Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328959.pdf: 10228742 bytes, checksum: a570777944cf864f8a7039a1929cd00e (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho introduz uma nova técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) para sistemas fotovoltaicos (FV), denominada método da Impedância Característica, que utiliza originalmente apenas um sensor de tensão para mensurar a tensão de saída do módulo FV. Uma breve análise dos principais métodos consolidados de MPPT é exposta, onde após o decorrer da análise da técnica proposta as principais diferenças entre os métodos são identificadas. O modelo elétrico do módulo FV é conectado ao modelo representativo do conversor CC-CC (Corrente Contínua para Corrente Contínua) e utilizando o teorema da máxima transferência de potência (MTP) a equação geral de rastreamento é adquirida. O conversor Zeta operando em modo de condução contínua (MCC) é analisado, projetado e utilizado para comprovar a dinâmica do método através de diversos testes, citam-se como exemplos o degrau de carga, diferentes níveis de degraus de irradiância e alguns degraus de temperatura. Para validar a parte teórica, um conversor Zeta de 1400 W com tensão de entrada de 180 V e tensão de saída de 400 V é construído, e utilizando uma fonte CC programável, específica para simular o comportamento do módulo FV, a maioria dos testes teóricos é refeita na prática, comprovando o desempenho do método da Impedância Característica para rastrear o ponto de máxima potência (MPP). Os resultados experimentais confirmam o funcionamento da técnica de MPPT, evidenciando suas características, vantagens e desvantagens para cada situação particular observada durante os testes.<br> / Abstract: This works introduces a new technique for the maximum power point tracking (MPPT) for photovoltaic (PV) systems, called the characteristic impedance method, which originally uses a single voltage sensor to measure the output voltage of the PV module. A brief analysis of the main consolidated MPPT methods is exposed, where after the course of analysis of the proposal technique the major differences between those methods are identified. The electrical model of the PV module is connected to the representative model of the DC-DC (Direct Current to Direct Current) converter and using the maximum power transfer theorem (MTP) the general tracking equation is acquired. Zeta converter operating in continuous conduction mode (CCM) is analyzed, designed and used to demonstrate the dynamics of the method through several tests, citing as examples the load step, different levels of irradiance steps, and some temperature steps. To validate the theoretical analysis, a Zeta converter rated at 1400 W with input voltage of 180 V and output voltage of 400 V was constructed, and using a DC source, specific to simulate the behavior of the PV module, most theoretical tests are redone, proving the performance of the characteristic impedance method to track the maximum power point (MPP). The experimental results confirm the function of the MPPT technique, highlighting their features, advantages and disadvantages for each particular situation observed during tests.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328561.pdf: 16437955 bytes, checksum: 66103295eadf0d6c355380c93fc7e2a0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta um sistema de bombeamento de água de baixapotência, acionado por energia solar fotovoltaica para as regiões norte enordeste do Brasil, não abastecidas pela rede pública de distribuição deenergia elétrica. Para tanto, o sistema é composto por dois estágios,sendo o primeiro estágio elevador de tensão e o segundo inversor detensão. No primeiro estágio, um conversor Boost Quadrático (QTN) éutilizado, processando energia do arranjo fotovoltaico, tendo comoobjetivo elevar e estabilizar a tensão no barramento cc. No estágioinversor é empregada a topologia em ponte completa, com modulaçãoPWM senoidal de três níveis. Para controle da tensão, tanto dobarramento cc quanto da bomba vibratória, são empregadas malhas decontrole de tensão utilizando compensadores PI. Além disso, elabora-sedois sistemas simples capazes de testar a capacidade do arranjofotovoltaico de gerar energia suficiente para alimentar a carga: umresistor capaz de se conectar e desconectar do barramento cc compotência similar ao da bomba vibratória e um limitador de ganho doconversor Boost QTN. Um protótipo é construído sendo acoplado a eleum controlador digital, onde as rotinas de controle, inicialização edesligamento do sistema são inseridos. Os resultados experimentais,utilizando módulos fotovoltaicos e uma bomba vibratória, comprovam ofuncionamento satisfatório do conjunto operando de forma autônoma.<br> / Abstract : This thesis presents a low-power water pumping system driven by photovoltaic solar energy to the northern and northeastern regions of Brazil in which there is no public distribution of electricity services. The system is composed of two stages, the first works as a voltage elevator and the second as a inverter voltage. In the first stage, a Boost Quadratic converter (QTN) is used, processing the power from PV array, aiming to elevate and stabilize the voltage on the dc bus. For the inverter stage afull-bridge topology is employed, with three levels sinusoidal modulation. To control both, the dc bus voltage as the vibratory pump voltage, control loops using PI compensators are employed. In addition, two simple systems capable of testing the ability of the PV array togenerate enough energy to supply the load are elaborated a resistor ableto be connect and disconnect from the dc bus with a similar vibratory pump power and a limiter of the Boost converter QTN static gain. A prototype is built and an attached to it a digital controller is attached toit, where the control routines, initiation and shutdown of the system are inserted. The experimental results, using photovoltaic modules and a vibrating pump, validate the satisfactory operation of whole system, in autonomous operation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:15:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329547.pdf: 2055124 bytes, checksum: ac482f9ab3efb9ff5bbad84203694864 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta dissertação apresenta uma metodologia de suporte à decisão para a comercialização de energia elétrica de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) no contexto brasileiro. O problema é formulado como um modelo de otimização estocástica linear multi-estágio e, para tal, é utilizada a árvore de cenários multi-estágios de dois níveis, pois representa no primeiro nível (estratégico) todas as decisões anuais de comercialização, enquanto que no segundo nível (operativo) são avaliados mensalmente a estratégia do primeiro nível de acordo com as regras e oportunidades do mercado. Desta forma, na formulação são consideradas no nível estratégico o plano anual de comercialização da empresa, como por exemplo, a sazonalização e os possíveis contratos de longo prazo. Por sua vez, no nível operativo são consideradas as especificidades do mercado, por exemplo, penalidade por insuficiência de lastro e o Mecanismo de Realocação de Energia, bem como aspectos estocásticos (como o Preço de Liquidação das Diferenças e a geração das PCHs e das usinas hidrelétricas do Sistema Interligado Nacional Brasileiro). As características das fontes de geração (Potência instalada e Garantia Física) estão definidas em ambos os níveis, e a formulação que busca a maximização do retorno da empresa também incorpora uma métrica de aversão ao risco. A métrica de aversão ao risco é utilizada para aumentar a segurança na estratégia de comercialização da empresa, pois tende a permitir que o decisor faça uma melhor avaliação da possibilidade de mitigar riscos eventuais, bem como evitar decisões que não enfatizam os cenários adversos que podem proporcionar perdas financeiras ao agente. Para avaliar o modelo proposto, são apresentados estudos de casos considerando um horizonte de planejamento de três anos de um agente que tem em seu portfólio um conjunto de PCHs, com intuito de apresentar sua viabilidade prática e conceitual.<br> / Abstract: This thesis presents a methodology of decision support for the energy commercialization related to Small Hydroelectric Plants (SHPs) in the Brazilian context. The problem is formulated as a model of multi-stage linear stochastic optimization, and for this, the multi-stage two-level scenarios tree is used because it represents the first level (strategic) for all commercialization annual decisions, while in the second level (operative) are evaluated monthly strategy of the first level in accordance with the rules and market opportunities. Thus, in the formulation are considered at the strategic level the annual commercialization plan of the company, such as the seasonality and possible long-term contracts. In turn, in the operating level are considered the specificities of the market, for example, the penalty for insufficient reserves and energy reallocation mechanism, just as well stochastic aspects (such as the price of settlement differences, generation of SHPs and the generation of hydroelectric Brazilian National Interconnected System. The characteristics of generation sources (Installed Power and Physical Guarantee) are defined on both levels, and the formulation that quest the company maximizing return also incorporates a risk aversion metric. The risk aversion metric is used to increase the security of the company commercialization strategy, because it tends to allow the decision maker to make a better assessment of the possibility to mitigate any risks and avoid decisions which, not emphasize the adverse scenarios that may provide losses to the agent. To evaluate the proposed model, is presented case studies considering a planning horizon of tree years of an agent that has in its portfolio a number of SHPs, in order to present their practical and conceptual viability.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:55:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327791.pdf: 1575666 bytes, checksum: b039bd9ea77884f32269bb304f9e7e35 (MD5) Previous issue date: 2013 / O aumento da expectativa de vida combinada com a incidência de doenças crônicas tem sido um desafio aos sistemas de saúde. Sistemas de telemetria podem ser uma resposta, fornecendo recursos ubíquos. Diversas soluções incluem computadores de mesa operados pelo paciente ou profissional de saúde, enquanto outros usam dispositivos portáteis embarcados, frequentemente com processadores ARM ou mais complexos, e um servidor online é uma escolha bastante comum. Nesse contexto, este trabalho apresenta um sistema para monitoramento de sinais biomédicos - principalmente sinais vitais - fortemente focado em baixo custo e flexibilidade em relação ao cenário. Ao invés de um processador central complexo, o sistema é construído inteiramente com microcontroladores de 8 bits, em topologia distribuída, modular e escalável. Módulos de aquisição podem medir sinais que possam ser representados como um único número atualizável (como frequência cardíaca, temperatura ou pressão arterial), e podem ser em qualquer número até 100. Módulos de transmissão carregam essa informação em links de rádio ou físicos, um para cada módulo de aquisição. Um módulo principal lê os dados de todas as fontes e exibe em um servidor web embarcado. Toda a informação pode ser monitorada usando qualquer aparelho rodando um navegador que suporte javascript, e não é necessário que seja um computador. O sistema foi validado com sinais de referência, e os tempos de processamento foram medidos. Os resultados mostram como as taxas de dados variam com cada cenário, e foram elaboradas equações relacionando as características de execução do sistema ao número de módulos.<br> / Abstract : Medical telemetry is an attempt to reduce healthcare costs while providingubiquitous features. Several solutions include desktop computersoperated by the patient or health care professional, while others usewearable embedded devices, often with ARM or more complex processors,and an online server is a very common choice. In this context,this work presents a system for biomedical signals monitoring - vitalsigns in partiular - strongly focused on low-cost and exibility overdierent scenarios. Instead of a complex central processor, the systemis build entirely using 8-bit microcontrollers in a distributed, modularand scalable topology. Acquisition modules can measure signalsthat can be represented as a single updateable number (such as heartrate, body temperature and blood pressure) and can be in anynumber up to 100. Transmission modules carry this information overradio or physical links, one module for each acquisition module. Onemain module reads data from all sources and displays in an embeddedwebserver. All the information can be monitored using any devicerunning a javascript-enabled browser, and no computers are required.The system was veried with reference signals, and processing timeswere measured. Results show how the data rates vary with each scenario,and equations have been found relating number of modules andrespective reading times.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332284.pdf: 6353975 bytes, checksum: f75e37c2b68c25906d1189bef2a33114 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta tese apresenta uma análise estatística de uma classe de canceladores de eco acústico (AEC) auxiliados por um arranjo de microfones otimizados de maneira conjunta. A análise é realizada para sistemas em que o conformador de feixes (BF) é implementado na forma direta utilizando o algoritmo constrained least-mean squares e na forma de cancelador de lóbulos generalizado (GSC) utilizando o algoritmo least-mean squares. Para o BF implementado na forma direta, um modelo analítico é desenvolvido para o comportamento estatístico do sistema quando a convergência de ambos AEC e BF é controlada utilizando o mesmo passo de adaptação. Para o BF implementado na forma GSC, a análise é generalizada para considerar o controle de convergência utilizando uma matriz de passos de adaptação. É proposta uma nova formulação analítica, que demonstra que o problema da otimização conjunta é equivalente a um problema de minimização da variância com restrições lineares. Consequentemente, a nova análise leva a modelos analíticos que podem ser utilizados para prever o comportamento transitório de conformadores de feixe de banda larga tanto na forma direta quanto GSC. A generalização para a adaptação utilizando a matriz de passos leva a um modelo mais versátil que permite o estudo do comportamento do sistema sob uma lógica de controle externa. Essa generalização é especialmente interessante para o projeto de canceladores de eco acústicos reais pois a lógica de controle normalmente requer a operação do AEC e do BF com passos de adaptação diferentes durante diferentes condições de adaptação (presença de fala local, mudanças de canal, rastreamento, etc). Modelos estatísticos são determinados para o comportamento transiente e em regime-permanente da potência de eco residual para sinais de entrada Gaussianos e estacionários. A análise de convergência resulta em limites de estabilidade para o passo de adaptação na forma direta e para a matriz de passos na forma GSC. Diretrizes de projeto são obtidas a partir dos modelos analíticos. Simulações de Monte Carlo mostram a precisão dos modelos teóricos e a utilidade das diretrizes de projeto. Exemplos de simulação incluem a operação sob efeito de não-estacionariedades moderadas. Os novos modelos confirmam teoricamente os resultados experimentais que indicam que o mesmo desempenho em cancelamento de AECs com um único microfone pode ser obtido com um AEC de comprimento menor quando há a possibilidade de uso de filtragem espacial. Finalmente, é mostrado que soluções com alta taxa de convergência podem ser obtidas utilizando o BF na forma GSC por meio de uma adaptação baseada em um algoritmo quase-Newton na qual a matriz de passos é projetada para descorrelacionar o vetor de entrada combinado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:02:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332281.pdf: 4170079 bytes, checksum: c52c7417e7cc9dfabdf49d0d77f3d017 (MD5) Previous issue date: 2014 / Um grande número de problemas relacionados com o planejamento e a operação de sistemas de energia elétrica resultam em modelos de otimização de grande escala, não-lineares, inteiro-mistos e, consequentemente, não-convexos. Devido à presença de diversas restrições que acoplam o problema, a Relaxação Lagrangiana surge como uma abordagem natural como metodologia de solução, pois permite a decomposição do problema em subproblemas menores e independentes entre si. A teoria da dualidade garante que a função dual oferece limites inferiores para o problema primal de minimização. Além disso, a solução do problema dual fornece o melhor limite inferior possível e um bom ponto de partida para a etapa de recuperação primal. Como o problema dual é convexo mas não-diferenciável, algoritmos especializados de otimização precisam sem empregados. Os Métodos de Feixes estão entre os mais eficientes desses algoritmos e são tipicamente utilizados quando acurácia na solução e confiabilidade são uma preocupação. Nesta dissertação é realizada a análise comparativa de três variantes dos Métodos de Feixes para um problema de comissionamento de unidades geradoras termelétricas composto de 46 barras, 10 geradores e horizontes de planejamento de 24 a 168 horas. Resultados mostram que os Métodos de Feixes têm êxito na obtenção de uma boa solução para o problema dual.<br> / Abstract : A large number of problems related to the planning and operation of electrical power systems result in optimization models which are large-scale, nonlinear, mixed-integer, and thus nonconvex. Due to the presence of multiple coupling constraints, Lagrangian Relaxation appears as a natural approach for dealing with this kind of problems: it allows decomposing the problem into smaller and independent subproblems. Duality theory says that the resulting dual optimization problem gives lower bounds for the considered primal minimization problem. Moreover, solving the dual problem provides the best possible lower bound and a good starting point for primal recovery. Since the dual problem is convex but nonsmooth, specialized optimization algorithms need to be employed. Bundle methods are among the most efficient of these methods, and are used when accuracy in the solution and reliability are a concern. We assess the performance of three Bundle Methods variants using a Thermal Unit Commitment problem composed of 46 buses, 10 thermal generating units and planning horizons ranging from 24 to 168 hours. Results show that Bundle Methods succeed in obtaining a good solution for the dual problem.

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:06:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333086.pdf: 8073512 bytes, checksum: aad5c9067ec65a8aecc952f1325eccb2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho apresentam-se metodologias de projeto de controladores de corrente para inversores conectados à rede, incluindo um controlador proporcional+ressonante, um controlador preditivo do tipo deadbeat e uma estratégia híbrida utilizando ambos controladores. Os controladores são aplicados em um sistema inversor trifásico, dois níveis, conectado à rede elétrica por meio de um filtro indutivo-capacitivo-indutivo (LCL). As seguintes análises são realizadas: modelagem do sistema completo, efeitos de variações paramétricas, avaliação de problemas relacionado à perturbações e o comportamento do sistema para grandes variações da impedância presente na rede elétrica. Os controladores projetados são testados em um protótipo de $ 10~$kW, no qual avaliam-se seus comportamentos dinâmicos e a distorção harmônica total resultante. Além disso, verificam-se suas estabilidades quando conectados à uma rede elétrica com comportamento altamente indutivo.<br> / Abstract : This work presents design procedures for current controllers in grid-tied inverter applications including a proportional+resonant controller, a predictive deadbeat controller and a hybrid strategy using both concepts. The controllers are applied in a two-level three phase voltage source inverter system connected to the grid via an inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. The following analyzes are performed: overall system modeling, effects of parametric variations, evaluation of disturbance related issues and the system behavior for large grid impedance variations. The design controllers are implemented in a 10 kW prototype. The dynamical responses are tested, the total harmonic distortion is evaluated and the performance with a highly inductive grid impedance is proven.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-05-26T04:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333651.pdf: 31782134 bytes, checksum: 734b390a84555c019247ffd3c6d6fcbb (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresentou o projeto, simulação e medição de dois circuitos condicionadores, empregando componentes discretos, para ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íons). O primeiro circuito condicionador desenvolvido foi o seguidor de fonte-e-dreno, em que a operação do ISFET em modo CVCC (Tensão Constante e Corrente Constante) permitiu a leitura do pH no terminal de fonte do ISFET com uma linearidade igual a1, obtida pelo coeficiente de determinação R2. Os resultados experimentais indicaram uma faixa de variação de 1,404 V aplicando um potencial de referência de -0,290 V a 0,136 V e uma responsividade igual a 3,3 V/V. O segundo circuito condicionador apresentado, denominado neste trabalho por pHCO, foi desenvolvido como alternativa ao condicionamento do sinal do elemento sensor via medição da frequência de pulsos na saída do circuito. Neste caso, a informação do pH está representada digitalmente e codificada no domínio do tempo. Isto eliminou o uso de ADCs no projeto,reduzindo o consumo elétrico geral e minimizando a instrumentação do circuito condicionador. Ademais, a representação digital efetuada diretamente pelo circuito condicionador proporciona uma maior integridade da informação, melhor interfaceamento com blocos digitais além de permitir que a informação seja processada remotamente por um dispositivo microcontrolador. Os resultados experimentais obtidos com este circuito indicaram uma faixa de variação igual a 9 kHz, um coeficiente de determinação R2 igual a 0,993 e uma responsividade igual a 9 kHz/pH. Complementarmente, uma versão integrada do circuito condicionador pHCO foi projetada em tecnologia IBM 0,18 mm, utilizando sete níveis de metal e modelo de transistor BSIM3v3. Os resultados de simulação mostraram que o circuito condicionador integrado consome apenas 114 mW de potência elétrica e é competitivo com demais trabalhos de relevância da área. A motivação deste trabalho e do projeto do circuito condicionador integrado está relacionada na medição da glicemia para diagnóstico e tratamento da diabetes melito via redes corporais sem fio (WBANs).<br> / Abstract: This work presented the design, the simulation and the measurementof two conditioning circuits for the sensor ISFET (Ion Sensitive Field EffectTransistor). The first conditioning circuit designed was based in the so-calledsource-drain follower configuration. The experimental results indicated a coefficientof determination R2 equal to 1 measured in a span equal to 1.404 V.The voltage range applied to the reference potential was varied from -0.290V to 0.136 V and the sensitivity obtained was equal to 3.3 V/V.The second conditioning circuit, called in this work by pHCO, convertsthe pH input in a digital output representation whose information isencoded in the frequency domain. This approach has enabled the minimizationof the analog front-end instrumentation providing reduction of the overallpower consumption. Furthermore, the digital output representation providesbetter information integrity rather than interfacing with digital blocks. Theexperimental results obtained with this circuit showed a span equal to 9 kHz,a coefficient of determination R2 equal to 0.993 and a sensitivity equal to 9kHz/pH.In addition, an integrated version of the pHCO conditioning circuitwas designed in the IBM 0.18 mm technology, using seven metal layers andthe BSIM3v3 transistor model. The simulation results showed that the circuituses only 114 mW of electric power and is competitive with other relevantworks in the area. The motivation of this work and the design of the integratedconditioning circuit is related to the treatment of diabetes mellitus via wirelessbody area networks (WBANs).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334120.pdf: 5779568 bytes, checksum: 86e2e2f6a46635e4e8ea612f39ff4293 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho de doutorado apresenta uma estrutura hierárquica para estimação descentralizada de estados na qual o nível inferior é conduzido em cada subestação modelada do sistema elétrico de potência. Neste nível local é aplicado um algoritmo de Coestimação não linear, capaz de estimar não somente os estados, mas também a topologia da subestação em questão. O nível hierárquico superior, implementado nos Centros de Operação Regional, é responsável pela coordenação das estimativas locais, mediante o processamento das medidas de fluxo de potência ativa nas linhas de transmissão que conectam as subestações. Adicionalmente, um segundo módulo de estimação no nível superior permite agregar as contribuições de medidas fasoriais de tensão e corrente. O estimador associado a este módulo é linear, como resultado da representação das medidas fasoriais na forma retangular. Para preservar as propriedades estatísticas da solução, os componentes retangulares são processados em bloco por um estimador ortogonal, o que garante a correta representação das respectivas correlações. A arquitetura de estimação proposta reduz consideravelmente o crescente trânsito de informações entre as subestações e os centros de operação e controle. Estudos de caso utilizando diferentes sistemas-teste em que cada subestação é modelada no nível de seção de barra são realizados para ilustrar e validar a metodologia proposta.<br> / Abstract : This doctoral work presents a hierarchical structure for decentralized power system state estimation whose lower level is conducted at each power network substation. The local level modeling is based on a nonlinear Coestimation algorithm which provides not only the nodal state variables, but also the substation topology. The higher hierarchical level, performed at the Regional Control Center, coordinates the local estimates by processing the power flow measurements taken on the transmission lines connecting the substations, followed by a second stage module based on a block orthogonal estimator that adds the contribution of fasor measurements provided by PMUs. In addition to other attractive features, the proposed estimation architecture also allows a substantial reduction on the amount of data transmitted from substations to control centers. The proposed methodology is tested through a number of case studies performed on differents test-systems networks modeled at bus section level.