Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major em Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na FLUIDINOVA - Engenharia de Fluídos e orientado pelo Doutor Renato Gomes Sousa / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:28:52Z : No. of bitstreams: 1 264119.pdf: 4271066 bytes, checksum: ab359cdb1d1ef25764ea8f4d042145c8 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:15:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:28:22Z : No. of bitstreams: 1 263368.pdf: 5792182 bytes, checksum: e0337cfb9fa383eec9c220a02c71cb13 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:07:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231340.pdf: 1758660 bytes, checksum: 514456e7f11846f93177d7cd5990a232 (MD5) / Este trabalho de pesquisa apresenta uma abordagem multi-objetivo para a solução do problema de otimização como contribuição para o Fluxo de Potência Ótimo. Esta abordagem utiliza o método de pontos interiores para resolver o problema de otimização não-linear em conjunto com as metodologias multi-objetivo: método da restrição, método dos pesos e método de parametrização. Uma revisão dos fundamentos do FPO e dos principais índices de desempenho aplicados ao planejamento e operação dos sistemas de potência é apresentada. Os métodos multi-objetivo utilizados são detalhados, bem como suas principais características. A essência do algoritmo multi-objetivo formulado é a transformação de um índice de desempenho como função principal e a transformação dos índices restantes em restrições de desigualdade, os quais têm seus respectivos limites parametrizados e ponderados por pesos. Para formulação do problema de otimização foram utilizadas as funções objetivo desvio quadrático de tensão de um valor pré-estabelecido, desvio de potência ativa de um valor préespecificado e desvio de potência reativa de um valor pré-especificado. Podem ser escolhidos vários objetivos para o problema de otimização, dependendo dos valores especificados de potência ativa e reativa selecionados. Os resultados obtidos demonstraram o bom desempenho do algoritmo na solução do problema de fluxo de potência ótimo para o sistema-teste IEEE-57 barras. A análise do efeito dos fatores de ponderação e a variação dos valores especificados de potência demonstraram a eficiência da abordagem multi-objetivo, se tornando muito interessante para o processo de decisão e para construção do conjunto de Pareto. This work presents an approach based on multi-objective optimization for the Optimal Power Flow solution. The proposed methodology uses the nonlinear Interior Point Method to solve the optimization problem, together with multi-objective optimization strategies, the weighting factors and the -constraint methods, and a parameterisation strategy. A review on the basic aspects of the Optimal Power Flow problem, including a description of the main performance indexes used in the planning and operation of the power systems is presented. The multi-objective optimization techniques used in the present work are presented as well as the main features of these techniques are described. The main characteristic of the proposed approach is the use of weighting factors attributed to the objective functions, the conversion of the objective functions into inequality constraints and the use of parameterized limits to model these constraints. Three performance indexes are simultaneously optimized: the deviation of a pre-specified voltage level and the deviation of pre-specified active and reactive power generation distribution. Numerical results obtained with the IEEE-57 buses test system were used to assess the potential of the proposed approach in the power system steady state analysis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334111.pdf: 781878 bytes, checksum: 4bbafb5ff12690e346a15a023173a67d (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho é apresentado um modelo de despacho ótimo de potência ativa e reativa baseado na minimização do somatório dos desvios quadráticos da potência ativa fornecida pelos geradores, quando estes provêm reativos para o sistema, em relação à potência ativa gerada por estes mesmos geradores quando não precisam gerar reativos. Os desvios quadráticos são ponderados pelos preços marginais das barras, os quais dependem das ofertas dos geradores, e pela capacidade dos geradores. O modelo foi expresso como um problema do Fluxo de Potência Ótimo não-linear de dois níveis. Os objetivos deste trabalho são adaptar o modelo proposto por SENNA (2009) ao caso brasileiro, analisar os resultados obtidos através deste modelo e buscar uma forma alternativa de resolver o problema de otimização de dois níveis. Como técnica de solução, o problema do nível inferior foi modelado como um conjunto de restrições do problema de nível superior. Assim o problema binível tornou-se um problema de otimização de um único nível, que foi resolvido através do método primal-dual de pontos interiores utilizando as condições necessárias de Fritz-John (FJ) normalizadas. Foram feitas simulações para exemplos de 2 e 5 barras e para os sistemas de 30 e 118 barras do IEEE e os resultados numéricos obtidos mostram que a metodologia apresenta bom desempenho.<br> / Abstract : This work presents an optimal active and reactive power dispatch model based on the minimization of the sum of the square deviations of the active power provided by generators, when supplying reactive power, with respect to the active power generation when reactive power generation is not needed. The square deviations are weighted by the bus marginal prices, which depend on the offers made by the generators, and by the generator capacities. The model is expressed as a bilevel nonlinear optimal power flow problem. This bilevel problem is transformed into a single level problem by substituting the optimality conditions of the lower level problem into the upper level one. A normalized set of Fritz-John conditions is used to represent the optimal solutions of the single level problem, and the primal-dual interior point method is employed to obtain its solutions. Simulations were carried out with 2-bus and 5-bus examples, and also with the IEEE 30 and 118-bus test systems, indicating the good performance of the method.

CACAU, R. G. A. Inversor de cinco níveis baseado na célula de comutação de múltiplos estados tipo T. 2014. 152 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-07-06T17:06:56Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rgacacau.pdf: 11821957 bytes, checksum: b7306b5e519472f4856a9aca099a33a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-07-22T16:18:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rgacacau.pdf: 11821957 bytes, checksum: b7306b5e519472f4856a9aca099a33a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-22T16:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rgacacau.pdf: 11821957 bytes, checksum: b7306b5e519472f4856a9aca099a33a0 (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 / This work presents the study, design and implementation of a multilevel converter based on T - type multi - state switching cell (5L - MSSC - T 2 ) for applications in low voltages and high currents. The proposed topology aims to extend the application of the multi - state switching cell (MSSC) to the structure of the three - level T - type converter, providing five levels in the output voltage before the filter and, consequently, a reduction of the harmonic content and higher output vol tage quality. Another feature of this topology is the uniform distribution of the total output current between the semiconductors of the converter, providing lower conduction losses and high efficiency. Furthermore , it is possible to reduce the weight and volume of magnetics, since the operating frequency of reactive elements is twice the switching frequency of the switches. A theoretical study with qualitative and quantitative analysis of the proposed inverter and the design methodology was performed . The control strategy implemented aims to control the output voltage and the DC bus voltages. The employed modulation technique is the conventional sinusoidal pulse width modulation (SPWM) . The validation of the topology is verified through simulation and exper imental results of a developed prototype for an output power of 5 kW / Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação de um inversor multinível monofásico baseado na célula de comutação de múltiplos estados tipo T (5L-CCME-T2) para aplicações em baixa tensão e elevadas correntes. A topologia proposta visa estender a aplicação da célula de comutação de múltiplos estados (CCME) para a estrutura do conversor de três níveis tipo T, proporcionando cinco níveis na tensão de saída antes do filtro e, consequentemente, uma redução do conteúdo harmônico e maior qualidade da tensão de saída. Outra característica desta topologia é a distribuição uniforme da corrente total de saída entre os semicondutores do conversor, proporcionando menores perdas por condução e elevado rendimento. Além disso, é possível reduzir o peso e volume dos magnéticos, uma vez que a frequência de operação dos elementos reativos é o dobro da frequência de comutação dos interruptores. Um estudo teórico com análise qualitativa e quantitativa do inversor proposto e metodologia de projeto foi realizado. A estratégia de controle implementada tem como objetivo o controle da tensão de saída e das tensões do barramento CC. A técnica de modulação empregada é a convencional modulação por largura de pulso senoidal (SPWM). A validação da topologia é realizada através dos resultados de simulação e experimentais de um protótipo desenvolvido para uma potência de saída de 5 kW

MONTEIRO, V. F. Radio resource management for quality of experience optimization in wireless networks. 2015. 47 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-08-10T16:11:10Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_vfmonteiro.pdf: 4245557 bytes, checksum: 14d2c999994ab8aeff5ce7704d986df4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-08-11T12:01:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_vfmonteiro.pdf: 4245557 bytes, checksum: 14d2c999994ab8aeff5ce7704d986df4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-11T12:01:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_vfmonteiro.pdf: 4245557 bytes, checksum: 14d2c999994ab8aeff5ce7704d986df4 (MD5) Previous issue date: 2015-07-15 / A new generation of wireless networks, the 5th Generation (5G), is predicted for beyond 2020. For the 5G, it is foreseen an emerging huge number of services based on Machine-Type Communications (MTCs) in different fields, such as, health care, smart metering and security. Each one of them requiring different throughput rates, latency, processing capacity, energy efficiency, etc. Independently of the service type, the customers still need to get satisfied, which is imposing a shift of paradigm towards incorporating the user as the most important factor in wireless network management. This shift of paradigm drove the creation of the Quality of Experience (QoE) concept, which describes the service quality subjectively perceived by the users. QoE is generally evaluated by a Mean Opinion Score (MOS) ranging from 1 to 5. In this context, QoE concepts can be considered with different objectives, such as, increasing battery life, optimizing handover decision, enhancing access network selection and improving Radio Resource Allocation (RRA). Regarding the RRA, in this master’s thesis we consider QoE requirements when managing the limited available resources of a communication system, such as frequency spectrum and transmit power. More specifically, we study a radio resource assignment and power allocation problem that aims at maximizing the minimum MOS of the users in a system subject to attaining a minimum number of satisfied users. Initially, we formulate a new optimization problem taking into account constraints on the total transmit power and on the fraction of users that must be satisfied, which is an important topic from an operator’s point of view. The referred problem is non-linear and hard to solve. However, we get to transform it into a simpler form, a Mixed Integer Linear Problem (MILP), that can be optimally solved using standard numerical optimization methods. Due to the complexity of obtaining the optimal solution, we propose a heuristic solution to this problem, called Power and Resource Allocation Based on Quality of Experience (PRABE). We evaluate the proposed method by means of simulations and the obtained results show that it outperforms some existing algorithms, as well as it performs close to the optimal solution. / Uma nova geração de sistemas de comunicações sem fio, 5a Geração (5G), é prevista para 2020. Para a 5G, é esperado o surgimento de diversos serviços baseados em comunicações máquina à máquina em diferentes áreas, como assistência médica, segurança e redes de medição inteligente. Cada um com diferentes requerimentos de taxa de transmissão, latência, capacidade de processamento, eficiência energética, etc. Independente do serviço, os clientes precisam ficar satisfeitos. Isto está impondo uma mudança de paradigmas em direção à priorização do usuário como fator mais importante no gerenciamento de redes sem fio. Com esta mudança, criou-se o conceito de qualidade de experiência (do inglês, Quality of Experience ( QoE ) ), que descreve de forma subjetiva como o serviço é percebido pelo usuário. A QoE normalmente é avaliada por uma nota entre 1 e 5, chamada nota média de opinião (do inglês, Mean Opinion Score ( MOS ) ). Neste contexto, conceitos de QoE podem ser considerados com diferentes objetivos, como: aumentar a vida útil de baterias, melhorar a seleção para acesso à rede e aprimorar a alocação dos recursos de rádio (do inglês, Radio Resource Allocation ( RRA ) ). Com relação à RRA , nesta dissertação consideram-se requerimentos de QoE na gestão dos recursos disponíveis em um sistema de comunicações sem fio, como espectro de frequência e potência de transmissão. Mais especificamente, estuda-se um problema de assinalamento de recursos de rádio e de alocação de potência que objetiva maximizar a mínima MOS do sistema sujeito a satisfazer um número mínimo de usuários pré-estabelecido. Inicialmente, formula-se um novo problema de otimização considerando restrições quanto à potência de transmissão e quanto à fração de usuários que deve ser satisfeita, o que é um importante tópico do ponto de vista das operadoras. Este é um problema não linear e de difícil solução. Ele é então reformulado como um problema linear inteiro e misto, que pode ser resolvido de forma ótima usando algoritmos conhecidos de otimização. Devido à complexidade da solução ótima obtida, propõe-se uma heurística chamada em inglês de Power and Resource Allocation Based on Quality of Experience ( PRABE ) . O método proposto é avaliado por meio de simulações e os resultados obtidos mostram que sua performance é superior à de outros existentes, sendo próxima à da ótima

MELO, Y. V. L. Power control and energy efficiency strategies for D2D communications underlying cellular networks. 2015. 58 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-08-21T19:15:08Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_yvlmelo.pdf: 1981714 bytes, checksum: 55659ddc976cc21566a2253e46839664 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-08-26T17:42:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_yvlmelo.pdf: 1981714 bytes, checksum: 55659ddc976cc21566a2253e46839664 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-26T17:42:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_yvlmelo.pdf: 1981714 bytes, checksum: 55659ddc976cc21566a2253e46839664 (MD5) Previous issue date: 2015-07-14 / In a world where people count on their smartphone, smartwatch, tablet and other devices to keep them connected wherever they go, they expect its application to run without problems, such as dropped calls, slow download and choppy videos. In this context, Device-to-Device (D2D) communication represents a promising technology, because it is a direct and low-power communication between devices close, allowing to offload the data transport network, increase spectral and power efficiency. From the subscriber point of view, D2D means to use applications without problem and increase battery life. However, in order to realize the potential gains of D2D communications, some key issues must be tackled, because D2D communications may increase the co-channel interference and compromise the link quality of cellular communications. This master’s thesis focuses on Radio Resource Management (RRM) techniques, especially Power Control (PC) schemes, to mitigate the co-channel interference for D2D communications underlaying a Long Term Evolution (LTE) network, aiming at the reduction of the intra- and inter- cell interference and at the improvement of energy efficiency. The main PC schemes (e.g. OLPC, CLPC and SDPC) and a hybrid scheme (CLSD) are calibrated and used in macro- or micro- multicell scenario, using different loads and imperfect Channel State Information (CSI). In addition, the impact of downtilt is analyzed, which is used to adjust the coverage radius of an Evolved Node B (eNB) and reduce co-channel interference by increasing cell isolation. The numerical results indicate that PC schemes and downtilt, duly calibrated, can provide gains to cellular and D2D communications. In other words, D2D technology can be used to further increase the spectral and energy efficiency if RRM algorithms are used suitably. / Em um mundo onde as pessoas contam com smartphone, smartwatch, tablet e outros dispositivos para mantê-las conectadas onde quer que vão, todos esperam que seus aplicativos sejam executados sem problemas, tais como chamadas abandonadas, download lento e vídeos com saltos. Neste contexto, comunicação dispositivo-a-dispositivo (do inglês, Device-to-Device (D2D)) constitui uma tecnologia promissora, pois é um tipo de comunicação direta e utiliza baixa potência entre dispositivos próximos, permitindo-se desviar o tráfego da rede móvel, aumentar a eficiência espectral e de potência. Do ponto de vista do assinante, D2D significa usar aplicação sem problemas e aumentar o tempo de vida da bateria do celular. No entanto, a fim de realizar os ganhos potenciais das comunicações D2D, algumas questões-chave devem ser abordadas, pois as comunicações D2D podem aumentar a interferência co-canal e comprometer a qualidade do enlace das comunicações celulares. Esta dissertação foca em técnicas de Gerenciamento de Recursos de Rádio (do inglês, Radio Resource Management (RRM)) para mitigar a interferência co-canal para comunicações D2D que se baseiam na Evolução de Longo Prazo (do inglês, Long Term Evolution (LTE)), visando a redução da interferência intra- e inter-celular e na melhoria da eficiência energética. Os principais esquemas de Controle de Potência (do inglês, Power Control (PC)) (e.g. OLPC,CLPC e SDPC) e um esquema híbrido (CLSD) são calibrados e utilizados no cenário macro ou micro multicelular, usando diferentes cargas e Informação do Estado do Canal (do inglês, Channel State Information (CSI)) perfeita ou imperfeita. Além disso, o impacto da inclinação da antena (downtilt) é analisado, que é usada para ajustar o raio de cobertura de uma Evolved Node B (eNB) e reduzir a interferência co-canal, aumentando o isolamento de células. Os resultados numéricos indicam que os regimes de controle de potência e inclinação da antena, devidamente calibrados, podem fornecer ganhos para a comunicação celular e D2D. Em outras palavras, a tecnologia D2D pode ser utilizada para aumentar ainda mais a eficiência de espectro e a eficiência energética se algoritmos de RRM forem utilizados adequadamente.

BARBOZA JÚNIOR, J. A. L. Conversor CC-CA duplo boost com PFC e conexão série/paralelo na entrada para sistemas ininterruptos de energia. 102 f. 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-11T13:04:57Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_jslbarbozajunior.pdf: 1950427 bytes, checksum: 9fc1d70a6f2e6cac161cf9fccf9f408b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-16T13:24:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_jslbarbozajunior.pdf: 1950427 bytes, checksum: 9fc1d70a6f2e6cac161cf9fccf9f408b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-16T13:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_jslbarbozajunior.pdf: 1950427 bytes, checksum: 9fc1d70a6f2e6cac161cf9fccf9f408b (MD5) Previous issue date: 2012-12-13 / This work presents a study of a Double Boost AC-DC Converter with power factor correction and dual input voltage operation capability via a selector switch. Such converter can be applied to on-line uninterruptible power supplies with dual voltage input characteristics, this way avoiding the usage of a low frequency autotransformer. The studied structure is composed by two AC-DC classical boost converters, in which for input voltage of 110 Vac both its inputs are connected in parallel, and, for 220 Vac, they are connected in series. The control strategy is based in the average current mode control applied to both converters, in order to provide the power factor correction and output voltage regulation. Simulation and experimental results for 2.4 kW are presented, and so are validate the theoretical study and design. Connecting the inputs in parallel and series, the results were satisfactory and the converter operated properly. / Fator de potência e recurso para operar com dois valores de tensão de entrada. O mesmo é aplicável a sistemas ininterruptos de energia do tipo dupla conversão ou on-line com características de tensão de entrada bivolt (110 Vca e 220 Vca) e desta maneira é descartada a utilização de um autotransformador com seletor de tensão. O conversor em estudo é composto por dois conversores CA-CC boost clássicos, em que, para uma tensão de entrada de 110 Vca as entradas são conectadas em paralelo e para uma tensão de entrada de 220 Vca as entradas são conectadas em série. A ideia é fazer com que se tenha uma divisão equilibrada na entrada de cada conversor quando a tensão da rede elétrica for 220 Vca. Assim cada conversor boost clássico recebe metade da tensão total de alimentação do conversor proposto. A estratégia de controle é baseada no controle por modo corrente média aplicada a ambos os conversores para proporcionar a correção do fator de potência e a regulação da tensão de saída. Para verificar o estudo teórico foi desenvolvido o projeto do circuito de potência e controle validando através de resultados de simulação e experimentais para um protótipo de 2,4 kW. Para a conexão paralelo e série das entradas, os resultados obtidos foram satisfatórios e o conversor operou adequadamente.