Fundação Araucária / Esta dissertação de mestrado apresenta o estudo, desenvolvimento e implementação de uma nova estrutura, composta por um conversor CC-CC bidirecional, conectada em paralelo com o sistema, para busca do ponto de máxima potência em painéis solares fotovoltaicos para aplicações isoladas da rede elétrica. Inicialmente são expostos os principais fatores que levaram à escolha do tema, assim como a problemática que motivou essa dissertação. Na seqüência é realizado um estudo sobre energia fotovoltaica, onde são mencionados os principais tipos de células fotovoltaicas e o comportamento de um módulo fotovoltaico em função da variação climática. Também são apresentados nesta dissertação os resultados do estudo, simulações, implementação e comparação entre os algoritmos de busca automática do ponto de máxima potência (MPPT) de módulos fotovoltaicos, baseados no método da Perturbação & Observação (P&O) e no método fuzzy. A seguir são mostrados os detalhes do funcionamento da nova estrutura proposta para busca do ponto de máxima potência (MPPT), onde se utiliza um conversor bidirecional (buck-boost) conectado em paralelo com o sistema, bem como o resultado das simulações da nova estrutura proposta que foram realizadas. Por fim, são apresentados os resultados experimentais dos ensaios realizados em laboratório e do comportamento de um módulo fotovoltaico real conectado à nova estrutura proposta. Os resultados experimentais comprovam a melhoria no rendimento do sistema fotovoltaico quando comparado com as soluções clássicas para a busca do ponto de máxima potência. / This work presents the analysis, design, and implementation of a new parallel connected structure, composed by a parallel bidirectional DC-DC power convert, for maximum power point tracking of stand-alone photovoltaic power generation systems. At first, the main factors that motivated the choice the topic of this work are presented. In sequence, the main types of photovoltaic cells and the photovoltaic panel characteristics in function of the climatic variation are analyzed. The study, implementation, comparison and simulation results of algorithm of maximum power point tracking (MPPT) also are presented in this work. The algorithm of MPPT are based in the method of Perturbation and Observation (P&O) and in the fuzzy method. Following, the characteristics of the new structure proposal, composed by a parallel connection bidirectional DC-DC converter simulations results. Finally, are presented the laboratorial experimental results and the behavior or a real photovoltaic module connected to the new structure proposal.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T12:37:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Doutorado_EngCivil_FMGF_2016_[digital].pdf: 9767217 bytes, checksum: e33d3971801fd7f7f68b85fc05826ba3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:37:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Doutorado_EngCivil_FMGF_2016_[digital].pdf: 9767217 bytes, checksum: e33d3971801fd7f7f68b85fc05826ba3 (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / Ao esgotar as reservas de hidrocarbonetos em terra e águas rasas, a indústria vem explorando e produzindo petróleo em águas profundas e ultraprofundas. No entanto, a verificação hidrodinâmica de novos sistemas flutuantes de produção continua usando as metodologias consagradas, especialmente os ensaios em tanques oceânicos de laboratório. A utilização de modelos em escala reduzida vem sendo adotada desde os primeiros projetos em águas rasas e continua até hoje nos projetos em águas ultraprofundas. No entanto, os ensaios em profundidades superiores a 1.500m necessitam de um fator de escala muito elevado, com diversos problemas associados, dentre eles as dificuldades de acomodar as linhas de ancoragem e as incertezas relacionadas a modelos muito pequenos. Dentre as soluções possíveis, os ensaios híbridos (numérico-experimental) se apresentam como a solução mais viável para verificação experimental em águas ultraprofundas, em especial o ensaio híbrido passivo. Esse tipo de ensaio é organizado em etapas, sendo a primeira delas responsável pela definição do sistema truncado. Se essa etapa não for executada de forma satisfatória, o sucesso do ensaio pode ser comprometido. Assim, a fim de minimizar essa questão, propõe-se nesta tese de doutorado uma forma sistemática para encontrar sistemas truncado equivalentes, considerando os efeitos estáticos e dinâmicos, através da utilização de ferramentas de otimização. Nesse sentido, a abordagem adotada utiliza um simulador para análise estática e dinâmica de estruturas offshore denominado Dynasim e um algoritmo de otimização baseado em gradiente através do sistema Dakota. Também é utilizada a metodologia de planejamento de experimentos para identificar os fatores que influenciam as respostas estática e dinâmica do problema, evitando o uso de variáveis de projeto irrelevantes no estudo da otimização. Ressalta-se que essa metodologia não foi aplicada em outros trabalhos no contexto de sistemas de ancoragem truncado, segundo nosso conhecimento. Além disso, analisa-se o projeto ótimo do sistema truncado em várias condições ambientais, cujo interesse é verificar a concordância dele com o sistema de ancoragem na profundidade completa. Devido ao elevado custo computacional envolvido nessa verificação, utiliza-se a computação de alto desempenho, com processamento paralelo, para viabilizar a realização dessas análises. Como é demonstrado neste trabalho, a metodologia proposta facilita a busca de sistemas de ancoragem truncado equivalente preservando as características estáticas e dinâmicas do sistema de ancoragem completo. São apresentados e discutidos quatro casos, os dois primeiros se referem a casos simplificados, o terceiro é baseado na literatura e o quarto é baseado em um cenário real. Os resultados obtidos nos casos estudados mostram que os sistemas truncados equivalentes encontrados conseguem reproduzir o comportamento dos sistemas completos para as condições verificadas. / With the depletion of onshore and offshore shallow-water reserves, the industry has exploited and produced oil in deep water and ultra-deepwater. However, the hydrodynamic verification of new floating production systems continues using the established methodologies, especially by carrying out tests on ocean basin laboratories. Small-scale model tests have been used since the first projects in shallow water and continue today in the projects in ultra-deepwater. However, tests in depths above 1,500m require a very high scale factor, which poses several complications, among them the difficulties to accommodate the mooring lines and the small models related uncertainties. Among the possible solutions, the hybrid testing (numerical and experimental) are the most feasible solution to experimental verification in ultra-deepwater, especially the hybrid passive systems test. Such test is divided into steps, the first one responsible for the definition of the truncated system. If this step is not performed satisfactorily, the success of the test may be compromised. Thus, in order to minimize this issue, a systematic way to find equivalent truncated systems, considering the static and dynamic effects through the use of the optimization tools is proposed in this doctoral thesis. Accordingly, the approach adopted uses a numerical simulator, called Dynasim, for static and dynamic analysis of offshore structures, and a gradient based optimization algorithm, given in Dakota computational system. Additionally, the design of experiments methodology is used to identify the factors that influence the static and dynamic responses of the problem, avoiding the use of irrelevant design variables in the optimization process. It has to be emphasized that this methodology has not been used in other works in the context of truncated mooring systems, to our knowledge. Furthermore, the optimal design of the truncated system is analyzed for several environmental conditions. The aim is to verify the agreement of the truncated mooring system with system in the full-depth. Due to the high computational cost involved in the verification, we use the high-performance computing, with parallel computation, to perform the analyzes. As shown in this work, the proposed methodology easy the search for equivalent truncated mooring systems preserving the static and dynamic characteristics of full-depth mooring systems. Four case studies are presented and discussed. The first two refer to simplified cases; the third is based on the literature and the fourth is based on a real scenario. The results in each case show that the truncated equivalent system found can reproduce the behavior of full-depth system for the verified conditions.

The thesis focuses on different habitable spaces which have been designed to promote the existence of a number of South African butterfly species. The architecture responses to the context as well as to one of the largest insect groups, the order L e p i d o p t e r a. Following a sustainable approach, more ecological knowledge is at the core of the design. Instead of human functional needs driving the design, site components respond to the indigenous spatial character, climate, topography, soils, and vegetation as well as compatibility with the existing cultural context. / Dissertation (MArch(Prof))--University of Pretoria, 2006. / Architecture / unrestricted