Made available in DSpace on 2016-08-31T13:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RomeniaGV_DISSERT.pdf: 3190598 bytes, checksum: 478a0cda7a4c2391088f6946ab2c42c1 (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The photovoltaics energy has been explored as one of the solutions to the decline in oil production, and environmental worries. However, generating electric energy throw the sun is still considered uncompetitive when considering other sources, because it shows low efficiency and high production costs. Trying to turn it more attractive to the financial point view, sun trackers are been used to increase the photovoltaics system efficiency. Considering it, this work aims to perform a comparative study between a static photovoltaic solar panel and a one axis mobile panel, both installed in Mossoró/RN. The city is located on northeast semi-arid, under high levels of solar radiation, on dry and hot climate regions, achieving high temperatures during day. Initially are discussed concepts related to solar photovoltaics energy, and tracking technologies. Then, are described the control components, sensing and structures used on the photovoltaics systems proposed. Lastly, the analyses about the functioning and comparing study about the performance of the static and mobile system were realized, allowing to conclude that the sun tracker panel showed low gain on the generated power when compared to the static panel / A energia solar fotovoltaica vem sendo explorada como uma das soluções energéticas ao declínio da produção de petróleo, e preocupações ambientais. No entanto, geração de energia elétrica através do sol ainda é considerada pouco competitiva frete à outras fontes, por apresentar baixo rendimento e alto custo de produção. Na tentativa de torna-la mais atrativa do ponto de vista financeiro, rastreadores solares têm sido utilizados a fim de aumentar o rendimento dos sistemas fotovoltaicos. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo realizar um estudo comparativo entre um painel solar fotovoltaico estático e um painel com mobilidade em um eixo, instalados na cidade de Mossoró/RN. O município em questão está localizado no semiárido nordestino, sob altos índices de radiação solar, em uma região de clima seco e quente, atingindo elevadas temperaturas durante o dia. Inicialmente são abordados conceitos relativos à energia solar fotovoltaica, e tecnologias de rastreamento do sol. Em seguida, descreve-se os componentes de controle, sensoriamento e estruturas utilizadas nos sistemas fotovoltaicos propostos. Por fim, foram realizadas as análises de funcionamento e o estudo comparativo de desempenho do sistema estático e do móvel, que permitiram concluir o que painel com rastreio do sol apresentou baixo ganho médio na potência gerada em relação ao painel fixo

Neste trabalho apresenta-se o modelo de um controlador baseado em Lógica Fuzzy para um sistema de energia baseado em fonte renovável solar fotovoltaica (photovoltaic - PV) multi-string em operação isolada, para o aproveitamento da máxima potência desta fonte. O sistema é composto por painéis solares, conversor CC-CC tipo elevador de tensão (boost), armazenamento por banco de baterias, inversor trifásico e carga trifásica variável. O sistema fotovoltaico foi modelado no MATLAB/Simulink de forma a representar a curva característica V-I do módulo PV, e que é baseado nos dados disponíveis em data-sheets de painéis fotovoltaicos comerciais. Outros estudos de natureza elétrica tais como o cálculo dos valores eficazes das correntes no conversor CC-CC, para avaliação das perdas, indispensáveis para o dimensionamento de componentes eletrônicos, foram realizados. O método tradicional Perturb and Observe de rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking MPPT) de painéis foi testado e comparado com métodos que usam a Lógica Fuzzy. Devido ao seu desempenho, foi adotado o método Fuzzy que realiza o MPPT por inferência do ciclo de trabalho de um modulador por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) através da variação da potência pela variação da corrente do painel solar. O modelo Fuzzy adotado neste trabalho foi testado com sucesso. Os resultados mostraram que ele pode ser robusto e atende à aplicação proposta. Segundo alguns testes realizados, este controlador pode realizar o MPPT de um sistema PV na configuração multi-string onde alguns arranjos fotovoltaicos são usados. Inclusive, este controle pode ser facilmente adaptado para realizar o MPPT de outras fontes de energia baseados no mesmo princípio de controle, como é o caso do aerogerador. / This work presents the model of a Fuzzy Logic controller for a renewable energy system based on multi-string solar photovoltaic (PV) in stand-alone operation, to extract the maximum energy of this power source. The system consists of PV modules, DC-DC converter (Boost), a battery set, three-phase inverter and three-phase variable load. The photovoltaic system was modeled in MATLAB / Simulink in order to represent the V-I characteristic of the PV module, and which is based on the data provided by the manufacturer data-sheet. Other studies, such as the calculation of the RMS currents of the DC-DC converter components for evaluation of the losses, which are essential for the system design were accomplished. The conventional Perturb and Observe method for the Maximum Power Point Tracking (MPPT) of PV modules was tested and compared with methods that use Fuzzy Logic control. Due to its performance, it was adopted the Fuzzy method that performs the MPPT by inference of duty cycle of a Pulse Width Modulation (PWM) through the variation of PV power divided by the variation of the PV current. The Fuzzy model considered in this work was successfully tested. The results showed that it can be robust and suitable to the proposed application. According to some accomplished tests, the controller can perform the MPPT of a multi-string configuration of the solar PV system, in which several PV arrays are used. Moreover, it can also be easily adapted to perform the MPPT of other energy power sources based on the same control principle, as it is in the case of aerogenerators.

Submitted by Paulo Armando Panunzio null (330698) on 2016-03-15T14:50:59Z No. of bitstreams: 1 VERSÃOFINALTESE24022016V22.pdf: 3679161 bytes, checksum: 20211476e30e236ed54da33d4530b7e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-15T17:27:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 panunzio_pa_dr_guara.pdf: 3679161 bytes, checksum: 20211476e30e236ed54da33d4530b7e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T17:27:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 panunzio_pa_dr_guara.pdf: 3679161 bytes, checksum: 20211476e30e236ed54da33d4530b7e1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 / A proposta dessa Tese é o projeto e desenvolvimento de um sistema de fornecimento de energia elétrica conectada à rede sem a utilização de circuitos eletrônicos complexos. O sistema eletroeletrônico convencional utiliza um inversor de frequência que transfere a potência ativa do nível de tensão e corrente CC para o nível compatível com a rede elétrica CA em frequência, tensão e sincronismo de fases. Já o desenvolvimento do projeto teve como parte experimental a utilização de indutores adequados com valores variáveis de 200 mH a 500 mH entre os painéis fotovoltaicos e a rede convencional. A tensão e a corrente máxima de CC foi de 29,6 V e a máxima possível foi de 20 amperes. Utilizou-se do princípio do casamento de impedâncias entre o painel fotovoltaico e o sistema de fornecimento de energia CA. Assim o painel fotovoltaico fornece somente potência ativa para a rede não interferindo no sincronismo. Na onda de tensão e corrente CA há uma pequena alteração no nível CA em relação a simetria do eixo dos tempos, dentro dos limites previstos para a rede convencional de energia. Logo evidencia-se o fornecimento de potência ativa para a rede CA. Os resultados obtidos permitiram inserção na rede de cerca de 10% da potência ativa dos painéis fotovoltaicos, com a otimização dos valores dos indutores, ocorrendo a transferência de potência ativa dos painéis fotovoltaicos para a rede convencional de energia CA. / The purpose of this thesis is the design and development of a delivery system of electricity connected to the network without the use of complex electronic circuits. The electronics system uses a frequency inverter that transfers the active power level voltage and DC current to the level compatible with the mains AC frequency, voltage and phase synchronization. But the project was to develop experimental part the use of suitable inductors with variable values of 200 mH to 500 mH between the PV panels and the conventional network. The maximum current was 20 amperes. We used the principle of impedance matching between the photovoltaic panel and the power supply system CA. So the photovoltaic panel supplies only active power to the grid not interfering with the timing. In the wave of AC voltage and current for a small change in CA level against the symmetry axis of time. Logo is evident in the supply of active power to the grid CA. The results allowed inclusion in the network of about 10% of the active power of photovoltaic panels by optimizing the values of the inductors for the occurrence of power transfer of conventional photovoltaic panels for energy occurs CA.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoLB_DISSERT.pdf: 2422493 bytes, checksum: d216abfd7470b7951cb5443aaa1b133a (MD5) Previous issue date: 2014-01-22 / The scarcity of natural resources and the search for alternative energy sources promote a rapid change in the energy world. Among the renewable energy sources, solar energy is the most promising, presenting technology of greatest growth rate nowadays. Researchers around the world are seeking ways to facilitate their progress, developing technologies with higher efficiency and lower cost. As a contribution to global progress, this master thesis proposes the development of a strategy of maximum power tracking based on perturbation and observation method for photovoltaic systems. The proposed control strategy is based on active power balance of the system, with a reduced number of sensors. It also allows the PV system to act as a regulator of the power quality at the point of commom coupling (PCC), compensating the harmonic distortion and power factor of the current netw / A escassez dos recursos naturais e a busca por fontes de energia alternativa promovem uma r?pidamudan?a namatriz energ?tica mundial. Dentre as fontes de energia renov?veis a energia solar ? a mais promissora, visto que ela apresenta a maior taxa de crescimento na atualidade. Pesquisadores de todo o mundo t?m buscado formas de viabiliza??o do seu progresso, desenvolvendo tecnologias com maior efici?ncia e menor custo. Como forma de contribuir para o avan?o mundial, neste trabalho ? proposto o desenvolvimento de uma estrat?gia de rastreamento da m?xima pot?ncia, baseado no m?todo perturba??o e observa??o, para sistemas fotovoltaicos. A estrat?gia de controle proposta ? baseada no balan?o de pot?ncia ativa do sistema e utiliza um n?mero reduzido de sensores. Ela tamb?m permite que o sistema fotovoltaico atue como regulador da qualidade de energia no ponto de conex?o, compensando assim a distor??o harm?nica das correntes da rede e corrigindo o fator de pot?ncia. Resultados de simula??o e experimentais s?o apresentados para validar a estrat?gia proposta

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-27T14:50:55Z No. of bitstreams: 1 carolinaventuripinheiro.pdf: 2690052 bytes, checksum: 1d8da177ba05614f2f5b1f876bebdaa4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-27T15:51:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carolinaventuripinheiro.pdf: 2690052 bytes, checksum: 1d8da177ba05614f2f5b1f876bebdaa4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T15:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carolinaventuripinheiro.pdf: 2690052 bytes, checksum: 1d8da177ba05614f2f5b1f876bebdaa4 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Uma questão importante para a inserção da geração distribuída (GD) é a confiabilidade e a qualidade de energia fornecida aos consumidores. Este trabalho visa analisar a conexão de um sistema fotovoltaico (PV) e seus efeitos na rede elétrica utilizando simulação em tempo real. O sistema de simulação implementado consiste de sistemas fotovoltaicos, conversores de energia, carga variável e rede elétrica, implementados em um Real Time Digital Simulator (RTDS), enquanto que o controle é executado a partir da plataforma dSPACE, caracterizando uma sistema de simulação do tipo Hardware In the Loop (HIL). Os modelos de carga foram desenvolvidos com base em perfis de demanda reais, a partir de três alimentadores de distribuição diferentes da cidade de Leopoldina, no estado de Minas Gerais. Os dados de medição dos alimentadores foram tomados com um intervalo de 15 minutos, totalizando um tempo de medição de 24 horas. Dados de radiação solar usadas nos modelos PV foi medido no Labsolar - Universidade Federal de Juiz de Fora, também por um período de 24 horas. O propósito deste estudo é executar uma simulação HIL, combinando RTDS e dSPACE, que é um controlador digital. Com o tempo real é possível investigar o comportamento do sistema com a potência injetada pelo sistema PV, incluindo o controle do inversor utilizado para acoplar os diferentes sistemas fotovoltaicos à rede, em uma modelagem que se aproxima da realidade, com menores custos de implementação e maior segurança. Os resultados mostram uma comparação entre a potência ativa e reativa injetada pelos sistemas fotovoltaicos e a rede, e a energia consumida pelas cargas, validando a estratégia de controle implementada. / An important issue for the integration of Distributed Generation (DG) is the reliability and quality of energy supplied to consumers. This work aims at analyzing the grid connection of a photovoltaic (PV) system and its effects on the electrical network using realtime simulation. The implemented simulation system consists of photovoltaic systems, power converters, variable load and electrical grid, implemented in Real Time Digital Simulator (RTDS) while the control is run from the dSPACE controller, creating a Hardware In the Loop (HIL) platform. The load models were developed based on actual demand profile from three different distribution feeders of the city of Leopoldina, in the state of Minas Gerais. The feeders’ measurement data was taken with an interval of 15 minutes, with a total measurement time of 24 hours. Solar radiation data used in the PV models has been measured at the Solar Laboratory – Universidade Federal de Juiz de Fora, also for a 24-hour period. The purpose of this study is to perform a HIL simulation, combining RTDS and dSPACE, which is a digital controller. With real-time/ HIL simulation, it is possible to investigate the behavior of the system with the power injected by the PV system, including inverter control used to attach the different photovoltaic systems to the grid, in a model which approaches reality, with low implementation cost and higher safety. Results show a comparison between the active and reactive power injected by the photovoltaic system and network, and the power consumed by the loads, verifying the implemented control strategy.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2701_1.pdf: 9401814 bytes, checksum: b04ba5905e3deefba0a2ae01cb23aba7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / O estabelecimento de políticas que possam fomentar o desenvolvimento da geração elétrica não centralizada em meios urbanos, mais especificamente, mediante a tecnologia de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR), depende fortemente da avaliação do seu potencial efetivo e de seus factíveis limites econômicos. Muito embora o conhecimento do potencial do recurso solar seja determinante, a avaliação deve ser acompanhada por estimativas da disponibilidade de superfície para as instalações, de informações relativas ao desempenho técnico do sistema e aos encargos e dividendos envolvidos em função da redução no consumo de energia da rede convencional. Dentro desse contexto, apresenta-se o desenvolvimento de uma metodologia de avaliação do potencial de geração elétrica por SFCR em telhados de espaços urbanos. A proposta metodológica tem como base norteadora a experiência adquirida em projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D), normalmente, direcionados para os aspectos técnicos envolvidos no desempenho global de sistemas fotovoltaicos. Os resultados experimentais obtidos, nesses estudos, têm respondido às expectativas e mostram, tecnicamente, que a tecnologia de SFCR apresenta-se como uma aplicação viável para a geração elétrica não centralizada em áreas urbanas, particularmente no Nordeste do Brasil. A metodologia fundamenta-se em avaliações referentes a três potenciais: o potencial físico representado pela quantidade total de energia captada por determinada área em observação; o potencial geográfico traduzido no dimensionamento da área de captação da energia incidente e o potencial técnico relacionado à tecnologia de geração de energia fotovoltaica, desempenho e características técnicas dos equipamentos. Os procedimentos e ferramentas metodológicos utilizados foram agrupados em cinco ambientes em função dos produtos/resultados que podem ser gerados: o Ambiente Físico envolve informações climatológicas e meteorológicas e apresenta como produto, os índices de radiação incidente e de temperatura ambiente; o Ambiente Geográfico, cujas ferramentas utilizadas permitem a determinação das dimensões, dos posicionamentos e do fator Nível de Luz do Sol dos telhados das edificações. Fator indicativo da quantidade e qualidade da energia radiante incidente no plano do telhado; o Ambiente Técnico baseado em dados experimentais resultantes do monitorado por doze meses do SFCR UFPE III de 1,28 kWp instalado na UFPE; o Ambiente Econômico, proposto como gerador do tempo de retorno do investimento realizado e fonte de informações econômico- financeiras e o Ambiente Analítico, onde as informações são agrupadas, traduzidas em possibilidades de intervenções e apresentadas de forma mais acessível e espacialmente visíveis através de um sistema de informação geográfica (SIG) incorporado. O estudo enfoca especificamente, como universo de estudo, a área do Campus da Universidade Federal de Pernambuco- Brasil. No entanto, sua utilização não é restrita ao Campus UFPE, podendo ser utilizada para outros espaços desde que alguns parâmetros e condições, inerentes a cada ambiente proposto, sejam ajustados ou redefinidos em função das características e disponibilidade de dados sobre a localidade alvo. A metodologia, quando aplicada ao Campus da UFPE, apresenta como resultado global, cerca de 111 mil m2 de área de telhados disponíve is à instalação de SFCR. 75% dessa área, 83,6 mil m2, apresenta valores do Nível de Luz do Céu classificados como Muito bom, (0,8= NLC = 1,0) e energia específica de 156 kWh/m2. Ou seja, a possibilidade de instalação em torno de 11 MWp de fotovoltaicos e produção estimada de 13 GWh/ano de energia disponível para ser injetada na rede da concessionária. Energia elétrica equivalente a seis meses do atual consumo da UFPE

[pt] A energia é o principal motor para o desenvolvimento econômico, sendo um elemento chave para o alcance das metas climáticas estipuladas até 2050. Entre as diversas maneiras relacionadas à mitigação dos impactos causados pelo uso ineficiente de energia das edificações, destacam-se a substituição de combustíveis fósseis por fontes de energia limpa e a redução do consumo energético pelo lado da demanda. Neste contexto, sistemas fotovoltaicos integrados a edificações surgem como uma solução arquitetônica promissora por atingir ambos os objetivos em uma só intervenção. Contudo, não há estudos relacionados ao impacto desta tecnologia no desempenho energético de edificações considerando o contexto climático brasileiro, sendo este então o escopo deste trabalho. A metodologia proposta envolve simulações com o software Rhinoceros, os plugins Ladybug e Honeybee, que realizam análises sob aspectos ambientais, e o Grasshopper, cuja função é realizar otimização mono-objetivo. Para edificações simuladas com apenas uma fachada fotovoltaica sendo implementada, foi possível obter a redução de até 14,39 porcento da demanda energética, considerando a geração adicionada à conservação de energia. Na cidade do Rio de Janeiro, a redução da demanda de energia alcançou a marca de 24,04 porcento com quatro fachadas de fotovoltaica implementada. Apesar de alguns contextos climáticos se mostrarem mais vantajosos, ressalta-se que foram detectadas reduções na demanda energética em todas as cidades investigadas, sendo então a integração de sistemas fotovoltaicos orgânicos a edificações uma medida eficaz de conservação e geração de eletricidade. / [en] In a global context where climate change has been in evidence, research related to technologies which aim to reduce the damages caused by global warming have been increasing. Since energy is the engine to sustainable economic development, it is considered a key element to reach the goals set by the Paris Climate Agreement. The strategies to manage energy in a sustainable way can be divided in two fields: using clean energy, rather than fossil fuels like coal; and by reducing the energy demanded by consumers. In Brazil, buildings are responsible for 50.5 percent of the energy demand (Lira et al., 2019) and when analyzing commercial buildings, it is stated that HVAC systems take up to 40.3 percent of all the energy consumed (PROCEL, 2008). Such number is expected to increase up to three times until 2050 and is considered one of the blind spots of energy efficiency policies (IEA, 2018). Although Brazil has national energy efficiency policies, such as the Technical Quality Regulation for the Buildings Energy Efficiency Level – RTQ (acronym for the Portuguese term Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações) the use of HVAC systems and its energy demand is not emphasized and newer technologies such as solar energy are considered a bonus. Such gap is because the RTQ was first published in 2010, while the generation of photovoltaic energy was only regulated in 2012. Photovoltaic energy has a remarkable potential in Brazil, especially in the north and northeast regions due to its high irradiation levels (INPE, 2017). In on-grid systems, it is possible to lend the exceeded energy generated and have its compensation in a 1:1 proportion when needed, which not only reduces system losses, but also is able to increase the number of photovoltaic facilities. Another possibility is the partition of the energy generated by a photovoltaic system between multiple people in the same building which had consequently the incentive of building integrated photovoltaics. Building integrated photovoltaics, also known as BIPV, can be defined as the substitution of an element of the building envelope by another with photovoltaic cells. Recent studies have shown that building integrated photovoltaics are not only capable of generating energy, but due to thermal properties of solar cells compared to regular materials, there is also a reduction in HVAC demand, especially air-conditioning. Photovoltaic cells are usually integrated in windows, but can also be used in skylights, curtainwalls, shading devices and walls (Eisenschmid, 2008). Such variety is possible due to the development of new technologies, which are lighter and semi-transparent (Lynn, Mohanty and Wittkopf, 2012). One example is organic photovoltaic cells (OPV), which Brazil is one of the leading producers worldwide. Therefore, it is a technology with a considerable potential in the country not only due to its availability but also of skilled labor for installation and maintenance.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T18:20:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) Previous issue date: 2017-06-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho avalia experimentalmente as tecnologias string, microinversor e conversor c.c.-c.c., de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico da aplicação das diferentes arquiteturas de interligação de geradores fotovoltaicos à rede elétrica convencional. Para isso são utilizados diferentes sistemas instalados no laboratório do GEDAE/UFPA, Região Norte do país. Comparou-se os desempenhos de acordo com as informações nos diferentes mecanismos de aquisição de dados disponíveis no laboratório. Tendo em vista que alguns desses mecanismos de aquisição de dados fornecem somente o valor da energia acumulada ao longo do dia, foi dado um enfoque na operação global dos diferentes sistemas analisados. Contudo, naqueles sistemas onde maiores detalhes da operação foram monitorados, seja por sistemas de aquisição do próprio equipamento ou por equipamentos existentes no laboratório (osciloscópio digital Fluke, wattímetro, etc), análises pontuais importantes, mais detalhadas da operação do sistema, foram desenvolvidas. Os resultados obtidos mostram que o conversor c.c.-c.c. apresentou desempenhos superiores aos demais sistemas monitorados. Contudo constatou-se a ocorrência de problemas devido ao processo de pareamento dos conversores c.c.-c.c. na operação do sistema que permanecem até os dias de hoje. / This work aims to experimentally evaluate the string, microinverter and d.c.-d.c. converter technologies, in order to contribute to scientific knowledge construction in applications of the different interconnection architectures of photovoltaic generators to the conventional electric grid. For this, were used different systems installed at GEDAE’s laboratory (UFPA), located in northern region of the country. It was compared the performances according to the information from different data acquisition mechanisms available in the laboratory. In face of some of these data acquisition mechanisms provide only the value of energy accumulated throughout the day, a focus was given on the overall operation of the different systems analyzed. However, in those systems which greater operational details were monitored, either by the equipment's own acquisition system or already existing equipment in the laboratory (Fluke Digital Storage Oscilloscope, Digital Power Meter, etc.), important point analyzes with more detailed operation of the system were performed. The obtained results show that the d.c.-d.c. converters system presented superior performance to the other monitored systems. However, it has been found the occurrence of problems due to the pairing process of the d.c.-d.c. power converters in the operation of such systems that remain until now.

Submitted by FERNANDO VLADIMIR CERNA ÑAHUIS null (fvcerna83@gmail.com) on 2017-02-22T17:36:35Z No. of bitstreams: 1 TESE-FINAL.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-24T20:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nahuis_fvc_dr_ilha.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T20:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nahuis_fvc_dr_ilha.pdf: 2994686 bytes, checksum: 5e487b40d4aeb0006f40a0abdb9d9af6 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesta tese são apresentados três modelos de programação matemática que abordam os problemas de otimização relacionados ao gerenciamento da energia nos sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE), como: 1) Programação ótima das entregas e carregamento dos veículos elétricos (VEs) durante a navegação em um mapa de cidade, 2) Gerenciamento ótimo pelo lado da demanda considerando um sistema fotovoltaico híbrido (SFH) em uma residência em baixa tensão (RBT) no SDEE, e 3) O melhoramento do fator de carga (FC) do SDEE através do controle da demanda. O primeiro problema visa minimizar os custos relacionados com a manutenção e geração de horas extra durante a operação de uma frota de VEs, levando em conta um conjunto de entregas pre-especificadas, assim como, pontos de carregamento alocados ao longo de cada via urbana (principal e/ou secundária) pertencente ao mapa da cidade. No segundo problema, para uma residência em baixa tensão é planejado um perfil ótimo de consumo para o dia seguinte. Este perfil de consumo é obtido através de um programa de gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) que considera uma estrutura tarifária e um esquema de operação que otimiza os recursos energéticos vindos de um SFH e o SDEE. Para cada problema de otimização é apresentado o seu correspondente modelo de programação não linear inteiro misto (PNLIM). O terceiro problema visa minimizar os custos por compra de energia (consumo e perdas de potência ativa) da concessionária, levando em conta, o controle da demanda dos usos-finais, presentes nas unidades consumidoras (residenciais, comerciais, e industriais) no SDEE. As incertezas na utilização dos usos-finais nas unidades consumidoras são simuladas através de um algoritmo Monte Carlo. Além disso, o modelo proposto PIMRQ é rodado dentro de um processo iterativo, que visa a melhoria do FC do SDEE. Por outro lado, através destes modelos não-lineares, a solução ótima global não é garantida, enquanto o uso de modelos equivalentes (para o primeiro e segundo problema, sendo um modelo aproximado para o terceiro) de programação linear inteira mista (PLIM) resolvidos por ferramentas de otimização clássica existentes garantem a convergência para a solução ótima global. Por conseguinte, para resolver este inconveniente, os seus modelos MILP equivalentes são obtidos e explicados em detalhe. Os modelos propostos foram implementados na linguagem de modelagem algébrica AMPL e resolvidos usando o solver comercial CPLEX. Além disso, algoritmos de simulação para representar as incertezas dos tempos de demora na operação dos VEs e os hábitos de utilização dos usos-finais durante o dia, são desenvolvidos. Um grafo unidirecional de 71 nós, uma rede elétrica IEEE de 34 nós, e 21 usos-finais (incluído um VE plug-in para o carregamento na residência) residenciais são utilizados para testar a precisão e a eficiência, assim como, também técnica de solução dos modelos propostos para cada problema. / This thesis presents three mathematical programming models to address the optimization problems related to the energy management in the electricity distribution systems (EDSs), such as: 1) Optimal delivery scheduling and charging of electric vehicles (EVs) in the navigation of a city map, 2) Optimal demand side management of an EDS considering a hybrid photovoltaic system (HPS) in a residential low voltage (RLV), and 3) Load factor improvement through the demand control in the EDS. The first problem aims at minimizing the costs related to the maintenance and generation of extra hours during the operation of a EVs fleet, taking into account a number of prespecified deliveries, as well as charging points allocated along each urban road (main or secondary) belongs to the city map. In the second problem, for a RLV, an optimal consumption profile of a day-ahead is planned. This consumption profile is obtained through a demand side management (DSM) program that considers a tariff structure and an operating scheme that optimizes the energy resources coming from HFS and EDS. The third problem aims at minimizing the costs of energy purchase (consumption and active energy losses) of the company, taking into account, the demand control of the end-uses, presents in the consumers units (residential, commercial, and industrial) in the EDS. Uncertainties in the use of the end-uses in the different consumer units are simulated through a Monte Carlo algorithm that determines a habitual consumption profile for EDSs. Based on this habitual profile, the proposed MIPRQ model determines an optimal profile for EDSs. This model uses an iterative process that aims to improve the load factor of the EDS. For each optimization problem the corresponding non-linear mixed integer programming (NLMIP) model is presented. On the other hand, via these nonlinear models, the global optimal solution is not guaranteed, while using the equivalent mixed-integer linear (MILP) models (for the first and second problems, being an approximate model for the third) and solving them by existing classical optimization tools ensures convergence to global optimal solution. Therefore, in order to address this drawback, their equivalent mixed integer linear programming (MILP) models are obtained and explained in detail. The proposed models are implemented in the algebraic modeling language AMPL and solved using the commercial CPLEX solver. Moreover, simulations algorithms to represent the uncertainties of delay times in the operation of EVs and usage habits of end-uses during the day, are developed. A multidirectional graph with 71 nodes, an electrical network IEEE 34 nodes, and a quantity of 21 residential end-uses (including an EV plug-in for residential charging) are used to test the precision and the efficiency, as well as the solution technique of the models proposed for each problem. / CNPq: 141462/2013- 2

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O estudo para o desenvolvimento de uma fonte ininterrupta de energia com possibilidade de uso em sistema fotovoltaico, tem como motivaÃÃo que a larga escala da produÃÃo desse tipo de equipamento possa reduzir o custo dos conversores de eletrÃnica de potÃncia associados a uma instalaÃÃo fotovoltaica. O projeto proporem a uniÃo de topologias de conversores, resultando em uma UPS do tipo on-line com tensÃo de entrada e de saÃda de 220 Volts 60 Hz, potÃncia total de 715VA, rendimento de 88%, isolada em alta freqÃÃncia e com correÃÃo do fator de potÃncia na entrada. Sendo composta por um retificador na entrada com topologia de um conversor em ponte completa alimentado em corrente, esse conversor à responsÃvel por prover a correÃÃo do fator de potÃncia na entrada e da isolaÃÃo galvÃnica em alta freqÃÃncia. Um inversor em ponte completa com filtro LC e modulaÃÃo PWM unipolar, que à capaz de entregar uma tensÃo senoidal para a carga e um conversor boost de alto ganho que cumpre o papel de elevar a tensÃo de 24 Volts do banco de baterias para a tensÃo de 400 Volts do barramento de entrada do inversor. Cada conversor tem seu estudo teÃrico desenvolvido e ao final apÃs as especificaÃÃes e dimensionamentos sÃo mostrados os resultados experimentais do protÃtipo do projeto. Quando o sistema for aproveitado em uma instalaÃÃo fotovoltaica somente o inversor e o conversor boost de alto ganho sÃo utilizados. / The study of the development of initerruptible power supply to be used in a photovoltaic system has as motivation that the wide UPS production scale can reduce the cost of power electronics converters associated with a photovoltaic system. The project proposes a topology of an on-line UPS, with 220 Volts, 60 Hz input/output voltage, 715 VA power, 88% efficiency, High frequency isolation and Power factor correction. The Project consists on a rectifier, it is responsible for providing the input power factor correction and the high frequency isolation. An inverter, it supply the load with a output sinusoidal voltage and a high gain boost converter that increase the voltage from the battery pack up to the inverter. When the project is used in a photovoltaic system, it is only used the inverter and the high gain boost converter.