campus (UFJF). Details of the photovoltaic system are presented such as: CC-CC and CC-CA converters topologies and switching strategy, digital models, control algorithms, conditioning circuits, among others. The DC energy from the photovoltaic panels is processed by DC-DC type boost converters. These converters are controlled to track the maximum power point (MPPT) of the photovoltaic panels. Two voltage source inverters (VSI), series connected through two transformers, inject the energy processed by the boost converters into the AC network. The VSI’s output voltages use multipulse technique with a selective harmonic elimination. All control algorithms of the DC-DC and DC-AC converters are designed and implemented in digital signal processors (DSP). A supervisory system is designed and developed to monitor the system variables and to control the operation of the system as static synchronous compensator or as dispersed generation system. Simulation results, obtained with ATP/EMTP (Alternative version of Electromagnetic Transient Program) and with a DSP emulator program, are used to validate the proposed control and switching strategies. Finally experimental results demonstrate the operation of the photovoltaic generation system and are used to validate this work.

El presente trabajo tiene como objetivos el ajuste de un simulador programado en MatLab Simulink para emular el comportamiento de la turbina a gas de la central térmica Nueva Renca, además del análisis y diseño de estrategias de control supervisor basadas en modelos difusos, y de un emulador neuronal del controlador predictivo difuso. La importancia actual de este estudio radica en la necesidad de hacer más eficientes los procesos de generación de electricidad, especialmente los que utilizan gas natural en la producción, dadas las perspectivas de crecimiento del precio del combustible y de las restricciones impuestas al suministro desde Argentina. El diseño de las estrategias de control supervisor requirió la modelación difusa de la turbina y la modelación neuronal de control supervisor predictivo difuso. Como modelo difuso se escogió un modelo de Takagi – Sugeno y como modelo neuronal una red perceptrón multicapa con una capa oculta. Las funciones de activación son tangente hiperbólica para las neuronas de la capa oculta y lineal para la capa de salida. Los resultados de este estudio reflejan que según criterios económicos, operativos y de esfuerzo computacional, el control por emulación es mejor que el control predictivo difuso, sin embargo, se debe realizar un trabajo previo mayor, al tener que recolectar datos para el entrenamiento de la red neuronal. Con la implementación del controlador neuronal se logró un incremento 3,027% en las utilidades con respecto a la estrategia de control regulatoria, lo que se traduce en un incremento de 1,8 millones de dólares anuales.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-06-01T19:43:50Z No. of bitstreams: 1 DissDSC.pdf: 4212155 bytes, checksum: 09fae7e4670f0c6249beccb0e16122c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T13:41:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDSC.pdf: 4212155 bytes, checksum: 09fae7e4670f0c6249beccb0e16122c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T13:41:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDSC.pdf: 4212155 bytes, checksum: 09fae7e4670f0c6249beccb0e16122c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T13:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDSC.pdf: 4212155 bytes, checksum: 09fae7e4670f0c6249beccb0e16122c8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The advent of multicore processors represented a major advance in the performance of parallel computing. Embedded systems following this trend have improved the computing power available for real-time systems, enabling the GNU/Linux development chain. Consolidated to more than twenty years in the Linux environment. In order to emulate the RTXC kernel, an API-RTXC-Linux was written in C and obtained deterministic results as well as homogeneous distribution for the response time of implemented calls, being possible its use for real-time applications. / O advento dos processadores multicore representou um grande avanço no desempenho da computação paralela. Os sistemas embarcados seguindo essa tendência, melhoraram o poder computacional disponível para sistemas de tempo real, possibilitando a utilização da cadeia de desenvolvimento GNU/Linux. Consolidado a mais de vinte anos no mercado, o RTOS RTXC da Quadros Systems, foi escolhido para ser emulado no ambiente Linux. Com o objetivo de se emular o kernel RTXC, a API-RTXC-Linux foi escrita em C e obteve resultados determinísticos além de distribuição homogênea para tempo de resposta das chamas implementadas, sendo possível seu uso para aplicações de tempo real.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-09-28T20:11:27Z No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-10-01T13:41:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-01T13:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) Previous issue date: 2014-05-28 / A humanidade encontra-se numa ?poca de desenvolvimento tecnol?gico sem precedentes.A ci?ncia alcan?ou e continua alcan?ando conquistas que permitem compreender cada vez mais o universo e as leis que o regem e, tamb?m, tentar coexistir sem destruir o planeta em que vivemos. Um dos principais desafios do s?culo XXI ? buscar e incrementar a gama de fontes de energias limpas, renov?veis e capazes de sustentar nosso crescimento e estilo de vida. ? dever de cada pesquisador dedicar-se e contribuir nesta corrida energ?tica. Neste contexto, a energia e?lica se apresenta como uma das grandes promessas para o futuro da gera??o el?trica. Apesar de ser um pouco mais antiga que outras fontes de energia renov?vel, a gera??o e?lica ainda apresenta um vasto campo para melhoramento. O desenvolvimento de novas t?cnicas de controle do gerador juntamente com o desenvolvimento de laborat?rios de pesquisa especializados em gera??o e?lica formam um dos pontos chave para aumentar o rendimento, a efici?ncia e a confiabilidade do sistema. O controle apropriado do esquema de conversores back-to-back permite que as turbinas e?licas baseadas no gerador de indu??o duplamente alimentado (DFIG) operem no modo de velocidade vari?vel, cujos benef?cios incluem m?xima extra??o de pot?ncia, inje??o de pot?ncia reativa e redu??o de estresse mec?nico. O conversor do lado do rotor fornece controle de pot?ncia ativa e reativa injetada na rede, enquanto que o conversor do lado da rede fornece o controle da tens?o no link CC e fluxo de pot?ncia bi-direcional. A estrutura de controle convencional utiliza controladores PI com compensa??o feed-forward dos termos de acoplamento cruzado. Como desvantagens, esta t?cnica de controle apresenta sensibilidade a incertezas do modelo e, tamb?m, a compensa??o de termos din?micos acoplados resulta em uma estrat?gia de controle concorrente. Por isso, para superar estes problemas e eliminar os termos de acoplamento cruzado, ? utilizado uma estrutura de controle robusta com realimenta??o de estados baseada no princ?pio do modelo interno,visando melhorar o acionamento do gerador bem como o seu comportamento din?mico durante varia??es abruptas na velocidade do vento. O desempenho da t?cnica de controle proposta para o controle do gerador DFIG ser? comparado ao da abordagem de controle convencional sob condi??es de vento est?veis e rajadas. Um emulador de turbina e?lica foi desenvolvido para recriar em laborat?rio uma condi??o realista e submeter o gerador a v?rias condi??es de velocidade do vento. / The humanity reached a time of unprecedented technological development. Science has achieved and continues to achieve technologies that allowed increasingly to understand the universe and the laws which govern it, and also try to coexist without destroying the planet we live on. One of the main challenges of the XXI century is to seek and increase new sources of clean energy, renewable and able to sustain our growth and lifestyle. It is the duty of every researcher engage and contribute in this race of energy. In this context, wind power presents itself as one of the great promises for the future of electricity generation . Despite being a bit older than other sources of renewable energy, wind power still presents a wide field for improvement. The development of new techniques for control of the generator along with the development of research laboratories specializing in wind generation are one of the key points to improve the performance, efficiency and reliability of the system. Appropriate control of back-to-back converter scheme allows wind turbines based on the doubly-fed induction generator to operate in the variable-speed mode, whose benefits include maximum power extraction, reactive power injection and mechanical stress reduction. The generator-side converter provides control of active and reactive power injected into the grid, whereas the grid-side converter provides control of the DC link voltage and bi-directional power flow. The conventional control structure uses PI controllers with feed-forward compensation of cross-coupling dq terms. This control technique is sensitive to model uncertainties and the compensation of dynamic dq terms results on a competing control strategy. Therefore, to overcome these problems, it is proposed in this thesis a robust internal model based state-feedback control structure in order to eliminate the cross-coupling terms and thereby improve the generator drive as well as its dynamic behavior during sudden changes in wind speed. It is compared the conventional control approach with the proposed control technique for DFIG wind turbine control under both steady and gust wind conditions. Moreover, it is also proposed in this thesis an wind turbine emulator, which was developed to recreate in laboratory a realistic condition and to submit the generator to several wind speed conditions.

Orientador: André Luiz Andreoli / Resumo: As fontes renováveis de energia apresentam-se como solução para problemas relacionados ao aumento da demanda por energia elétrica e crescimento dos níveis de emissão de gás carbônico, uma vez que são não poluentes, limpas e abundantes. Aproveitamentos eólicos se mostram como uma das mais promissoras fontes de energia renovável, e por essa razão as pesquisas envolvendo este tipo de aproveitamento têm despertado grande interesse na comunidade científica. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um emulador de turbina eólica (ETE), uma ferramenta de apoio às investigações experimentais capaz de reproduzir o comportamento mecânico dinâmico de uma turbina eólica através de uma malha de controle digital em configuração de hardware-in-the-loop atuando sobre um acionamento eletrônico de uma máquina de indução Operando como fonte de força motriz, o ETE torna mais fácil a avaliação dinâmica de geradores e seus sistemas de controle associados voltados às aplicações envolvendo energia eólica. A pesquisa apresenta uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte, a modelagem e a implementação experimental de um emulador de turbina eólica utilizando um motor de indução trifásico (MIT) acionado por um inversor de frequência. Para isso, é implementado um controle em malha fechada de conjugado e velocidade. Este controle faz com que o acionamento eletromecânico representado pelo MIT e inversor de frequência apresente em seu eixo o comportamento de uma turbina eólica conforme os parâmetros... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O presente trabalho visa propor uma metodologia para desenvolvimento e aplicação de um inovador emulador de redes elétricas inteligentes (REIs) para testes sistêmicos de funcionalidades de Smart Grids envolvendo dispositivos inteligentes (hardware) e sistemas de tecnologia da informação (software) em ambiente laboratorial. Além de dar uma dimensão da importância dos laboratórios de redes elétricas inteligentes para a pesquisa do tema, o levantamento bibliográfico apresentado neste trabalho permite concluir que as pesquisas envolvendo hardware-in-the-loop (HIL) tendem a concentrar suas análises nos equipamentos de hardware testados, como dispositivos de medição, equipamentos de potência (inversores de frequência e outros), dispositivos de controle e seus algoritmos e não em estudos que envolvam análises mais sistêmicas e interações dos dispositivos com sistemas de TI normalmente presentes nos Centros de Operação da Distribuição (COD), os quais cumprem papéis cada vez mais importantes nas funcionalidades de Redes Inteligentes. A metodologia proposta parte da premissa de que um ambiente para testes de funcionalidades de Smart Grids deve permitir análises sistêmicas, não apenas focadas nos dispositivos de controle de uma porção particular da rede ou sistemas de automação específicos, mas devem envolver a maior porção de rede possível e necessária para a correta representação das redes elétricas inteligentes. Neste sentido, a metodologia define e caracteriza os principais módulos e etapas de desenvolvimento de um emulador de redes elétricas inteligentes, ao mesmo tempo em que propõe soluções para os desafios de integração destes módulos, aplicando conceitos de hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), e simulação com sincronização orientada a evento, além de propor soluções com simulação de sistemas de potência em regime permanente e hardware de baixo custo que permitiram o desenvolvimento do emulador de redes em laboratório de Smart Grid. As principais características do emulador de REIs desenvolvido e implementado no laboratório de Smart Grid, conforme a metodologia proposta, também são descritas neste trabalho. Por fim, são apresentados os casos teste, mais especificamente provas de conceito, envolvendo redes de teste IEEE/PES e redes reais das concessionárias do grupo EDP, financiador do projeto de implantação do laboratório no âmbito do Programa de P&D ANEEL, os quais serviram de base para a avaliação do desempenho do emulador e discussões finais sobre as contribuições da metodologia de desenvolvimento proposta neste trabalho. / This work aims to proposing a methodology for the development and application of an innovative Smart Grid emulator for systemic testing of Smart Grids functionalities involving intelligent devices and information technology systems in a laboratory environment. Besides demonstrating the importance of the Smart Grid for the subject research, the literature review clarifies that the research involving hardware-in-the-loop (HIL) tends to concentrate its analyses in the equipment under test, such as power devices, control devices and their algorithms. Instead, it should consider systemic studies involving the interaction of these devices with Operation Centre IT systems, so relevant to the Smart Grid functionalities. The proposed methodology is based on the premise that an environment for testing Smart Grids functionalities should allow systemic analysis instead of focusing only on control devices of a specific area or specific automation systems. Instead, it should involve a more detailed representation of the network that is necessary for the correct representation of the Smart Grid. In this direction, the methodology defines and characterizes the development stages and main modules of a Smart Grid emulator and proposes solutions for integration issues. It applies concepts of hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), simulation with event-driven synchronization, besides steady-state power simulation and low-cost hardware solutions that enabled the development of the Power grid emulator at a Smart Grid laboratory. The main features of the Smart Grid emulator developed and implemented at the Smart Grid laboratory, according to the proposed methodology, are also described in this work. Finally, the description of the Smart Grid laboratory, test cases and proofs of concepts involving IEEE/PES test feeders and real networks of the EDP utility, sponsor of the project for laboratory implementation under the ANEEL R&D Program, are presented to prove the Emulator performance and to discuss the contribution of the methodology herein proposed.