Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Jader Alves de Lima Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZampronhoNeto_Fernando_M.pdf: 5842798 bytes, checksum: 248329a719c06d1a00d97f94590f1b92 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo de uma arquitetura de regulador de tensão do tipo multi-fase para alimentação de microprocessadores, os quais demandam pequena variação em sua tensão, mesmo face aos seus agressivos transitórios de corrente. O estudo engloba a análise, que descreve as vantagens e desvantagens de topologias de reguladores chaveados, o projeto, a simulação, a fabricação e a caracterização experimental do regulador. Na etapa de projeto, uma nova abordagem no dimensionamento do filtro externo LC é apresentada, considerando-se seus respectivos elementos parasitas, a partir da introdução do parâmetro .fator de não idealidade., ou n, que é compreendido no intervalo [0, 1]. Quanto mais n se aproxima da unidade, menores serão os elementos parasitas do filtro, facilitando a escolha dos capacitores e indutores no mercado. Adicionalmente, é proposta uma técnica de projeto do compensador em freqüência, aplicada em topologias realimentadas por tensão. Esta consiste na soma de sua tensão de saída com a diferença de potencial entre dois de seus nós internos, que ocorre apenas durante o transitório de carga, reduzindo o tempo de resposta do regulador. Simulações mostraram uma queda de mais de 25% na ondulação da tensão de carga utilizando esta técnica, em comparação com a solução convencional. O processo, simulador e modelos utilizados neste trabalho são, respectivamente, o AMS H35, PSPICE e Bsim3v3. O layout do regulador foi feito via Mentor Graphics e possui área efetiva de 0,444mm2. A fabricação na foundry AMS foi viabilizada pelo programa multi-usuário da FAPESP. A caracterização experimental compara o tempo de resposta do regulador nas mesmas condições da etapa de simulação. Resultados experimentais indicaram uma redução de 96,1% na ondulação da tensão de carga durante seu transitório de corrente utilizando a técnica proposta, em comparação a solução convencional, validando a nova técnica de projeto do compensador em freqüência. O presente trabalho é concluído enfatizando-se os objetivos alcançados e principais resultados experimentais obtidos, dificuldades de projeto e limitações da arquitetura do regulador chaveado estudada / Abstract: This work aims to study the topology of multi-phase voltage regulators applied to microprocessors, where only tiny variations in the supply voltage are allowed, even when facing aggressive current transients. This study consists in the analysis, which describes the advantages and disadvantages of switched voltage regulator topologies, design, simulation, layout and experimental characterization of the proposed regulator. In the design phase, a new approach in sizing the external LC filter is herein described, considering their stray elements, through the introduction of the .non ideality. parameter, or n, which is valid within interval [0,1]. As more as n approaches unity, less parasitic elements the filter will have, easing the choice of the capacitors and inductors commercially available. In addition to this, a new technique applied to voltage feedback topologies is proposed, which consists in adding the output voltage of the frequency compensator to a voltage between two of its internal nodes. With such an approach, the response time of the regulator to load transients decreases. Simulation results show a reduction over 25% in the output voltage ripple using this new approach, when comparing to the traditional solution. The process, simulator and models used in this work are, respectively, AMS H35, PSPICE and Bsim 3v3. The layout of the regulator was edited through Mentor Graphics, and it has an effective area of 0.444mm2. The fabrication in foundry AMS was done by multi-user program of FAPESP. The experimental characterization compares the response time of the regulator in the same conditions of simulation phase. Experimental results indicated a 96,1% reduction in load voltage ripple during transient, when comparing the purposed technique with the traditional solution, validating the excellent performance of the regulator with the new design technique. This work is concluded by emphasizing the reached objectives and main experimental results reached, design difficulties and limitations of the switched-regulator architecture studied / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Jader Alves de Lima Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mansano_AndreLuisRodrigues_M.pdf: 2816553 bytes, checksum: 2746391c004342d1e0c2d8c4c2f507e8 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho de Mestrado, foi projetado um conversor DC/DC charge-pump (CP) duplicador de tensão para corrente de carga máxima de 20mA, e que necessita de circuitos de controle para o apropriado acionamento das chaves, regulação de tensão e proteção do estágio duplicador de tensão. O sistema de controle projetado é composto por um circuito de regulação linear (CRL), um regulador Skip, um limitador de corrente (LC) e um circuito de bootstrapping (BOOT) que auxilia o acionamento do estágio duplicador. CP corresponde ao estágio de potência do sistema que faz interface direta com a carga, sendo sua tensão de entrada (PVIN) nominal no valor de 1,5V. O trabalho objetiva obter um conversor DC/DC funcional (demonstrado por resultados de Silício) atingindo resultados experimentais com o menor desvio possível comparados aos valores simulados durante o projeto. A tensão simulada de saída (VOUT), a vazio (sem carga), é 3V. Para carga máxima DC (20mA), o valor de VOUT simulado é de 2,4V. O circuito BOOT gera uma tensão na faixa de 4,5V - 5V, para uma carga DC de 1mA. A corrente limitada pelo bloco LC no circuito duplicador é 30mA. O CLR gera uma tensão inversamente proporcional a VOUT, tendo seus limites mínimo e máximo de 1,3V e 5,2V, respectivamente. Todo o sistema foi integrado no processo de fabricação AMS 0.35um HV, exceto os capacitores do estágio duplicador e do circuito de bootstrapping que são externos. Os resultados experimentais mostram desvio (comparados com simulação) de -12,5% em VOUT @ 20mA DC e -0,13% sem carga, -6% à saída de BOOT @ 1mA DC, +23% CLR mínimo, -3,85% em CRL máximo e +10% na corrente limitada. Durante o desenvolvimento deste trabalho, o Circuito de Regulação Linear (CRL) foi publicado no SBCCI 2009 apresentando sua rápida resposta à transientes de carga, o que é sua grande vantagem comparado a circuitos anteriormente propostos / Abstract: In this work, a DC/DC charge-pump voltage-doubler converter, for maximum load current of 20mA, was designed and fabricated. The Charge Pump (CP) needs control circuits for properly switching, voltage regulation and protection of voltage doubler stage. The control system designed comprises a linear regulation circuit (CRL), a Skip mode regulator, current limitation circuit (LC) and a bootstrapping circuit (BOOT), which provides the appropriate voltage to turn on CP power transistors. The voltage doubler is the power stage that interfaces directly to the load and its nominal input voltage PVIN is 1.5V. The objective of this work is to guarantee that the proposed DC/DC converter works properly (proved by Silicon results) and to achieve experimental results with the least deviation possible compared to simulation. The nominal output voltage (VOUT) with no load is 3V. For maximum DC load (20mA), simulated VOUT is 2.4V. BOOT circuit provides voltage within 4.5V - 5V for DC current load of 1mA. The LC limits the drawn current through the voltage-doubler at 30mA. The CRL provides a control voltage inversely proportional to VOUT and its minimum and maximum are 1.3V and 5.2V respectively. The whole system has been integrated in AMS 0.35um HV except the capacitors of CP and BOOT circuits. The experimental results show deviation (comparing to simulation) of -12,5% on VOUT @ 20mA DC and -0,13% @ no load , -6% on BOOT output @ 1mA DC, +23% CLR minimum, -3,85% CRL maximum and +10% on LC circuit. During the development of this work, the CRL circuit has been published in the SBCCI 2009 conference to present its fast-response to stringent load transient which is the biggest CRL advantage compared to previously proposed circuits / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-04T18:18:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoRedesDistribuicao.pdf: 3740924 bytes, checksum: 3fc693c9e32013dada9cf9bf3be0bcd8 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-17T16:36:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoRedesDistribuicao.pdf: 3740924 bytes, checksum: 3fc693c9e32013dada9cf9bf3be0bcd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T16:36:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoRedesDistribuicao.pdf: 3740924 bytes, checksum: 3fc693c9e32013dada9cf9bf3be0bcd8 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação visa mostrar o impacto de geradores fotovoltaicos distribuídos, conectados nas redes de distribuição, na estabilidade de tensão de longo-prazo usando simulação completa no domínio do tempo. O efeito de diferentes níveis de penetração da geração fotovoltaica é investigado. Também são investigados diferentes modelos de redes de distribuição com geração distribuída: 1) Carga e GD representados por modelo ZIP e carga com potência ativa negativa do tipo corrente constante, respectivamente, na subestação (SE); 2) Carga e GD representados por modelo ZIP e equivalente dinâmico, respectivamente, na SE; 3) Carga e GD representados por modelo ZIP e modelo dinâmico, respectivamente, distribuídos ao longo de uma rede de distribuição de MT. Equipamentos como transformadores com comutação de tape sob carga (OLTC, do inglês, “On-Load Tap Changer”), limitadores de sobrecorrente de excitação (OEL, do inglês, “Overexcitation Limiter”), cargas estáticas e autotransformadores reguladores de tensão são levados em consideração nas análises, pois afetam significativamente a estabilidade de tensão de longo-prazo. As investigações são realizadas por meio do uso do software de análise de rede (ANAREDE) e do software de análise de transitórios eletromecânicos (ANATEM), desenvolvidos pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL). A modelagem estática dos geradores fotovoltaicos é considerada como barras PQ, e a modelagem dinâmica é baseada no modelo PVD1 da WECC (Western Electricity Coordinating Council) implementada via Controle Definido pelo Usuário (CDU) no ANATEM. A proteção mandatória da geração fotovoltaica também é considerada. O sistema de potência estudado é uma junção de um sistema de transmissão de 11 barras com sistemas de distribuição da UKGDS (United Kingdom Generic Distribution System) de 76 barras cada. / This dissertation aims to show the impact of distributed photovoltaic generators connected to distribution networks on long term voltage stability using full time simulation. The effect of different penetration levels of photovoltaic generation is investigated. Different distribution network models considering distributed generation (DG) connections is also investigated: 1) Load and DG represented by ZIP model and negative active power loads, respectively, connected to the substation bus; 2) Load and DG represented by ZIP model and dynamic equivalent, respectively, connected to the substation bus; 3) Load and GD represented by ZIP model and dynamic model, respectively, distributed along a MV distribution network. Equipments such as On-Load Tap Changer (OLTC) transformers, Overexcitation Limiter (OEL), static loads and step voltage regulators are taken into account in the analyzes, since they significantly affect the long-term voltage stability. The investigations were conducted using both the power flow software ANAREDE and transient stability simulator ANATEM, developed by the Electrical Energy Research Center (CEPEL). For the purpose of power flow studies, photovoltaic generators are modeled as PQ buses with Q=0. The modelling of photovoltaic generators for dynamic studies is based on WECC (Western Electricity Coordinating Council) model, wich was inserted into file User Defined Controller (CDU) from ANATEM. The undervoltage protection of photovoltaic generator is also considered. The case studies were performed on a combined transmission and distribution model.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-06T18:12:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-18T14:53:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T14:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControleLocalPotencia.pdf: 10794588 bytes, checksum: ce99108b1f950294c7c989156bcff73d (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação aborda os principais problemas operacionais enfrentados pelos operadores de redes de distribuição devido à elevada integração de geradores fotovoltaicos (FV), tais como sobretensões, comutações excessivas de tape e a condição de runaway em reguladores de tensão. As sobretensões ao longo do alimentador podem ser causadas pela significativa injeção de potência ativa do gerador FV. Adicionalmente, as variações rápidas e significativas na potência ativa injetada pelo gerador FV, associadas com os transitórios de nuvens, resultam em aumento excessivo de comutações de tape no regulador de tensão, afetando negativamente a vida útil desse equipamento. Além disso, quando a direção do fluxo de potência é invertida no alimentador devido à significativa injeção de potência ativa do gerador FV, o regulador de tensão pode falhar no controle da tensão na barra sob regulação e o tape pode atingir seu limite inferior ou superior (condição de runaway). Esta dissertação propõe um controle local de potência reativa para inversores FV a fim de aliviar tais problemas mencionados. O controle proposto é avaliado usando dados de medição de um sistema fotovoltaico real instalado no telhado de uma residência localizada em Belém e simulações dinâmicas de um alimentador de média tensão com uma miniusina FV. / This dissertation addresses the major operational problems faced by distribution network operators due to the high integration of photovoltaic (PV) generators, such as overvoltages, excessive tap counts and voltage regulator runaway condition. The overvoltage problem in distribution networks may be caused by significant active power injection from PV generation. Additionally, the rapid and significant variations in PV generator active power associated with cloud transients result in an increase of voltage regulator tap counts, adversely affecting the useful life of that device. Also, when the direction of the power flow is reversed due to PV generator active power injection, the voltage regulator can fail to control voltage at the regulated bus and reach lowest or highest tap limit (runaway condition). This dissertation proposes a local reactive power control for PV inverters to alleviate such problems. The proposed control is evaluated using measurement data from the real rooftop PV system in the city of Belém and dynamic simulations on a single MV feeder with a PV solar plant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years, the growth of the electrical system associated with non ideal conditions can compromise the normal operation devices. This fact is becoming extremely important, as much the consumers as for the electric utilities. In this way, the electrical agencies are more concerned about, for example, the distribution voltage levels. With this in mind, the voltage regulation device has been one of the more used equipment with the purpose of voltage levels correction or adequacy, either agricultural or urban site. This equipment, in its usual structure, is composed by an autotransformer with a tap automatic mechanism that presents a high time delay and does not apply to the shortduration voltage variations requirements, imposed by electrical standards. Aiming at adjusting the voltage regulator to the distribution requirements, that is, to minimize its time delay to any voltage variation, transitory studies of tap commutation must be elaborated. This work aims at modelling a single-phase 32 step voltage regulator in a computational simulator called ATP (EMTP). This modelling is based on the core magnetic characteristics and it is constituted of linear and non linear inductances representing the flux through the air and through the steel core. By considering the laboratory difficulties to make measurements in a voltage medium equipment (13.8 kV), a typical voltage regulator prototype was constructed (220 V) and a laboratory arrangement was used to validate the corresponding modelling. / O grande crescimento do setor elétrico associado ao fato de a qualidade da energia elétrica fornecida estar se tornando um fator de extrema importância, tanto para os consumidores como para as empresas concessionárias de energia, fez com que os órgãos regulamentadores do setor passassem a se preocupar mais com, por exemplo, os níveis de tensão de uma rede de distribuição. Sob esse ponto de vista, o regulador de tensão tem sido um dos equipamentos mais utilizados no sentido de correção, ou adequação dos níveis de tensão de uma rede de distribuição, seja ela rural ou urbana. Esse equipamento, na sua forma mais usual, é constituído de um autotransformador com um mecanismo automático comutador de tap´s que, por ser mecânico, é lento e não atende às exigências das variações de tensão de curta duração (VTCD) impostas pelas normas vigentes. Visando adequar o regulador de tensão às exigências do mercado, ou seja, minimizar o seu tempo de resposta a qualquer variação de tensão, estudos sobre situações transitórias de comutação de tap´s devem ser elaboradas. Neste sentido, surge esta dissertação, com o objetivo de desenvolver uma modelagem para representar um regulador de tensão monofásico com 32 degraus no programa ATP (EMTP). A modelagem é baseada nas características do circuito magnético do núcleo e é constituída de indutores lineares representando o fluxo através do ar e indutores não lineares representando o fluxo através do núcleo de ferro. Tendo-se em vista as dificuldades laboratoriais para fazer medições em um equipamento de média tensão (13,8 kV), foi construído um modelo reduzido do regulador de tensão, semelhante ao regulador comercial típico, em baixa tensão (220 V). Ensaios laboratoriais foram realizados com o intuito de validar o modelo computacional em baixa tensão. / Mestre em Ciências

Orientador: José Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:53:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tercariol_WalterLuis_D.pdf: 1322557 bytes, checksum: 4f45518a1a62907cd9a61afa627408c3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho visa compilar três contribuições na melhoria dos projetos de reguladores de tensão com unidades de bombeamento de carga embutidos (células elevadoras de tensão Dickson - BC). A primeira aborda uma técnica inovadora de arranque na partida deste módulo elevador quando habilitado. Este projeto se refere à aceleração da inicialização do modulo BC, tendo como objetivo a diminuição do intervalo de tempo da rampa ascendente da tensão de saída Vo até atingir o nível alvo de regulação. A técnica consiste em gerenciar o aumento da freqüência do relógio de bombeamento entregue as unidades de bombeamento durante a fase de subida, quando a regulação estiver estabelecida o sistema se regenera voltando ao estado original de freqüência de bombeamento natural. Uma segunda proposta inovadora de projeto é referente à homogeneização e redução da aleatoriedade da ondulação da tensão de saída Vo, referente ao regulador com o modulo BC embutido, baseado em comparadores com trava, com proposta de redução do erro de comparação devido ao efeito aleatório durante o estagio de comparação comumente encontrado neste tipo de abordagem, a técnica consiste em suprimir o acoplamento capacitivo nocivo durante a fase de isolamento elétrico no processo de comparação mantendo o espelho de corrente do comparador na região de saturação. Esta técnica visa proporcionar uma redução significativa da capacitância de desacoplamento utilizada para filtragem da tensão Vo. Uma terceira e última contribuição é referente a uma inovadora técnica de medição indireta da tensão de saída Vo do regulador com módulo BC baseada em uma medida simples e precisa dos pares tensão da porta e fonte (VPS) e corrente elétrica do dreno (Idreno) de um dispositivo NMOS de alta tensão adicionado de modo que duas tensões conhecidas (preestabelecidas) são aplicadas na porta do dispositivo e as respectivas correntes de dreno são mensuradas e uma terceira desconhecida (oriunda do regulador elevador BC) desconhecida pode ser extrapolada de forma simples. Esta técnica visa ser útil para medição de reguladores de baixa potencia pois o carregamento do regulador (Vo) é quase nulo.Todas as inovações e melhorias propostas foram analisadas em veículos de teste (silício) e com as provas de conceito, feitas em simulações elétricas / Abstract: This work aims to compile contributions in improving designs based on voltage regulators with voltage elevator with built-in charge pump CP. The first deals with an innovative technique rump-up this module when enabled. This project refers to the acceleration of startup the CP module, aiming at the reduction of the period of stabilization of the ramp output voltage Vo to the level of regulation target. The technique is to manage increasing the frequency of pumping clock during the phase of rump up and when the setting established the system regenerates back to the original state pumping frequency. A second innovative project proposal was made on the homogenization and reduction of the ripple of the output voltage Vo, referring to the regulator with the |CP module, based on latch comparators , alignment error reduction proposal because of the random effect during the stage comparison commonly found in this type of approach, the technique is to remove the harmful capacitive coupling during electrical isolation phase on the comparison keeping the comparator current mirror in saturation region. This technique aims to provide a significant reduction in the decoupling capacitance used for filtering the voltage Vo. A third and final contribution is related to an innovative technique of indirect measurement of the output voltage Vo of the regulator module CP, based on a simple and accurate measure of the gate voltage and couples the drain electric current of a high voltage NMOS device / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The search for solutions to the various problems of power quality, especially to voltage deviation from the standard values, account today, with an extensive range of products aiming above all the dynamic regulation of the supply voltage. Despite this recognition, the challenges to find alternatives technologies that take into account the use of compensators with more attractive operational and economic properties, are still motivating research worldwide. Among the devices based on the principle of consumption or supply of reactive power, in the 60 s came a product design nominated by Reactor Core Saturated Compensator- CERNS. This device is constituted by an inductive unit, comprising a magnetic core and windings with special features, connected in parallel with a capacitor unit. Although this equipment has been widely used in the past, the lack of publications on the subject resulted in a large gap in knowledge domain and dissemination of this technology. This fact contributed to a demand for dedicated efforts in recent years by national and international researchers. In the light of the attractions offered by this philosophy for voltage regulators, the subject has reawakened the interest for research and developments about the project, construction and operation of these compensators, thus aiming the technology domain. On the above, added to efforts previously made by national institutions, arises the present thesis aimed at providing a computational program to assist in the specification and basic design of saturated core reactors and means for determination of the equivalent electrical parameters needed to the model of the equipment proposed and implemented in the ATP simulator. Finally, performance studies are carried out to highlight and to validate the operational efficiency and computational model developed. / A busca por soluções para os distintos problemas da qualidade da energia elétrica, com destaque às variações das tensões de suprimento, conta, na atualidade, com uma extensa gama de produtos visando, sobretudo, a regulação dinâmica da tensão de suprimento. Não obstante tal reconhecimento, os desafios por estratégias alternativas em que pese o emprego de compensadores com propriedades operacionais e econômicas mais atrativas continuam motivando pesquisas em todo o mundo. Dentre os dispositivos fundamentados no princípio do consumo ou fornecimento de potências reativas, nos anos 60 surgiu uma concepção de produto, denominado Compensador a Reator a Núcleo Saturado CERNS. Este é composto, fundamentalmente, por um núcleo magnético com características e enrolamentos especiais e capacitores conectados em paralelo. Embora este equipamento tenha sido amplamente utilizado no passado, a ausência de publicações sobre o tema resultou numa grande lacuna para o conhecimento, domínio e difusão desta tecnologia. Tal fato corroborou para uma demanda de esforços dedicados nos últimos anos no âmbito nacional e internacional e, à luz dos atrativos oferecidos pela presente filosofia para os reguladores, o assunto voltou a despertar interesses para as pesquisas e desenvolvimentos visando o domínio da tecnologia para o projeto, construção e operação destes compensadores. Diante do exposto, somado a esforços já alcançados através de desenvolvimentos anteriores realizados por instituições nacionais, surge esta tese, a qual encontra-se fundamentada no desenvolvimento de uma estratégia computacional para o dimensionamento do compensador, projeto básico do reator saturado e análise de desempenho no domínio do tempo. Para tanto é utilizada a plataforma ATP, de domínio público e aceitação comprovada no cenário nacional. Por fim, estudos diversos de desempenho são conduzidos para a validação da eficácia operacional e do modelo computacional desenvolvido. / Doutor em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The increase in linear and non-linear loads experienced by Brazil in recent years has changed the way distribution networks are planned and Operated. In addition, the competitiveness of the market and the demand for the improvement in power quality indexes mean that current e orts are increasingly focused on areas such as voltage profile control and voltage harmonic distortion control. This work deals, exactly, with the Integrated control of voltage and harmonic voltage distortion (volt/thd) in distribution systems, within the scope of planning, through the insertion of passive harmonics filters and voltage regulators. To solve the problem in question, a multiobjective algorithm, the NSGA-II, is applied, since the presented problem can be treated as a combinatorial optimization problem. The power summation method is used as an alternative for the resolution of the load flow. While the current injection method is used as a calculation of the harmonic flow. The mathematical models of the network components were presented, taking into account the influence of frequency, in a detailed way. The proposed algorithm was applied in benchmark systems, a 34-bus and a 104-bus, the systems were simulated with and without the presence of the devices for comparison and validation of the results. / O aumento de cargas, lineares e não-lineares, vivenciado pelo Brasil nos últimos anos, tem alterado a maneira com as redes de distribuição são planejadas e operadas. Além disso, a competitividade do mercado e exigência pela melhoria nos índices de qualidade da energia fazem com que os esforços atuais sejam cada vez mais direcionados para áreas como o controle do perfil de tensão e o controle das distorções harmônicas de tensão. Esta dissertação trata, exatamente, do controle integrado de tensão e distorção harmônica de tensão (volt/dht) em sistemas de distribuição, no âmbito do planejamento, através da inserção de filtros harmônicos passivos e reguladores de tensão. Para resolver o problema em questão, um algoritmo multiobjetivo, o NSGA-II, é aplicado, uma vez que o problema apresentado é tratado como um problema de otimização combinatória. O método da soma de potências é utilizado como alternativa para a resolução do fluxo de carga. Enquanto que o método da injeção de correntes é utilizado como cálculo do fluxo de harmônicos. Os modelos matemáticos dos componentes da rede foram apresentados, levando-se em consideração a influência da frequência, de forma detalhada. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 34 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.

As fontes renováveis de energia, em especial a energia solar fotovoltaica vem ganhando espaço nos últimos anos devido ao avanço da tecnologia, redução dos custos e redução das fontes não-renováveis. Os painéis fotovoltaicos isoladamente ou para pequenas aplicações geram uma baixa tensão de saída e a adequação dos níveis de tensão fornecidos em sua saída aos requeridos pela concessionária de energia elétrica é um desafio. Neste trabalho é apresentada uma nova estrutura modificada da topologia do conversor SEPIC que usa as técnicas de acoplamento magnético série e células multiplicadoras de tensão em conjunto, afim de obter um elevado ganho de tensão, visando a aplicação em fontes renováveis de energia. Optou-se pela solução não isolada, pois esta apresenta diversas vantagens em relação a solução isolada, como: menor peso, volume, custo e maior eficiência energética devido a menores perdas de potência nos indutores acoplados. Também, a utilização da indutância de dispersão, que é um parâmetro intrínseco de um acoplamento magnético, permite a operação com comutação suave ZCS (ZCS, do inglês Zero Current-Switching) no interruptor, aumentando a eficiência da estrutura com a redução das perdas por comutação. No decorrer do trabalho são realizadas as análises das etapas de operação de diversos conversores a partir do conversor SEPIC modificado, evolui-se pela adição de técnicas elevadoras de tensão até a estrutura proposta neste trabalho. Por fim, é realizado o controle em malha fechada utilizando um controlador PID analógico que fornece uma resposta rápida e consequente correção a possíveis mudanças na variável controlada. Os resultados teóricos e experimentais do conversor proposto são descritos neste trabalho para validar as análises desenvolvidas e demonstrar a eficiência da estrutura. O protótipo é desenvolvido para uma aplicação com potência nominal de 200 W, tensão nominal de saída igual a 450 V e uma tensão de entrada variando entre 20 V e 40 V. O rendimento obtido para o conversor proposto operando na frequência de 35 kHz na potência nominal é de 91,28% e eficiência igual a 89,04% para a potência nominal de 200 W na frequência de 90 kHz. / The renewable energy resources, in special the photovoltaic energy has been achieve more space in last years due to technology advances, cost reduction and decrease of the non-renewable energy sources. The photovoltaic panels in isolation or to small applications generate a low output voltage and to comply with of voltage levels provided in panel’s output to those required by electric power concessionaire is a challenge. In this work is presented a new structure modified of the SEPIC converter topology who uses the coupling magnetic series and voltage multiplier cell techniques together, in order to obtain a high voltage gain aiming at application in renewable energy resources. It was has been choosen non-isolated solution, because this present several advantages in relation to the isolated solution, such as: lower weight, volume, cost and high energy efficiency due to smaller power losses in the coupled inductors. The use leakage inductance, who is an intrinsic parameter of the a magnetic coupling, allows soft-switching operation ZCS in switch, increasing the structure’s efficiency with reduction of switching losses. During the work are perform the analysis of the operation steps of several converters as of the modified SEPIC converter and evolves by addition high voltage techniques until the structure proposed in this work. Finally, is performed the closed loop control using the analog PID controller who provides a fast response and consequent correction to possible changes in the controlled variable. The theoretical and experimental results of the proposed converter are described in this work to validate the developed analysis and demonstrate the structure’s efficiency. The prototype is developed to a application with nominal power of 200 W, nominal output voltage equal 450 V and an input voltage varying between 20 V and 40 V. The efficiency obtained to proposed converter operating in frequency of the 35 kHz in nominal power is 91,28% and efficiency equal 89,04% to nominal power in frequency of the 90 kHz.