SANTOS, F. C. B. Retificador trifásico semicontrolado para sistemas eólicos de carregamento de baterias. 2011. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T13:05:59Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T17:24:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-07T17:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) Previous issue date: 2011-09-05 / The main objective of this work is to build a low cost CA/CC battery charging with high power factor to small energy wind power supply. The proposed topology has been chosen after a review of rectifiers’ characteristics used for this proposal. Unlike the others proposals, the topology was designed take in a count aspects that make it appropriated to operate in remote areas. A semi controlled three phase rectifier operating in high frequency was built with a reduced numbers of semiconductors. The system is powered by a synchronic generator turbine of permanent magnets A control unit runs in open loop with a control strategy of key switching operating in discontinuous conduction mode (DCM) that ensure high power factor and low harmonic distortion total, improving the power transfer efficiency. The prototype output power was 250 W, it was specified to charge a 48 V battery bank. Tests were conducted in low speed and wind power by 1 kW. A motor was drived as variable voltage charge to emulating wind conditions. Goods results were obtained like a power factor of 0.98 and the input current THD 18%, experimental results was carried out to validate the functionality of the proposed converter. / O presente trabalho tem como principal objetivo construir um conversor CA/CC de baixo custo e elevado fator de potência para o carregamento de baterias. A topologia proposta foi escolhida após uma revisão das características dos retificadores usuais para esse fim. Diferente dos outros, apresenta aspectos de robustez que o tornam apropriado para operar em localidades remotas. O retificador trifásico semicontroladoem alta frequência (RTSCAF) é construído com um número reduzido de chaves semicondutoras. O elevador de tensão é alimentado por uma turbina com umgerador síncrono a ímãs permanentes (PMSG). Um circuito de controle em malha aberta efetua a comutação das chaves para a operação no modo de condução descontínuo (DCM).Esse modo mantém as correntes em fase com as tensões, resultando em elevado fator de potência e baixa distorção harmônica total (DHT), implicando em eficiente transferência de potência. Foi construído um protótipo com potência de saída de 250 W, para carregar um banco de baterias de 48 V. Os testes foram realizados com um aerogerador de baixa rotação, até 1 kW, acionado por um motor com variador de tensão, emulando as condições do vento. Foram obtidos um fator de potência de 0,98 e DHT na corrente de entrada de18%, resultados experimentais que validam a funcionalidade do conversor proposto.

OLIVEIRA JÚNIOR, J. L. W. Desenvolvimento de plataforma emuladora de turbina eólica para estudos de algoritmos de MPPT eólicos inteligentes. 2016. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-07-25T13:16:49Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_jlaolliveirajúnior.pdf: 13413641 bytes, checksum: 7ba68ba625c196550468a14be5e4cb3c (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-25T14:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_jlaolliveirajúnior.pdf: 13413641 bytes, checksum: 7ba68ba625c196550468a14be5e4cb3c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T14:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_jlaolliveirajúnior.pdf: 13413641 bytes, checksum: 7ba68ba625c196550468a14be5e4cb3c (MD5) Previous issue date: 2016-06-29 / The dynamics of the wind within the wind power small context is problematic since the operating speed of the machine must accompany him in order to extract the maximum wind power. In this paper, we propose the design and development of a wind turbine emulator bench and peak power tracking algorithms models based on artificial neural networks and reinforcement learning. The emulation system aims to allow the algorithms of experimental evaluation previously validated by simulation, since the proposed algorithms aim to achieve a good performance compared to classical algorithms. In addition to literature review, computer simulations were implemented in PSIM and Matlab software, as well as the design, development and validation of emulator bench wind turbine based on DC motor. They present all design steps the emulator converters and charge controller responsible for carrying out the maximum power tracking, as well as all the material necessary for reproduction of the work in the form of appendices. In the emulator bench, two algorithms are proposed in this work: one based on a modification algorithm and disturbs observed through insertion of a neural network that defines the size of the perturbation; already the second is based on recent learning algorithms for enhancing the Actuator-Critical type (CACLA), which had not been used for this purpose / A dinâmica dos ventos dentro do contexto da geração eólica de pequeno porte é uma problemática uma vez que a velocidade de operação da máquina deve acompanha-lo para poder extrair a máxima potência do vento. Neste trabalho, são propostos o projeto e desenvolvimento de uma bancada emuladora de turbina eólica, bem como modelos de algoritmos de rastreio de máxima potência baseados em Redes Neurais Artificiais e aprendizagem por reforço. O sistema de emulação tem como objetivo permitir a avaliação experimental de algoritmos previamente validados via simulação, já os algoritmos propostos visam alcançar uma boa performance frente a algoritmos clássicos. Além de revisão bibliográfica, foram implementadas simulações computacionais em software PSIM e Matlab, bem como o projeto, desenvolvimento e validação da bancada emuladora de turbina eólica baseada em motor de corrente contínua. São apresentados todos os passos de projeto dos conversores do emulador e do controlador de carga responsável pela realização do rastreio de máxima potência, bem como todo o material necessário para a reprodução do trabalho, na forma de apêndices. Além da bancada emuladora, dois algoritmos são propostos nesse trabalho: um baseado numa modificação do algoritmo perturba e observa, através da inserção de uma rede neural que define o tamanho da perturbação; já o segundo baseia-se em recentes algoritmos de aprendizagem por reforço do tipo Atuador-Critico (CACLA), que ainda não haviam sido utilizados com essa finalidade

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-23T03:17:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349537.pdf: 3602326 bytes, checksum: 7e58169dc85cf738efdbffdd96fcc49e (MD5) Previous issue date: 2017 / Nos últimos anos a tecnologia para exploração da energia dos ventos em altitudes elevadas - Airborne Wind Energy (AWE) - vem se desenvolvendo rapidamente. Várias empresas e grupos de pesquisa em todo o mundo já estão testando seus protótipos para validar as diferentes configurações e conceitos de AWE, sendo que todos dependem do controle de máquinas elétricas. A otimização da potência produzida e também o voo robusto da pipa frente a variações no vento podem ser obtidos com o controle adequado das máquinas. As máquinas utilizadas em AWE devem ser capazes de operar tanto como gerador, produzindo eletricidade, quanto motor durante manobras como pouso e fase de recolhimento. Essa versatilidade traz uma maior complexidade para a eletrônica de potência empregada.O controle de máquinas de corrente alternada é comumente utilizado na indústria, principalmente devido ao avanço de ferramentas como o conhecido Controle Vetorial, também nomeado de controle por orientação de campo (FOC). Nesse método, as correntes de fluxo magnético e torque eletromagnético são controladas separadamente em malhas internas, enquanto que a velocidade da máquina é controlada na malha externa e é responsável por produzir as referências para as malhas de corrente. Embora o controle de velocidade seja adequado para diversas aplicações, sua utilização em AWE pode ser problemática especialmente quando os ventos forem turbulentos. Manter a velocidade da máquina constante nesse cenário pode levar a flutuações indesejadas na força de tração do cabo e no ângulo de ataque do aerofólio, e eventualmente pode levar a pipa à condição de estol (queda).Para melhorar a confiabilidade do voo, é proposta nesse trabalho uma estratégia para controlar a força de tração no cabo de um sistema AWE na configuração pumping-kite através da adição de uma malha externa ao FOC. Essa malha compara o valor de tração medido com uma referência ótima e, baseado no erro de comparação, produz uma referência de velocidade para o FOC. As simulações são parametrizadas para representar o protótipo do projeto UFSCkite, a qual possui uma única máquina a ímãs permanentes de 12 kW e é projetada para suportar trações de até 800 kgf. Os resultados demonstram a eficiência do controlador proposto, não somente pelo seguimento de referências de tração, como também prevenindo que a pipa entre em estol. / Abstract : In the last few years the Airborne Wind Energy (AWE) technology has been undergoing a rapid development. Several companies and research groups around the world have already built prototypes to validate different AWE concepts and configurations, all of which rely on the control of electric machines. An appropriate machine control can optimize the power production and also allow for the tethered wing to fly robustly regardless of wind fluctuations, while respecting system constraints such as the maximum tether traction force and the reel speed saturation. These machines should be capable of operating not only as a generator, when producing electricity, but also as a motor during maneuvers such as landing and recovery phases. This required versatility brings extra complexity to the involved power electronics.Alternated current machines are commonly used in the industry, mainly due to advanced features such as the well known Vector Control, also referred to as Field Oriented Control (FOC). In this scheme, the magnetic flux and electromagnetic torque currents are regulated in the inner loop, whereas the machine speed is controlled in the outer loop. Although speed control is suitable for many applications, using it in a pumping-kite system might be problematic, especially when the kite is exposed to high levels of wind gusts. Keeping the machine speed constant in this scenario may cause the traction force and the airfoil angle of attack to fluctuate to undesirable values, which may eventuallylead the kite to a stall condition (and eventual crash).To improve flight reliability, in this work we present a strategy to control the tether traction force of a pumping-kite unit by adding an external loop to the FOC. This loop compares an optimum reference to the instantaneous measured traction force and, based on this control error, generates a speed reference to the FOC. The simulation is parameterized to represent the ground station prototype under development by the UFSCkite team, which is based on a single permanent-magnet machine of 12 kW and designed to support up to 800 kgf of traction force. The results show the effectiveness of the proposed control strategy, not only for tracking the traction force reference, but also for preventing the kite from stalling.

MAIA NETO, H. F. Análise comparativa da eficiência de sete métodos numéricos para determinação dos parâmetros da curva de Weibull utilizando dados de velocidade do vento e de potência eólica. 2012. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-18T11:40:42Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_hfmaianeto.pdf: 1419924 bytes, checksum: 4039112e831615faa314529ad1f2eadf (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-18T14:42:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_hfmaianeto.pdf: 1419924 bytes, checksum: 4039112e831615faa314529ad1f2eadf (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-18T14:42:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_hfmaianeto.pdf: 1419924 bytes, checksum: 4039112e831615faa314529ad1f2eadf (MD5) Previous issue date: 2012 / To determine the wind potential of a region is of paramount importance that a study be conducted on the intrinsic characteristics of the wind site. This paper address some numerical methods to be used in calculating the parameters of the Weibull distribution the aids in the study of wind speed, so there is a correct definition of natural conditions existing. The previous knowledge of this information assist in the decision-making process on the technical feasibility of installing industrial wind farms. It perform a statistical analysis of seven mathematical systems known in the literature for estimating the parameters ( k ) form and ( c ) scale of the frequency distribution curve of Weibull. Data are used for wind speed and wind power from two coastal cities of Ceará State belonging to Northeast Brazil, Icapuí and Camocim. The methods to be employed in the development of this research are: Graphical Method, Maximum Likelihood Method, Maximum Likelihood Modified Method, Empirical Method, Moment Method, Energy Pattern Factor Method and the Equivalent Energy Method. The realization of the comparative analysis of efficiency and accuracy among these include the application of the following statistical tests: ANOVA(R2 ) , Square Root of Average Quadratic Errors (RMSE) and Chi-square (X 2 ). / Para determinar o potencial eólico de uma região é de fundamental importância que seja realizado um estudo sobre as características intrínsecas do vento do local. Este trabalho aborda alguns métodos numéricos a serem empregados no cálculo dos parâmetros da distribuição de Weibull que auxilia no estudo da velocidade do vento, para que haja uma correta definição das condições naturais existentes. O prévio conhecimento destas informações coopera no processo de tomada de decisão sobre a viabilidade técnica na instalação de novos parques eólicos industriais. É realizada uma análise estatística entre sete sistemas matemáticos conhecidos da literatura para estimar os parâmetros ( k ) de forma e ( c ) de escala da curva de distribuição de frequências de Weibull. São utilizados dados de velocidade do vento e de potência eólica de duas cidades litorâneas do Estado do Ceará pertencentes à região Nordeste do Brasil, Icapuí e Camocim. Os métodos apurados no desenvolvimento desta pesquisa são: Método Gráfico, Método da Máxima Verossimilhança, Método da Máxima Verossimilhança Modificado, Método Empírico, Método do Momento, Método da Energia Padrão e Método da Energia Equivalente. A realização da análise comparativa de eficiência e exatidão entre estes, compreende a aplicação dos seguintes testes estatísticos: Análise de Variância (R2 ) , Raiz Quadrada dos Erros Quadráticos Médios (RMSE) e Teste do Qui-quadrado (X 2 ) .

FRANCELINO, Diego Alfonso Ribeiro. Potencial da energia eólica ante cenárioos de crescimetno econômico no estado do Ceará. 2008. 85f. Dissertação (mestrado profissional) - Programa de Pós Graduação em Economia, CAEN, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2008. / Submitted by Mônica Correia Aquino (monicacorreiaaquino@gmail.com) on 2013-08-19T13:41:58Z No. of bitstreams: 1 2008_dissert_darfrancelino.pdf: 1699881 bytes, checksum: 49143480f44fee5afe97ba2592517733 (MD5) / Approved for entry into archive by Mônica Correia Aquino(monicacorreiaaquino@gmail.com) on 2013-08-19T13:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dissert_darfrancelino.pdf: 1699881 bytes, checksum: 49143480f44fee5afe97ba2592517733 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-19T13:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dissert_darfrancelino.pdf: 1699881 bytes, checksum: 49143480f44fee5afe97ba2592517733 (MD5) Previous issue date: 2008 / Ce travail se concentre sur l`investigation des variables significatives relatives à la consommation d’énergie électrique et à la croissance économique de l`état du Ceará. Il a comme objectif de mettre en évidence des éléments pour orienter le développement des sources alternatives d`énergie, en particulier de l`énergie éolienne. Nous traitons du processus de structuration du marché brésilien d`énergie électrique et effectuons une analyse des relations entre l`offre et la demande d`énergie électrique dans l`état du Ceará. Ensuite, en argumentant avec des études et des données statistiques, le travail identifie le potentiel de générer de l’énergie électrique grâce à l’énergie éolienne dans l`état du Ceará, et présente des calculs de rentabilité financière pour l`insertion de projets éoliens sur le marché des émissions. Au final, cette recherche fait des propositions de modèles économétriques et des simulations de prévisions qui permettent d`analyser l‘évolution de la demande d`énergie électrique dans l’état mentionné. Nous mentionnons le besoin en énergie électrique face à des scénarios de croissance économique et la possibilité de couvrir la différence attendue grâce à l`énergie éolienne. / O trabalho orienta-se pela investigação de variáveis significativas relacionadas ao consumo de energia elétrica e ao crescimento econômico do estado do Ceará. Objetiva a apreensão dos elementos que norteiam o desenvolvimento das fontes alternativas de energia, em particular a eólica. Discute o processo de estruturação do mercado brasileiro de energia elétrica e analisa as relações entre oferta e demanda no estado do Ceará. Expõe através de estudos e dados a liderança potencial detida pelo estado do Ceará na geração de energia eólica, e apresenta ferramentas de incremento financeiro através da inserção dos projetos eólicos no mercado de emissões. A pesquisa propõe modelos econométricos e simulações de previsões que permitem analisar o comportamento da demanda de energia elétrica, bem como o potencial energético necessário ante cenários de crescimento econômico, e a possibilidade do diferencial ser suprido por energia eólica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332125.pdf: 3744232 bytes, checksum: 5807ec24cfba9a0589e3939cb54cedc3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Quando instalados em zonas urbanas, pequenos aerogeradores estão sujeitos a altos níveis de turbulência atmosférica, influenciados pela elevada complexidade do terreno. O presente trabalho avalia o impacto da estabilidade atmosférica no desempenho de um pequeno aerogerador em um terreno complexo e propõe uma análise de performance com a utilização da estabilidade atmosférica e intensidade de turbulência como parâmetros de análise. O comprimento de Obukhov é escolhido para representar a estabilidade, por ser capaz de quantificar os mecanismos de transporte turbulento de quantidade de movimento e calor ao longo da porção superficial da camada limite atmosférica. A bancada experimental utilizada como estudo de caso é composta de um pequeno aerogerador de 2,1kW de potência e uma torre anemométrica instrumentada com um anemômetro sônico 3D, ambos instalados a 18m ao lado de um prédio no campus da Universidade. Dois anos de dados anemométricos apontam para uma intensidade de turbulência média igual a 32% no local. A base de dados selecionada possui 4287h de dados brutos ao longo de seis meses. A curva de potência medida de acordo com as recomendações da IEC mostrou um desempenho 14% acima da curva do fabricante, mas com queda na potência próximo à velocidade nominal. A correlação entre maior geração em baixas velocidades e altos níveis de turbulência concorda com estudos prévios. Três classes de estabilidade atmosférica foram definidas de acordo com o comprimento de Obukhov. Curvas de potência para cada classe foram então comparadas com a média. Desvios de até 51% foram observados entre diferentes classes de estabilidade. Para velocidades acima de 8 m/s, a condição instável foi predominante e evidenciou a tendência de queda na potência, onde o parâmetro intensidade de turbulência não conseguiu resultados consistentes. Os resultados mostram a consistência da metodologia proposta para análise de desempenho de pequenos aerogeradores com base em parâmetros físicos e estatísticos. Por fim, a construção de superfícies de potência em função da estabilidade e turbulência demonstram bons resultados na descrição da potência extraída próxima à velocidade nominal.<br> / Abstract: Small wind turbines in urban environment conditions are usually under high levels of ambient turbulence, influenced by the terrain complexity at the site. The present work evaluates the impact of atmospheric stability on a small wind turbine in a complex terrain, proposing a performance assessment that uses both atmospheric stability and turbulence intensity as criteria. The Obukhov length is chosen as a classification parameter, which is able to quantify the turbulent transport of momentum and heat over the lower portion of the atmospheric boundary layer. The experimental setup used a 2.1 kW wind turbine along with a met mast instrumented with a 3D sonic anemometer, both installed at 19 m next to a two-story building with few nearby obstacles on the university campus. Two years of 10 min wind data show an average turbulence intensity of 32% on site. Therefore, an urban zone environment could be studied with 20 Hz turbulent flux measurements. The selected dataset consists of 4287h of raw data covering a six-month period. Measured power curve following IEC recommendations shows an average performance 14% above the expected manufacturer curve, but with decreasing power output close to the rated wind speed. Values relating power collection increase at low wind speeds with high turbulence levels concur with previous studies. Atmospheric stability was divided into three classes, based on Obukhov length. Stability-dependent power curves were compared with the measured average. Deviations up to 51% in power output were observed between different stability conditions. Above 8 m/s, unstable conditions were predominant and evidenced the declining power tendency, where turbulence intensity was unable to give a consistent outcome. Results reported herein validate a suitable approach for small wind turbines assessment using both physical and statistical parameters as classification criteria. Power surfaces also shows why the proposed assessment better explains the turbine behavior close to rated conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:50:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330013.pdf: 4641284 bytes, checksum: 34a18f714534e4c4493daded820bd3b7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho trata da utilização de aerofólios cabeados (tethered airfoils) para geração de energia elétrica e apresenta uma visão detalhada sobre os conceitos de funcionamento e o cenário atual desta tecnologia. Considerando questões aerodinâmicas e características do comportamento do vento na atmosfera, são enumerados os aspectos preponderantes que fundamentam o emprego de sistemas deste tipo como uma alternativa vantajosa no aproveitamento da energia eólica. Suas principais alternativas de configuração para geração de energia elétrica são listadas, e elege-se a estrutura conhecida como Yoyo ou Pumping Kitecomo objeto de estudo para o decorrer da dissertação. Apresenta-se então o modelo dinâmico utilizado para representar o comportamento deste sistema. Após um sucinto debate sobre as diferentes abordagens de controle encontradas na literatura, detalha-se a estrutura de controle desenvolvida neste trabalho. Para auxiliar a tarefa de controle de voo é incluído um novo estado ao sistema, o qual é batizado de Ângulo de Giro. Fundamentado no conhecimento empírico da dinâmica da pipa, propõe-se um modelo matemático para descrever a evolução deste estado ao longo do tempo, modelo que é identificado e validado através de ensaios realizados em ambiente de simulação. Uma estraté-gia de controle constituída de dois laços é concebida. O laço interno é baseado na dinâmica do Ângulo de Giro e possibilita que a direção do deslocamento do aerofólio seja arbitrariamente imposta. Este laço de controle é caracterizado por um sistema não-linear de uma entrada e uma saída (SISO), e, a partir do modelo dinâmico do Ângulo de Giro, é projetada uma lei de controle baseada em realimentação linearizante. Já o laço externo é responsável por definir a trajetória de voo da pipa. A Lemniscata de Bernoulli é sugerida como uma aproximação da trajetória que proporciona a máxima produção de energia elétrica. Baseado na equação matemática desta figura, é elaborado um controlador cinemático que, a cada iteração, define a referência de Ângulo de Giro necessária para que o seguimento da trajetória desejada seja atingido. No intuito de alcançar a máxima geração de energia elétrica, é realizado um procedimento de otimização a fim de se definir o ponto de operação ideal do sistema. Os resultados de simulação obtidos através do uso deste controle são discutidos e comparados com os de outros trabalhos.<br> / Abstract: This work concerns the use of tethered airfoils for the generation of electric energy from the wind flow in the lower atmosphere, and presents a detailed vision over the working foundations and the current stage of the technology. Considering aerodynamic aspects and the wind behavior, a discussion is made on the main characteristics of this type of wind power system, which grant them advantages with respect to the conventional wind turbines. The main mechanical congurations found so far in the literature are listed, and the Yoyo (Pumping Kite) one is elected as the detailed object of study for the rest of the thesis. Thereafter a mathematical model to represent the dynamics of this pumping kite system is presented. The main existing approaches for controlling the airfoil flight are enumerated, and an own control scheme is conceived and justied. To this end, it is created a new state to the kite system, named as the turning angle. Based on empirical knowledge of the kite dynamics, it is proposed a mathematical model to describe the evolution in time of this state. This model is identified and validated by means of computer simulation experiments. The control scheme consists of two loops. The inner loop handles the turning angle dynamics, allowing the kite trajectory to be arbitrarily established. This control loop is characterized by a nonlinear system of one input and one output (SISO), and, given the already proposed model of the turning angle dynamics, a control law based on feedback linearization is designed. The generation of the kite flight trajectory occurs in the outer loop. It employs the Lemniscate of Bernoulli as an approximation of the optimal trajectory, allowing the maximization of the power output. Given the geometric characteristics of this figure, a kinematic controller is elaborated, which, at every iteration, calculates the turning angle reference needed for tracking the desired trajectory. Aiming at maximizing the electric energy generation, it is conceived an optimization procedure for determining the ideal operation point of the tethered airfoil system. Finally, simulation results of the closedloop system are presented, discussed, and compared with other results found in the literature.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332884.pdf: 4340105 bytes, checksum: b9ba123c07192178d430cb540fd53377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nos últimos anos, a geração de energia elétrica por pequenos aerogeradores tem sido um importante tópico de pesquisa, pois é uma fonte limpa, sustentável e renovável de energia elétrica. Além disto, é um sistema que possui um apelo socioeconômico devido ao potencial tanto para proporcionar energia em áreas isoladas quanto para fornecer economia aos consumidores em áreas atendidas pelas concessionárias. A produção de energia elétrica por pequenas turbinas eólicas pode ser implementado, com uma boa rentabilidade ao longo do tempo, em vários lugares, tais como casas, torres de telecomunicações, plataformas de petróleo, escolas e clínicas rurais. A conexão de pequenos geradores a rede elétrica foi regulamentada no Brasil com a resolução normativa nº 486/2012 da Agencia Nacional de Energia Elétrica. No entanto, a popularização da energia eólica em pequena escala conectada a rede elétrica depende de soluções que forneçam sistemas simples, robustos, de baixo custo e o com tecnologia nacional. Visando este cenário, este trabalho propõe um sistema que permite a conexão entre turbinas eólicas de pequeno porte à rede. A estrutura é composta por um retificador passivo, um conversor CC-CC Buck e um inversor Push-Pull. O trabalho aborda a estrutura de potência, a qual é nova e proposta neste estudo, e o sistema de controle, o qual utiliza um circuito integrado UC3854, proporciona a extração da máxima potência do gerador e a injeção de uma corrente senoidal na rede elétrica. Análise, projeto e experimentação foram realizados para um aerogerador de 1kW.<br> / Abstract : In recent years, low power wind system has been an important topic of research, with a large socioeconomic appeal, because it is a renewable, clean, sustainable and alternative source of electric energy. The electricity production by low power wind systems can be implemented in several places, such as homes, telecommunications towers, oil rigs, schools and rural clinics with a good profitability over time. However, the popularization of renewable energy in low scale depends of new solutions that provide simple, robust and cost-effective systems. Aiming this scenario, this dissertation proposes a system that enables the connection between small wind turbines and the mains, based on a passive rectifier, DC-DC Buck converter and Push-Pull inverter. The proposed system was analysed, designed and verified for a 1kW small wind turbine.

BORBA, Eduardo Castro Menezes de. Impactos ambientais, revegetação e perspectivas de uso dos sistemas de dunas em setores da costa cearense / Eduardo Castro Menezes de Borba ; Luis Parente Maia (orientador). 2010. 90 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2012-02-01T13:11:15Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_ecdemenezes.pdf: 7528087 bytes, checksum: c8e617ef9d3f26d9a05d13e1c1940d2f (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid(nadsa@ufc.br) on 2012-02-02T16:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_ecdemenezes.pdf: 7528087 bytes, checksum: c8e617ef9d3f26d9a05d13e1c1940d2f (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-02T16:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_ecdemenezes.pdf: 7528087 bytes, checksum: c8e617ef9d3f26d9a05d13e1c1940d2f (MD5) Previous issue date: 2010 / The determination of the vulnerability index of coastal dunes that make up in the central sector, has shown there is a gradient of susceptibility to degradation and erosion of the dune fields from the Paracuru city until you reach the Beberibe city. On this site we found the highest levels of occupation on dunes and counteroffer few management measures were observed with regard to preserve this environment. Due to recent increased production of wind power, driven by incentives from the federal government, we analyzed the damage that these developments cause in nature and beliefs of people in their surroundings. This analysis echoes that wind farms have a low potential impact, because the buildings hit the ground only 5% of the occupied area, but the concern is primarily due to soil compaction necessary to construct roads giving access to wind towers since this would cause the leaching of fresh water that is stored in the dunes aquifer. As a way to make a durable and sustainable method to control the dunes migration toward the installations of wind farms in this case was developed an experiment of spreading fragments in situ of three pioneer species of dunes plants belong different families. Where the grass Paspalum maritimum showed greater prominence in relation to Phaseolus panduratus (Leguminosae) and Ipomoea pes-caprae (Convolvulaceae), both by the higher survival as by growth. / A determinação do índice de vulnerabilidade das dunas que compõem parte da costa cearense demonstrou que há um gradiente de susceptibilidade à degradação e à erosão dos campos de dunas a partir do município de Paracuru até chegar ao município de Beberibe. Neste trecho foram encontrados os maiores níveis de ocupação sobre dunas e em contra partida poucas medidas de gerenciamento foram verificadas no que diz respeito ao manejo deste ambiente. Devido ao recente aumento na produção de energia eólica, impulsionada por incentivos do governo federal, foram analisados os danos que estes empreendimentos causam na natureza e a opinião dos moradores de suas redondezas. Esta análise repercute que os parques eólicos apresentam um potencial de impacto baixo, pois as edificações do terreno atingem apenas 5% da área ocupada. No entanto a principal preocupação está em razão da compactação do solo necessária à construção de estradas que dão acesso aos aerogeradores, já que isto causa a diminuição da percolação de água doce que são armazenadas no aqüífero formado pelas dunas. Como forma de apresentar um método duradouro e sustentável de conter o avanço das dunas em direção às instalações dos parques eólicos, além da ocorrência de deflação eólica, foi desenvolvido in situ o experimento de propagação de fragmentos de três espécies pioneiras de plantas das dunas. Destas, a gramínea Paspalum maritimum apresentou maior destaque em relação às demais, Phaseolus panduratus (leguminosae) e Ipomoea pes-caprae (convolvulaceae), tanto pela maior sobrevivência quanto pelo crescimento.

SILVA, C. E. de A. e. Estudo e desenvolvimento experimental de um sistema eólico interligado a rede elétrica. 2012. 147 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-17T17:17:01Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-25T19:05:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-25T19:05:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_ceasilva.pdf: 2025314 bytes, checksum: 48b5f3275117afb33b3f78f1c96e5625 (MD5) Previous issue date: 2012-02-07 / This work presents the study and development of an electronic system for wind energy exploitation from a permanent magnet synchronous generator connected to a wind turbine. The system operates with variable speed, allowing maximum use of the kinetic energy incident on the wind turbine. This kinetic energy is converted into electrical energy by the permanent magnet synchronous generator and, after being fully conditioned, injected into the conventional power grid. This conditioning is done by an electronic system object of study and development of this work, which consists of a rectifier connected to a single-phase full-bridge inverter with current output. Are presented the literature review of the relevant wind energy conversion systems to the scope of work, the analysis of the rectifier stage (power and control), the analysis of the inverter stage (power and control), a efficiency theoretical comparison between the proposed rectifier (three-phase bridgeless) and the threephase fullbridge rectifier, and the experimental results of an 5kW validation prototype of the proposed system. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um sistema eletrônico de aproveitamento de energia eólica a partir de um gerador síncrono de ímã permanente conectado a uma turbina de vento. O sistema opera com velocidade variável, permitindo o máximo aproveitamento da energia cinética incidente na turbina de vento. Essa energia cinética é convertida em energia elétrica pelo gerador síncrono de ímã permanente e depois de totalmente condicionada, injetada na rede elétrica convencional. Esse condicionamento é feito por um sistema eletrônico objeto de estudo e desenvolvimento deste trabalho, o qual consiste em um retificador trifásico interligado a um inversor monofásico em ponte completa com saída em corrente. São apresentadas a revisão bibliográfica de sistemas de aproveitamento de energia eólica para geração de energia elétrica pertinentes ao escopo do trabalho, a análise do estágio retificador (potência e controle), a análise do estágio inversor (potência e controle), uma comparação teórica de rendimento entre o retificador trifásico proposto neste trabalho (bridgeless trifásico) e o retificador trifásico dois níveis, e os resultados experimentais de um protótipo de validação de 5kW do sistema proposto.