Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-11Bitstream added on 2014-06-13T19:49:01Z : No. of bitstreams: 1 alampifilho_s_me_ilha.pdf: 2425672 bytes, checksum: d3cac40334f5802db928824e572ef8fc (MD5) / O número crescente de cargas não-lineares, bem como altas taxas de energia pagas pelos consumidores, com tributações adicionais, tais como multas por baixo ou alto fator de potência, tarifas elevadas em horários de ponta e necessidade de elevados contratos de demanda, para suprir possíveis ultrapassagens de contrato, estão entre as principais motivações técnicas para a realização desta pesquisa. Sob esta perspectiva, os principais controladores FACTS são apresentados, com enfoque principal nos controladores que utilizam conversores como fonte de tensão em sua concepção. Tais controladores são capazes de controlar potência ativa, a partir do armazenamento de energia na forma contínua, além do controle da potência reativa. São apresentados alguns dos principais distúrbios dos sistemas elétricos, cujo entendimento é fundamental quando se trata de redução de encargos com a energia. É proposta uma concepção de um controlador denominado Compensador Regenerativo de Potência, que utiliza conversor como fonte de tensão, associado a armazenadores de energia, o qual é capaz de armazenar energia quando a demanda estiver abaixo de valores contratados e injetar potência de volta ao sistema principal nos momentos de tarifas mais caras (horários de ponta), para redução de gastos de energia e equalização do perfil de consumo. Com informações obtidas através de ferramentas de gerenciamento de energia, atuações do compensador regenerativo são avaliadas e simulações de vários casos são apresentadas. A partir dos resultados, pode-se concluir sobre a viabilidade desta forma de compensação, plenamente justificada através de reduções significativas nos custos de energia para os consumidores finais. / The growth of non-linear loads, along with the increase of energy prices for final consumers, with additional tributes such as fines for either low or high power factor, higher energy prices at periods of consumption peaks, contracted limit overtaken, are the main incentive for the development of the present dissertation. Focusing at such problems, the main FACTS devices, proposed to the electrical systems, are investigated, taking into account the possibility of using voltage sourced converters (VSC) in the active and reactive power control, associated to energy storage devices. The knowledge of system disturbances is also important to reduce energy costs. Thus, electric power disturbances are also investigated. This work proposes a conception of a power controller named Regenerative Power Controller, composed of voltage source converter associated to energy storage devices, which is able to store energy within the periods when the contracted energy is above the present demand, and supply the stored energy to the main system during the periods of peak of demand, reducing energy costs. Some cases are evaluated using existing tools for energy management installed in real companies and considering the performance of the active power controller. From the results, the controller is widely justified, since it can reduce the costs of energy to final consumers.

Orientador: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Kleiber David Rodrigues / Resumo: O número crescente de cargas não-lineares, bem como altas taxas de energia pagas pelos consumidores, com tributações adicionais, tais como multas por baixo ou alto fator de potência, tarifas elevadas em horários de ponta e necessidade de elevados contratos de demanda, para suprir possíveis ultrapassagens de contrato, estão entre as principais motivações técnicas para a realização desta pesquisa. Sob esta perspectiva, os principais controladores FACTS são apresentados, com enfoque principal nos controladores que utilizam conversores como fonte de tensão em sua concepção. Tais controladores são capazes de controlar potência ativa, a partir do armazenamento de energia na forma contínua, além do controle da potência reativa. São apresentados alguns dos principais distúrbios dos sistemas elétricos, cujo entendimento é fundamental quando se trata de redução de encargos com a energia. É proposta uma concepção de um controlador denominado "Compensador Regenerativo de Potência", que utiliza conversor como fonte de tensão, associado a armazenadores de energia, o qual é capaz de armazenar energia quando a demanda estiver abaixo de valores contratados e injetar potência de volta ao sistema principal nos momentos de tarifas mais caras (horários de ponta), para redução de gastos de energia e equalização do perfil de consumo. Com informações obtidas através de ferramentas de gerenciamento de energia, atuações do compensador regenerativo são avaliadas e simulações de vários casos são apresentadas. A partir dos resultados, pode-se concluir sobre a viabilidade desta forma de compensação, plenamente justificada através de reduções significativas nos custos de energia para os consumidores finais. / Abstract: The growth of non-linear loads, along with the increase of energy prices for final consumers, with additional tributes such as fines for either low or high power factor, higher energy prices at periods of consumption peaks, contracted limit overtaken, are the main incentive for the development of the present dissertation. Focusing at such problems, the main FACTS devices, proposed to the electrical systems, are investigated, taking into account the possibility of using voltage sourced converters (VSC) in the active and reactive power control, associated to energy storage devices. The knowledge of system disturbances is also important to reduce energy costs. Thus, electric power disturbances are also investigated. This work proposes a conception of a power controller named "Regenerative Power Controller", composed of voltage source converter associated to energy storage devices, which is able to store energy within the periods when the contracted energy is above the present demand, and supply the stored energy to the main system during the periods of peak of demand, reducing energy costs. Some cases are evaluated using existing tools for energy management installed in real companies and considering the performance of the active power controller. From the results, the controller is widely justified, since it can reduce the costs of energy to final consumers. / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Ricardo Fortes de Miranda / Resumo: Este estudo apresenta uma análise numérica dos campos de temperaturas e velocidades d'água durante seu processo de aquecimento via calor sensível no interior de um armazenador térmico cilíndrico, aquecido lateralmente e adiabático em seu topo e base, visando o estudo da condição de operação de um aquecedor de água coletor solar-armazenador integrados (ICSSWH - Integrated Collector-Storage Water Heater). Em uma segunda análise a influência de um defletor interno é estudada pela definição dos campos de velocidades e temperaturas da água. A abordagem numérica é realizada a partir de um modelo bidimensional, transiente, não linear e em coordenadas cilíndricas, discretizada pela técnica de elementos finitos. A construção do modelo é obtida numericamente através de um código computacional desenvolvido em linguagem de programação C. Os resultados numéricos são validados. Análises transientes dos campos de velocidades e temperaturas bem como das temperaturas de mistura e velocidade de carregamento, com e sem parede interna direcionada (defletor interno) são realizadas com a finalidade de estudar a inlfuência da referida parede na convecção livre nessas condições. / Abstract: This study shows a numerical analysis of the temperature and speed fields of water during the process of heating through sensible heat in the interior of a cylindric thermal storage, heated laterally and with adiabatics top and base, in order to study the operational conditions of an integrated collector-storage solar water heater (ICSSWH). In a second analysis a model with an internal baffle is created and temperature and velocity fields are analysed. The numerical study is done taking into consideration a bidimensional, transient non linear research in cylindric coordenates, discretized by the technique of finite elements. Its solution is obtained numerically through a computational code developed in a C programming language. The numerical results are validated. A transient analysis of the spped and temperature fields so as of the mixing temperatures and the charging speed, with or without the infernal baffle are carried out taking into account the aim of studying the influence of the so called wall in the free convection of those conditions. / Mestre

Em um momento em que questões ambientais e a segurança energética estão numa posição de destaque, Veículos Elétricos (VEs) estão no centro das atenções. Entretanto, ainda é difícil para eles substituir os tradicionais veículos de combustão interna e a razão principal para isso é o seu sistema de energia. Normalmente, devido a suas características, baterias são usadas como banco de energia para VEs. No entanto, baterias também apresentam algumas limitações para essa aplicação e o problema no sistema de energia é relacionado a essas limitações. Uma das soluções propostas é se colocar baterias e supercapacitores (SC) em paralelo, resultando em um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (SHAE). Para fazer essa configuração possível e o fluxo de potência controlável em um SHAE, um conversor CC-CC bidirecional interfaceando a bateria e o SC é necessário. Levando isso em consideração, o estudo de topologias CC-CC bidirecionais é apresentado nessa Dissertação de Mestrado. Primeiro, o estudo de um conversor CC-CC bidirecional com indutor dividido, envolvendo sua análise teórica em regime permanente, análise dinâmica e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, é apresentado, resultando na construção de um protótipo experimental com as seguintes especificações de projeto: Fonte de tensão 1 de 300 V, fonte de tensão 2 de 96 V, frequência de comutação de 20 kHz e potência nominal de 1000 W. Então, o estudo de uma segunda topologia, um conversor CC-CC Buck-Boost ZVS bidirecional, envolvendo sua análise em regime permanente e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, também é apresentado. / In an era where environmental issues and the energetic safety are in an outstanding position, Electric Vehicles (EVs) are in the spotlight. However, it is difficult for them to replace the ICE vehicles and the main reason for that it is their energy system. Normally, due to some of their characteristics, batteries are used as energy bank in Electric Vehicles. Nevertheless, batteries also present some limitations for this application and the energy system problem is related to these limitations. One of the proposed solutions is to place batteries and Supercapacitors (SC) in parallel, resulting in a Hybrid Energy Storage System (HESS). To make this configuration possible and the power flow controllable in the HESS, a bidirectional DC-DC converter interfacing the battery and the SC is necessary. Taking this into account, the study of bidirectional DC-DC topologies is presented in this Master’s Thesis. First, a study of a bidirectional DC-DC converter with tapped inductor, involving its theoretical steady state analysis, dynamic analysis and design methodology with simulation results, is presented, resulting in the design of an experimental prototype with the following design specifications: Voltage source 1 of 300 V, voltage source 2 of 96 V, switching frequency of 20 kHz and rated power of 1000 W. Then, the study of a second topology, a bidirectional ZVS Buck-Boost DC-DC converter, involving he steady state analysis and a design methodology with simulation results, is also presented.

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_AndreAugusto_D.pdf: 4648060 bytes, checksum: fec10ea5d77379b209259bd3174d9224 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho propõe uma estratégia de gestão de energia, para aplicações em veículos elétricos, baseado em um sistema supervisório nebuloso que combina três diferentes fontes de suprimento, em termos de densidade de energia e de densidade de potência, a saber: célula a combustível, bateria e supercapacitor. O sistema supervisório coordena o fluxo de potência entre os dispositivos de suprimento de energia e provê elevada qualidade de energia necessária para um bom desempenho do sistema de propulsão do veículo elétrico. A estratégia proposta de gestão de energia do conversor eletrônico com múltiplas entradas possibilita o controle individual da transferência de potência das fontes de suprimento, em suas melhores regiões da atuação. Um conveniente arranjo entre as fontes e alocação dos recursos disponíveis permite reduzir o dimensionamento da célula a combustível. Adicionalmente, a vida útil destas fontes e a imunidade do sistema de suprimento a variações bruscas de demanda de potência são melhoradas. Um protótipo de 3 kW é simulado e avaliado experimentalmente, incluindo um banco de baterias de chumbo-ácido e supercapacitor, para comprovar a eficácia da estratégia de controle proposta / Abstract: This work introduces an Energy Management strategy, for electrical vehicle applications, based on a fuzzy logic supervisory system that is able to combine three different power supply sources, i. e., fuel cell, battery and supercapacitor. The supervisory system coordinates the power flow between the power sources so that the system is able to provide high power quality, which is needed to achieve the desirable dynamic performance of the propulsion system. The proposed energy management strategy of a multiple input power electronic converter takes advantage of the individual characteristics of each power sou rce and makes than operate atthe best operation region. Through adequate power sources arrangements and use of the available resources, the fuel cell size is reduced. In addition, the power sources¿ life time and the system ride-through at sudden load disturbances are increased. Simulation and experimental results of a 3 kW prototype, with real supercapacitor and lead-acid batteries bank, prove that the fuzzy logic is a suitable energy management control strategy / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica