Submitted by Cristiane Chim (cristiane.chim@ucpel.edu.br) on 2017-02-10T11:37:48Z No. of bitstreams: 1 pedro luis.pdf: 2493331 bytes, checksum: 38fdc4ec8b3fee0815ba222c508dc8d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T11:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedro luis.pdf: 2493331 bytes, checksum: 38fdc4ec8b3fee0815ba222c508dc8d4 (MD5) Previous issue date: 2016-12-05 / The matrix inversion calculation is present in several applications in the area of Signal Processing. Among these applications, the adaptive filtering, based on the algorithm of Affine Projections, includes the calculation of matrix inversion, which adds a high computational complexity. There are several algorithms for calculating matrix inversion. The complexity of the algorithm is associated with the size of the matrix, which varies according to the target application. This dissertation proposes the implementation in dedicated hardware of the analytical algorithm of matrix inversion. This algorithm is most appropriate for the implementation of a 2x2 size matrix, which is the appropriate size for an implementation of the algorithm of Affine Projections for several practical applications. In the matrix inversion block, the divisor circuit is that adds the highest computational complexity. Among the division algorithms from the literature, algorithms based on functional iterations are considered the fastest, because they are able to take advantage of high speed multipliers to converge in a quadratic form to a result. Among the algorithms based on functional iterations, Newton-Raphson and Goldschmidt algorithms are the most used algorithms. However, the Goldschmidt algorithm has been more used in applications that demand high processing speed, because unlike the Newton-Raphson algorithm, where the multiplications are dependent on each other, in the Goldschmidt algorithm the multiplications are performed in parallel. In this work, it is proposed the hardware implementation of an efficient divisor circuit based on the Goldschmidt algorithm. The divider circuit uses a radix-4 multiplier from the literature, which is more efficient in terms of power dissipation, when compared to the divider circuit using the multiplier from the synthesis tool. The proposed divider circuit increases the range of operating values by using the Q7.8 standard, which allows values between -127.99609375 and +127.99609375, rather than the original Goldschmidt divider, which supports a narrow range of values between 1 and 2. The main results show that the use of the proposed efficient Goldschmidt divider circuit makes the matrix inverter circuit with a lower power dissipation, which becomes an attractive for a future implementation of the complete affine projections algorithm in dedicated hardware. / O cálculo de inversão de matrizes está presente em várias aplicações da área de Processamento de Sinais. Entre essas aplicações, a filtragem adaptativa, baseada no algoritmo de Projeções Afins, inclui o cálculo de inversão de matrizes, que agrega uma elevada complexidade computacional. Existem vários algoritmos para o cálculo de inversão de matrizes. A complexidade do algoritmo está associada ao tamanho da matriz, que varia de acordo com a aplicação alvo. Essa dissertação propõe a implementação em hardware dedicado do algoritmo analítico de inversão de matrizes. Esse algoritmo é o mais apropriado para a implementação de uma matriz de tamanho 2x2, que é o tamanho adequado para uma implementação do algoritmo de Projeções Afins para diversas aplicações práticas. No bloco de inversão de matriz, o circuito divisor é o que agrega a maior complexidade computacional. Dentre os algoritmos de divisão presentes na literatura, os algoritmos baseados em iterações funcionais são considerados os mais rápidos, pois são capazes de tirar proveito de multiplicadores de alta velocidade, para convergir de forma quadrática para um resultado. Dentre os algoritmos baseados em iterações funcionais, destacam-se os algoritmos de Newton-Raphson e de Goldschmidt. Entretanto, o algoritmo de Goldschmidt tem sido mais utilizado em aplicações que demandam alta velocidade de processamento, pois ao contrário do algoritmo Newton-Raphson, onde as multiplicações são dependentes umas das outras, no algoritmo Goldschmidt as multiplicações são realizadas em paralelo. Nesse trabalho, propõe-se a implementação em hardware de um circuito divisor eficiente baseado no algoritmo Goldschmidt. O circuito divisor usa um multiplicador na base 4 da literatura, que torna o divisor mais eficiente em termos de dissipação de potência, quando comparado ao circuito divisor usando o multiplicador da ferramenta de síntese. O circuito divisor proposto aumenta a faixa de valores de operação através do uso do padrão Q7.8, que permite valores entre -127.99609375 e +127.99609375, ao contrário do divisor Goldschmidt original, que admite uma estreita faixa de valores ente 1 e 2. Os principais resultados mostram que o uso do divisor Goldschmidt eficiente proposto torna o circuito inversor de matriz com uma menor dissipação de potência, o que se torna um atrativo para uma futura implementação da arquitetura completa do algoritmo de Projeções Afins.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This doctoral thesis deals with the study, analysis and development of a new hybrid topology for voltage regulation of stand-alone microgeneration systems employing self-excited induction generators. The hybrid topology proposed considers a three-phase four-wire system and employs a distribution static synchronous compensator (DSTATCOM) in combination with banks of switchable capacitors (BCC) to perform the regulation of the terminal voltages of the induction generator. As a result of using the proposed topology, it is expected the regulation of the amplitude of the terminal voltages of the induction generator, with effective reduction of the power processed by DSTATCOM, regardless of the characteristic of the applied load. Therefore, it is considered the compensation of reactive currents of the system in terms of phase, amplitude and shape, performed by a suitable control system. The control structure applied to control the DSTATCOM and the switching of BCC ensures the regulation of voltages with low harmonic distortion (THD) and reduced distortion factor among voltages, in addition to keeping the generator currents sinusoidal and balanced. This thesis also investigates two distinct forms of frequency control using the electronic load control: (i) auxiliary load controlled by chopper element connected to the DC bus DSTATCOM and (ii) auxiliary load controlled by chopper element connected to the AC bus system through non-controlled three-phase rectifier. Simulation and experimental results are presented to validate and demonstrate the suitable performance of the proposed hybrid topology in the regulation of voltages and system frequency. The system is tested by load transient including three-phase and single-phase loads, linear and non-linear loads, resistive and reactive loads. / Esta tese de doutorado trata do estudo, análise e desenvolvimento de uma nova topologia híbrida de regulação das tensões de sistemas isolados de microgeração empregando geradores de indução auto-excitados. A topologia híbrida proposta considera um sistema trifásico a quatro fios e emprega um compensador síncrono estático de distribuição (DSTATCOM) em associação a bancos de capacitores comutáveis (BCC) para efetuar a regulação das tensões terminais do gerador de indução. Como resultado da utilização da topologia proposta, espera-se a regulação da amplitude das tensões terminais do gerador, com efetiva redução da potência processada pelo DSTATCOM, independentemente da característica da carga aplicada. Considera-se, portanto, a compensação de correntes reativas do sistema em termos de fase, amplitude e forma, realizada a partir de sistema de controle adequado. A estrutura de controle aplicada ao controle do DSTATCOM e à comutação dos BCC, garante a regulação das tensões com reduzida taxa de distorção harmônica (THD) e reduzido fator de desequilíbrio de tensão (FD), além de manter as correntes do gerador senoidais e balanceadas. Neste trabalho também são investigadas duas formas distintas de controle de frequência a partir do controle eletrônico de carga: (i) carga auxiliar controlada por elemento chopper conectada ao barramento CC do DSTATCOM e (ii) carga auxiliar controlada por elemento chopper conectada ao barramento CA do sistema através de retificador trifásico não-controlado. Resultados de simulação e resultados experimentais são apresentados para validar e demonstrar o bom desempenho da topologia híbrida proposta na regulação das tensões e frequência do sistema. O sistema é testado mediante transitórios de cargas trifásicas e monofásicas, lineares e não-lineares, resistivas e reativas.