A combinação de algoritmos tem despertado interesse para melhorar o desempenho de filtros adaptativos. Esse método consiste em combinar linearmente as saídas de dois filtros operando em paralelo com passos de adaptação diferentes para se obter um filtro com conver- gência rápida e um erro quadrático médio em excesso (EMSE - excess mean squared error) reduzido. Nesse contexto, foi proposta a combinação afim de dois algoritmos LMS (least-mean square), cujo parâmetro de mistura não fica restrito ao intervalo [0, 1] e por isso é considerada como uma generalização da combinação convexa. Neste trabalho, a combinação afim de dois algoritmos LMS é estendida para os algoritmos supervisionados NLMS (normalized LMS) e RLS (recursive least squares) e também para equalização autodidata, usando o CMA (constant modulus algorithm). Foi feita uma análise em regime da combinação afim desses algoritmos de forma unificada, considerando entrada branca ou colorida e ambientes estacionários ou não- estacionários. Através dessa análise, verificou-se que a combinação afim de dois algoritmos da mesma família pode apresentar uma redução de EMSE de até 3 dB em relação ao EMSE de seus filtros componentes e conseqüentemente ao EMSE da combinação convexa. Para garantir que a estimativa combinada seja pelo menos tão boa quanto a do melhor filtro componente, foram propostos e analisados três novos algoritmos para adaptação do parâmetro de mistura. Utilizando resultados da análise desses algoritmos em conjunto com os resultados da análise de transitório de filtros adaptativos, analisou-se o comportamento transitório da combinação afim. Através de simulações, observou-se uma boa concordância entre os resultados analíticos e os de simulação. No caso de equalização autodidata, também foi proposta uma combinação de dois equalizadores CMA com inicializações diferentes. Verificou-se através de simulações que em alguns casos a combinação afim é capaz de evitar a convergência para mínimos locais da função custo do módulo constante. / In order to improve the performance of adaptive filters, the combination of algorithms is receiving much attention in the literature. This method combines linearly the outputs of two filters operating in parallel with different step-sizes to obtain an adaptive filter with fast convergence and reduced excess mean squared error (EMSE). In this context, it was proposed an affine combination of two least-mean square (LMS) filters, whose mixing parameter is not restricted to the interval [0, 1]. Hence, the affine combination is a generalization of the convex combination. In this work, the affine combination of two LMS algorithms is extended to the supervised algorithms NLMS (normalized LMS) and RLS (recursive least squares), and also to blind equalization, using the constant modulus algorithm (CMA). A steady-state analysis of the affine combination of the considered algorithms is presented in a unified manner, assuming white or colored inputs, and stationary or nonstationary environments. Through the analysis, it was observed that the affine combination of two algorithms of the same family can provide a 3 dB EMSE gain in relation to its best component filter and consequently in relation to the convex combination. To ensure that the combined estimate is at least as good as the best of the component filters, three new algorithms to adapt the mixing parameter were proposed and analyzed. Using the analysis results of these algorithms in conjunction with the results of the transient analysis of adaptive filters, the transient behavior of the affine combination was analyzed. Through simulations, a good agreement between analytical and experimental results was always observed. In the blind equalization case, a combination of two CMA equalizers with different initializations was also proposed. The simulation results suggest that the affine combination can avoid local minima of the constant modulus cost function.

CNPq / Este trabalho descreve o desenvolvimento de um dispositivo sintonizador de redes de Bragg em fibra óptica que pode ser utilizado como um filtro óptico ou como um sintonizador de canais de comunicação óptica de redes WDM. O dispositivo faz uso de uma peça mecânica que altera o comprimento de onda de Bragg através da compressão da fibra. A peça mecânica é tracionada por um atuador piezoelétrico multicamadas. O dispositivo ainda é composto por um interrogador de redes de Bragg utilizando uma técnica passiva com a utilização de filtro fixo. O filtro fixo utilizado é um cristal com uma camada de filmes finos. O dispositivo é caracterizado utilizando-se duas redes de Bragg e são avaliados os parâmetros dinâmicos do sistema como a resolução em comprimento de onda e velocidade de sintonização. O sistema de interrogação é ainda descrito através do emprego de simulações computacionais e o sistema desenvolvido é comparado com dados obtidos através de simulações. / This work describes the development of a device that can be used as a tunable filter based on a Fiber Bragg Grating or as an optical network switch. The device is made of a mechanical system used to compress the fiber optic in witchi the FGB is inscribed. The mechanical device uses a piezoelectrical multiplayer actuator. The device also contains a passive Fiber Bragg Grating interrogation system using a fixed filter based on a thin film. The device is studied with two FGB and the dynamical characteristics of the systems analyzed, especially the wavelength resolution and the tuning velocity. The device is also investigated using digital simulations and the results are compared with these simulations.

Orientador: Roberto de Alencar Lotufo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_GustavoFerreiraCardosode_M.pdf: 2313623 bytes, checksum: ca6abbf3a186c9d5bed2d6b1e73e3a9f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas melhorias na robustez do método FingerCode para reconhecimento de impressões digitais. No FingerCode a textura dos componentes orientados das impressões digitais são extraídas por um banco direcional de filtros Gabor. Posteriormente, os componentes orientados são setorizados e para cada setor é computado um valor. Este conjunto de valores forma o vetor de atributos. Finalmente, a média da diferença absoluta dos dois vetores de atributos é computada indicando a similaridade entre duas impressões digitais. Foram testadas várias soluções e entre as que apresentaram melhores resultados destacam-se: a substituição dos valores dos atributos através de uma função não-linear, a ponderação dos valores de atributo de acordo com características estatísticas da distribuição espacial dos valores e o cálculo de medidas estatísticas extraídas dos histogramas de distribuição de diferenças. Estas funções apresentaram um ganho significativo, principalmente para o caso dos sensores óticos com uma melhoria de aproximadamente 45% no EER. Outra contribuição apresentada foi uma nova implementação rápida do filtro Gabor 2D, que se constitui de uma onda sinusoidal modulada por um envelope gaussiano. A filtragem 2D da imagem por um banco de filtros Gabor 2D é uma das etapas de maior consumo de tempo no processamento de imagens. Na nova solução proposta, o filtro Gabor 2D é separado em dois filtros Gabor 1D ortogonais, bastando para isto que o envelope gaussiano obedeça a condição de ser circular. O processamento com o filtro separado é mais rápida do que com o filtro não-separado e o ganho na performance aumenta à medida que aumenta o tamanho da imagem ou do filtro. Também foram desenvolvidas novas técnicas de segmentação: baseada em morfologia matemática e baseada em filtros Gabor. Estas segmentações ocorrem ao nível do píxel, com ótimos resultados, principalmente após a uniformização da área através de processos morfológicos / Abstract: In this work it is introduced improvements in robustness of FingerCode method to recognize fingerprints. In the FingerCode the texture of fingerprint oriented components are extracted by a bank of directional Gabor filters. After that, the oriented components are tessellated and a value is computed for each sector. This set of values constitutes the attribute vector. Finally, the absolute difference mean between the two attribute vectors is computed that gives the similarity between two fingerprints. New solutions were tested; among them the best results were obtained by: attribute values replacement by a non-linear function, attribute values weighting by statistical characteristics of spatial distribution of values, and the calculus of statistical measures extracted from the difference distribution histograms. These functions presented a significant gain, mainly in the case of optical sensors with an improvement about 45% in EER. Another contribution presented was a new fast implementation of the 2D Gabor filter, which constitutes in a sinusoidal wave modulated by a Gaussian envelope. The 2D image filtering by a bank of 2D Gabor filters is one of the most expensive stage of image processing. In the new solution proposed, the 2D Gabor filter is separated in two orthogonal 1D Gabor filters, for this the Gaussian envelope must obey the condition of being circular. Processing with the separated filter is faster than the non-separated filter, and the gain improves as the size of image or filter increases. Also it was developed new segmentation techniques: based on mathematical morphology, and based on Gabor filters. Those segmentations occur at pixel level, with good results, mostly after the area regularization with morphological processes / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Cesar Martini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LobainaPerez_Wilson_M.pdf: 4522179 bytes, checksum: 8919604c1cda8a700d6503fd88d1469c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho é estudada e analisada uma classe de filtros chamada Filtros Condicionais Seletores de Posição "RCRS". Os filtros RCRS são analisados dentro de uma classe mais geral denominada Filtros Seletores de Posição "RS" (Rank Seletion), os quais caraterizam-se em colocar na suas saídas uma ordem estatística de um conjunto (amostras) de observação. Muitos outros filtros propostos previamente (ex. filtro mediano, o filtro mediano ponderado central "CWM", o filtro de ordem estatística ponderada "WOS"), e baseados na ordem de posição podem ser formulados através dos filtros RS. A única diferença de tais filtros está em qual informação é usada para decidir a ordem estatística selecionada que será colocada como saída. O tipo de informação usada nos filtros RCRS corresponde com o posicionamento das amostras observadas na entrada de onde surge o nome de Filtros Condicionais Seletores de Posição (Rank Conditioned Rank Selection Filters). Neste trabalho são apresentados também os resultados das simulações computacionais que ilustram o desempenho do filtro RCRS, assim como, a comparação com outros tipos de filtros aplicados na restauração de imagens / Abstract: In this work, a class of nonlinear filters called rank conditioned rank selection (RCRS) filters is studied and developed. The RCRS filters are analyzed within the general framework of rank selection (RS) filters, which are filters constrained to output an order statistic from the observation set. Many filters previously proposed (e.g. median filter, center weighted median filter "CWM", weighted order statistic filter "WOS"), rank order based can be formulated as RS filters. The only difference between such filters is in the information used in deciding which order statistic to output. The information used by the RCRS filters is the ranks of selected input samples, hence the name rank conditioned rank selection filters. In this work, computer simulation results that illustrate the performance of RCRS filters in comparison with other techniques in image restoration are presented. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Luiz Cesar Martini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:10:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rabelo_AlessandraBoaventura_M.pdf: 7566120 bytes, checksum: 0c1867105c3afb28eb143e699245eb26 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Orientadores : Jose Antenor Pomilio, Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T03:42:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ValmirMachado_D.pdf: 3522020 bytes, checksum: 84dc1243f65c6392fa74b4777330c17d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Hugo Enrique Hernandez-Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:04:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LlerenaCastro_OscarEnrique_M.pdf: 5834212 bytes, checksum: f007c788f1123ca923e5f860548252f0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os filtros passa-faixa feitos com ressonadores coaxiais cerâmicos são um tipo de tecnologia de filtro que fornece características de alta performance como a alta seletividade, ótimo desempenho em aplicações de alta potência, excelente rejeição, baixa perda de inserção na banda passante, etc. , e dado que os ressonadores são feitos de materiais de alta constante dielétrica consideravelmente, consequentemente, todas as características elétricas mencionadas anteriormente são compactadas em uma estrutura protegida o qual faz que este tipo de filtros sejam adequados para aplicações onde precisam-se de dispositivos de tamanho pequeno. A parte mais difícil no momento de projetar este tipo de filtros é encontrar as dimensões certas da estrutura, sejam as alturas dos ressonadores ou as dimensões da estrutura dos capacitores de acoplamento. Esta tese presenta um estudo feito neste tipo de filtro e propõe um procedimento analítico-empírico com formulas para projeção para facilitar a construção do arranjo de ressonadores e a estrutura dos capacitores de acoplamento. Este procedimento pode ser extrapolado para filtros passa-faixa com um maior número de ressonadores. As formulas de projeção permitem uma transição fácil do modelo circuital ao modelo eletromagnético do filtro. Isto deve-se com as formulas é fácil calcular os comprimentos dos ressonadores e os valores das capacitâncias requeridas para acoplar corretamente os ressonadores. A comparação entre as simulações no modelo circuital e o entorno eletromagnético mostram que as formulas de projeção propostas são uma ótima primeira aproximação para a projeção deste filtro / Abstract: Bandpass filters made with ceramic coaxial resonators are a kind of filter technology that provides high performance features like high selectivity, high power handling, excellent rejection, low passband insertion loss, etc. and given that the resonators are made of with materials of high dielectric constant it considerably reduces their size, consequently, all the electric characteristics mentioned before are "compacted" in a small shielded structure which make these filters suitable for applications where small sized devices are a necessity. The most difficult task when projecting this kind of filters is to find the correct dimensions of the structure, either the length of the resonators or the dimensions of the coupling capacitors structure. This thesis presents a study on this type of filter and propose an analytical-empirical procedure with design formulas to facilitate construction of the resonators array and the coupling capacitors structure. This procedure can be extrapolated to bandpass filters with a greater number of resonators. The design formulas allow an easy transition from the circuital model to the electromagnetic model of the filter. This is because they easily allow to compute the length of the resonators and the value of the capacitances required for a correctly resonators coupling. The comparison between the simulations in the circuital and the electromagnetic environment show that the proposed design formulas are a good first approximation for this filter design / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Em sistemas de comunicação viva-voz, o eco acústico origina-se da reprodução do sinal de fala que, posteriormente, sofre modificação e atraso devido à reflexão nas superfícies do ambiente e, finalmente, é captado e retorna ao seu emissor causando perturbação na conversação. Os dispositivos empregados no cancelamento de eco acústico (AEC, do inglês Acoustic Echo Cancellation) são essenciais na garantia da qualidade da comunicação em sistemas viva-voz, tendo em vista a característica de depreciação da clareza na conversa introduzida pela presença do eco. No presente trabalho propõe-se um sistema de cancelamento de eco acústico pré-filtrado (PAEC, do inglês Pre-Filtered AEC), que emprega um bloco de préprocessamento não-linear (NLP, do inglês Nonlinear Preprocessing) em cascata com um filtro adaptativo linear, definindo uma configuração de AEC com préfiltragem não-linear (NLPAEC, do inglês Non-linearly pre-Filtered AEC). Inicialmente, o bloco de NLP foi constituído de um modelo de alto-falante não-linear e com memória (NLML) baseado em um filtro de Volterra convencional com núcleos calculados a partir de um modelo físico que se mostrou preciso no modelamento de um alto-falante real. Assim, o sistema proposto NLPAEC(NLML) dispensaria o uso de um filtro adaptativo não-linear, com importante redução de complexidade. Realizou-se um estudo do desempenho de algoritmos adaptativos lineares considerando condições de linearidade e não-linearidade, com o intuito de comprovar o ganho do sistema proposto em relação ao cancelamento linear convencional, assim como a superioridade do modelo não-linear adotado em relação ao modelo polinomial adotado na literatura. O desempenho dos algoritmos foi analisado segundo os indicadores mais utilizados na literatura para a avaliação da performance de canceladores de eco, tais como: tempo de convergência, que fornece a informação de quão rápida é a adaptação do algoritmo; e redução do nível de eco acústico (ERLE). Além do sistema proposto já descrito, foram considerados para fins de comparação o uso de AEC linear convencional com quatro tipos de alto-falantes: AEC(IL), com um alto-falante ideal; AEC(NLIL) com um modelo não-linear polinomial sem memória, largamente empregado na literatura para verificar o efeito da não-linearidade do alto-falante na adaptação de algoritmos de AEC; AEC(NLML), com o modelo não-linear do alto-falante mencionado acima e, finalmente, AEC(LL), com o alto-falante linear dado pelo núcleo de primeira ordem do mesmo modelo. Também para fins de comparação, foi considerado o uso de AEC com pré filtragem linear com o modelo não-linear do alto-falante, LPAEC(NLML). Com a realização de simulações, pode-se observar um ganho considerável de ERLE alcançado pelo sistema proposto (NLPAEC) no caso do modelo de altofalante NLML. Portanto, a necessidade do uso do sistema proposto em casos de altas não-linearidades ficou evidenciada nessa primeira parte do presente trabalho. Ainda que o projeto do bloco não-linear no sistema proposto pressuponha, idealmente, o conhecimento das características do alto-falante, a questão da escolha da implementação exata deste bloco permanecia em aberto, pois existe um compromisso importante entre complexidade computacional e desempenho do sistema, que precisava ser investigado neste contexto particular. A obtenção da resposta à essa questão foi o objetivo da segunda parte do presente trabalho. A opção de implementação do bloco não-linear que resultaria na maior precisão na aproximação do alto-falante seria a utilização de recursos de integração numérica de equações diferenciais, mas a carga computacional desta implementação seria proibitiva para um sistema de cancelamento de eco prático. Assim, esse método de implementação do modelo não-linear foi empregado especificamente para a implementação do modelo físico do alto-falante a fim de se obter um cenário de simulação mais realista. Adicionalmente ao filtro de Volterra Convencional empregado inicialmente no sistema proposto na primeira parte deste trabalho, outras possibilidades de implementação são estruturas alternativas relacionadas com o filtro de Volterra, tais como os modelos de Volterra Esparso Interpolado e PARAFAC-Volterra, além de discretizações pelo método de Euler das equações de espaço de estados do modelo físico real e de um sistema bilinear descrito em espaço de estados. Com o objetivo de analisar o efeito do processo de adaptação no comportamento do sistema proposto foram realizadas simulações na condição de ausência de ruído, caso no qual o desempenho do cancelador é resultado apenas da ação do filtro adaptativo. Os resultados dessas simulações revelaram o fato de que o filtro adaptativo, mesmo que puramente linear, compensa pequenas imperfeições do modelo do alto-falante não-linear, tendo um papel fundamental no desempenho alcançado pelo cancelador de eco acústico não-linear proposto. Baseando-se nas análises das simulações do sistema de cancelamento de eco acústico não-linear, que se utiliza dessas estruturas não-lineares alternativas como bloco de pré-processamneto não-linear, determinou-se que o modelo PARAFACVolterra de 2a ordem é a melhor opção para implementação do bloco NLP, pois apresenta melhor compromisso entre desempenho do sistema proposto e carga computacional. Além disso, destaca-se o fato de que o filtro adaptativo, mesmo que puramente linear, compensa pequenas imperfeições do modelo do alto-falante não-linear, tendo um papel fundamental no desempenho alcançado pelo cancelador de eco acústico não-linear proposto. / In hands-free communication systems, acoustic echo originates from the speech signal that subsequently undergoes modification and delay due to reflection on the surfaces of the environment, and finally is picked up and returned to its sender causing disturbance in the conversation. Acoustic echo cancellers are essential in quality of communication in handsfree systems, due to the characteristic of depreciation of the clarity in the conversation introduced by the presence of the echo. In the present work we propose a pre-filtered acoustic echo cancellation system (PAEC), which employs a cascade nonlinear preprocessor (NLP) block with a linear adaptive filter, defining an AEC configuration with non-linear pre-filtering (NLPAEC). Initially, the NLP block consisted of a non-linear loudspeaker model with memory (NLML) based on a conventional Volterra filter with kernels calculated from of a physical model that was used in the modeling of a real speaker. Thus, the proposed NLPAEC(NLML) system would dispense the use of a nonlinear adaptive filter, with important reduction of complexity. We performed a study of the performance of linear adaptive algorithms considering linearity and non-linearity conditions, in order to prove the gain of the proposed system with respect to the conventional linear cancellation, as well as the superiority of the nonlinear model adopted in relation to the polynomial model adopted in the literature. The performance of the algorithms was analyzed according to the most used indicators in the literature to evaluate the performance of echo cancellers, such as: convergence time, which provides information on how fast the algorithm is adapted; and reduction of the acoustic echo level (ERLE). In addition to the proposed system already described, it was considered the use of conventional linear AEC with four types of loudspeakers: AEC(IL), with an ideal loudspeaker; AEC(NLIL) with a nonlinear model polynomial model without memory, widely used in the literature to verify the effect of the non-linearity of the loudspeaker in the adaptation of AEC algorithms; AEC(NLML), with the nonlinear loudspeaker model mentioned above and finally AEC(LL), with the linear loudspeaker given by the first-order kernel of the same model.. Also for purposes of comparison, it was considered the use of AEC with linear pre-filtering with the loudspeaker nonlinear model, LPAEC(NLML). With the realization of simulations, one can observe a considerable gain of ERLE reached by the proposed system (NLPAEC) in the case of the NLML loudspeaker model. Therefore, the need to use the proposed system in cases of high non-linearities was evidenced in this first part of the present work. Although the design of the NLP block in the proposed system ideally presupposes the knowledge of the characteristics of the loudspeaker, the question of choosing the exact implementation of this block remained open, since there is an important compromise between computational complexity and performance of the system, which needed to be investigated in this particular context. Obtaining the answer to this question was the objective of the second part of the present work. The option of NLP block implementation that would result in greatest precision in the loudspeaker model approximation would be the use of numerical integration features of differential equations, but the computational load of this implementation would be prohibitive for a practical echo cancellation system. Thus, this method of implementation of the nonlinear model was used specifically for the implementation of the physical model of the loudspeaker in order to obtain a more realistic simulation scenario. In addition to the conventional Volterra filter already used in the system proposed in the first part of this work, other possibilities of implementation are alternative structures related to the Volterra filter, such as the Sparse-Interpolated Volterra Filter and PARAFAC-Volterra models, besides discretizations by the Euler method of the state-space equations of the real physical model and a bilinear system described in space of states. In order to analyze the effect of the adaptation process on the behavior of the proposed system, simulations were performed in the no noise condition, in which case the performance of the canceller is only the result of the action of the adaptive filter. The results of these simulations have revealed the fact that the adaptive filter, even if purely linear, compensates the small imperfections of the loudspeaker nonlinear model, playing a key role in the performance achieved by the proposed non-linear acoustic echo canceller. Based on the simulations of the non-linear acoustic echo cancellation system, using these alternative nonlinear structures as NLP block, it was determined that the 2nd order PARAFAC-Volterra model is the best option for implementation of the NLP block, since it presents the best compromise between performance of the proposed system and computational load. In addition, the adaptive filter, even been purely linear, compensates small imperfections of the nonlinear loudspeaker model, playing a key role in the performance achieved by the proposed nonlinear acoustic echo canceller.

Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação de quatro estratégias de controle de corrente de compensação para uma topologia monofásica de Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP), sendo estas denominadas, controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( ), controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( – ), Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ) e Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ). A tensão no barramento CC é controlada por um controlador PI clássico. O FAPP é composto por um inversor full-bridge conectado a rede elétrica, o qual opera de modo a fornecer à rede elétrica uma corrente de compensação, com a mesma amplitude e em fase oposta à corrente harmônica da carga. O algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrona (algoritmo ) é utilizado para obtenção da corrente de referência de compensação. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores PI das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. É também apresentada à metodologia para sintonia das parcelas ressoantes dos controlador e . Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e comparar o desempenho do FAPP, quando submetido às estratégias de controle propostas. / This work presents the study, design and implementation of three control strategies for compensating current in a single-phase Shunt Active Power Filter (SAPF), such as the conventional PI controller based on reference frame ( ), conventional PI controller based on reference frame ( ), PI plus resonant controller based on reference frame ( ) and PI plus resonant controller based on reference frame ( ). The DC bus voltage is controlled by using a linear PI controller. The SAPF consists of a full-bridge inverter connected to the grid. The main function of the shunt SAPF is to provide to the utility grid an adequate compensation current, containing the same amplitude and opposite phase of the load current harmonics. The algorithm used for obtaining the reference compensation current is based on the synchronous reference frame (SRF algorithm). Mathematical analyzes are developed in order to obtain the mathematical model which represents the SAPF physical system. In addition, it is presented a design methodology employed for obtaining the gains of the PI controllers used in both the compensation current and the DC-bus voltage loops. It is also presented methodology for tuning the resonant controllers. Simulation and experimental results are presented to validate the theoretical development and compare the performance of FAPP when submitted to the proposed control strategies.

CAPES / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de metodologias para dimensionamento de filtros passivos para conversores estáticos de potência conectados à rede ou em operação como fonte ininterrupta de energia, do Inglês, Uninterruptible Power Supply (UPS). São apresentadas novas metodologias para o dimensionamento de filtro indutivo (L) e filtro indutivo-capacitivo-indutivo (LCL) para conexão de conversores à rede de distribuição e uma metodologia para o dimensionamento de filtro indutivo-capacitivo (LC) para conversores estáticos operando como UPS. Para o filtro L, são apresentadas metodologias baseadas no valor do pico da ondulação de corrente no indutor ou em funções de transferência dos circuitos equivalentes e objetivam garantir que a distorção harmônica total de corrente (DHTi) no ponto de conexão comum não ultrapasse os valores estabelecidos por normas específicas. Para a metodologia proposta para o filtro LCL, além da DHTi, a frequência de ressonância ( fres), o coeficiente de amortecimento (x ) e fator de potência no ponto de conexão comum (FP) são parâmetros de projeto a serem atendidos pelo filtro projetado. A metodologia de dimensionamento de filtro é baseada em funções de transferência de circuitos equivalentes. Para o filtro LC, a metodologia também é baseada na função de transferência de um circuito equivalente e utiliza como parâmetros de projeto que devem ser atendido, a distorção harmônica total de tensão (DHTv) sobre a carga e o coeficiente de amortecimento. Para a verificação das metodologias propostas são utilizadas simulações computacionais por meio do software PSIM e, posteriormente, são apresentados resultados de ensaios experimentais utilizando-se de uma plataforma experimental desenvolvida para este fim para corroborar as propostas de projeto dos filtros L, LC e LCL. / This work presents the development of design methodologies for passive filters for static power converters connected to the network or operating in islanded mode. Methodologies for the design of inductive (L) filter and inductive-capacitive-inductive (LCL) filter for network connection and inductive-capacitive filter (LC) for converters operating as uninterruptible power supply (UPS) will be presented. For the L filter, methodologies based on the peak value of the current ripple in the inductor or on transfer functions of equivalent circuits are presented and aim to ensure that the total harmonic distortion of current (THDi) in the point of common connection does not exceed the values defined by specific rules. For the proposed methodology for the LCL filter, in addition to THDi, the resonance frequency, the damping coefficient of filter and the power factor in the point of common connection are design parameters to be met by the filter designed. The filter design methodology is based on equivalent circuit. The total harmonic distortion of voltage (THDv) and the damping coefficient are considered as design parameters. To corroborate the proposal, PSIM simulations are used and experimental results are also presented.