CASTRO, E. S. Impacto de veículos elétricos na operação em regime permanente de sistemas de distribuição. 2015. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-06-22T14:17:41Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_escastro.pdf: 3341095 bytes, checksum: dc791612599913ef2c8471753e33a496 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-06-23T17:51:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_escastro.pdf: 3341095 bytes, checksum: dc791612599913ef2c8471753e33a496 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-23T17:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_escastro.pdf: 3341095 bytes, checksum: dc791612599913ef2c8471753e33a496 (MD5) Previous issue date: 2015-06-15 / This work aims to quantify the impact in the steady state operation of a distribution system when electric vehicles are connected. It is worth noting that the connection of them may cause significant changes in the voltage profile, in the degree of voltage unbalance and in the electrical losses of the system. In order to make this analysis, a three-phase power flow program was developed in MATLAB language. This program is based on the Ladder Iterative Technique and it contains models of overhead distribution lines, underground distribution lines, spot loads, distributed loads connected in wye and delta, step voltage regulators, capacitor banks, three-phase transformers and the model of an electric vehicle. This model allows simulation of a real electric vehicle of model Tesla Roadster, produced by Tesla Motors. The test system used in all simulations was the IEEE 13 bus. Moreover, the methodology consisted in simulate the system with the voltage regulator and without the voltage regulator under heavy load and light load conditions. The electric vehicle was connected to a specific system’s bus and it were considered that it could work as a load or as a distributed generator with or without positive sequence voltage control. Constants configurations of the electric vehicles were considered for the heavy load and light load cases. The results of the simulations reveal there was voltage violation due to the connection of electric vehicles acting as loads in the test system under heavy load conditions without voltage regulator. When they operate as generators, they can maintain the voltage unbalance under the allowed 2%, turning the system’s voltages more balanced. There were significant reductions when the electric vehicles acted as a load (71.1%) and as generator (77.5%) on the total real power losses when the system operated with voltage regulator on the substation and the electric vehicles operated with positive sequence voltage control (specified at 1,0 pu) / Este trabalho tem o objetivo de quantificar o impacto da conexão de veículos elétricos na operação em regime permanente de um sistema de distribuição. É visto que a conexão dos mesmos pode causar mudanças significativas no perfil de tensões, no grau de desequilíbrio de tensão e nas perdas elétricas do sistema. Para realizar essa análise, desenvolveu-se um programa de fluxo de potência trifásico na linguagem MATLAB. O programa é baseado na técnica iterativa de escada. Foram implementados nesse programa modelos de linhas de distribuição aéreas e subterrâneas, modelos de cargas concentradas e distribuídas conectadas em delta e em estrela, modelos de reguladores de tensão, modelos de banco de capacitores, modelo de transformadores trifásicos e o modelo do veículo elétrico. Esse modelo permite simular o veículo elétrico Tesla Roadster da Tesla Motors. O sistema teste utilizado em todas as simulações foi o sistema IEEE 13 barras. A metodologia utilizada consistiu em simular o sistema sem regulador de tensão e com o regulador de tensão, em carga pesada e em carga leve. O veículo elétrico foi conectado a uma barra do sistema e considerou-se que o mesmo podia funcionar como carga ou gerador distribuído sem e com controle de tensão de sequência positiva no ponto de conexão. Adotou-se disposições constantes de veículos elétricos para os casos de carga pesada e carga leve. Os resultados das simulações revelam que houve violação de tensão devido à inserção de veículos elétricos atuando como carga no sistema teste em carga pesada sem regulador de tensão. Já quando operam como gerador, os veículos elétricos diminuem o grau de desequilíbrio em média, podendo mantê-lo abaixo do limite permitido de 2 %, tornando assim as tensões das barras trifásicas do sistema mais equilibradas. Houve reduções significativas quando os veículos elétricos atuaram como carga (71,1 %) e como gerador (77,5 %) na perda de potência ativa total do sistema quando o sistema operou com regulador de tensão na subestação e os veículos elétricos operaram com controle de tensão de sequência positiva (especificada em 1,0 pu)

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

SILVA, D. C. L. Contribuições para o estudo térmico em transformador a seco na presença de sub e inter-harmônicos. 2015. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-01-04T13:23:06Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_dclsilva.pdf: 8603786 bytes, checksum: 2443483056939004958faf35eba9ab04 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-01-04T13:59:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_dclsilva.pdf: 8603786 bytes, checksum: 2443483056939004958faf35eba9ab04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-04T13:59:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_dclsilva.pdf: 8603786 bytes, checksum: 2443483056939004958faf35eba9ab04 (MD5) Previous issue date: 2015-11-20 / The harmonic pollution in distribution systems has increased significantly due to the widespread use of nonlinear loads. The current and voltage harmonics deteriorate the power quality supplied by feeders and compromise the efficiency of the equipments connected to the electric network. These equipments require a sinusoidal waveform to ensure its suitable functioning, as in the case of transformers. Its performance and mainly the protection depend largely of the insulation of the windings, which is closely related to the operating temperature. Concerning this, this work proposes a study on energy efficiency, whose main aim is to investigate the transformer heating in the presence of harmonics. It is presented comparative measurements between the increasing of temperature caused a 10kVA three-phase dry-type transformer when submitted to sinusoidal voltages and currents and nonsinusoidal. Later a comparison was made between experimental results and the simulations obtained from a 3D model of the same transformer developed in the software COMSOL Multiphysics. It was observed that the higher harmonic current distortion, the higher temperature at the core, and especially in the coils. While in the case of supply voltage with interharmonic and subharmonic, the impact on transformer heating become much more pronounced in relation to the cases in which their supply voltage is sinusoidal or contains harmonics of the 3rd, 5th and 7th orders. The errors checked between the measurements and the results of simulations were considered acceptable. With the refinement of the model, will be possible use it in order to predict the temperature spectrum of transformers at the begining of the design, mainly in nonlinear conditions of operation. / A poluição harmônica em sistemas de distribuição tem aumentado significativamente devido ao uso generalizado de cargas não lineares. Harmônicos de corrente e tensão deterioram a qualidade da energia fornecida pelos alimentadores e comprometem a eficiência dos equipamentos conectados à rede elétrica. Estes equipamentos necessitam de uma forma de onda senoidal para garantir seu funcionamento adequado, como é o caso dos transformadores. Seu desempenho e principalmente a proteção dependem, em grande parte, do isolamento dos enrolamentos, o qual está intimamente relacionado com a temperatura de operação. Concernente a isso, este trabalho propõe um estudo sobre eficiência energética, cujo principal objetivo é investigar o aquecimento do transformador na presença de harmônicos, apresentando medições comparativas entre o aumento da temperatura causada em um transformador a seco trifásico de 10~kVA quando submetido a correntes e tensões senoidais e não senoidais, e, posteriormente, uma comparação entre os resultados experimentais e os de simulações obtidas a partir de um modelo 3D do mesmo transformador desenvolvido no emph{software} COMSOL emph{Multiphysics}. Verificou-se que quanto maior a distorção harmônica de corrente, mais elevada é a temperatura no núcleo, e sobretudo nas bobinas. Enquanto que para tensão de alimentação com inter-harmônico e sub-harmônico o impacto no aquecimento do transformador tornou-se bem mais acentuado em relação a casos nos quais sua tensão de alimentação é senoidal ou contém harmônicas de 3ª, 5ª e 7ª ordens. Os erros verificados entre as medições e os resultados de simulações foram considerados aceitáveis. Com o refinamento do modelo, será possível empregá-lo a fim de prever o espectro de temperatura de transformadores em fase de projeto, principalmente sob condições não lineares de operação.

MELO, N. X. Conversor boost para mitigação de afundamentos de tensão em acionamentos de velocidade variável. 146 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T14:08:43Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_nxmelo.pdf: 5049984 bytes, checksum: b7b92c87e593b67b54b3f9b69c0ccbaf (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T17:26:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_nxmelo.pdf: 5049984 bytes, checksum: b7b92c87e593b67b54b3f9b69c0ccbaf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T17:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_nxmelo.pdf: 5049984 bytes, checksum: b7b92c87e593b67b54b3f9b69c0ccbaf (MD5) Previous issue date: 2007-05-10 / This work investigates the effects of voltage sags on Adjustable Speed Drives – ASDs of AC machines, static converters of two stages (rectifier-inverter) widely used on speed and torque control. The goal is to analyse the behavior of the ASDs under symmetrical and asymmetrical voltage sags and the approaches to improve the ASD low voltage ride-through capability with emphasis to the boost converter technique. Computational simulations and experimental results of a boost converter designed to operate when the ASD is under voltage sags are presented. The tolerance curves of the ASD were obtained in laboratory for voltage sags types A, B and E and compared to the SEMI F47 0706 curve of the EPRI institute. The ASD was shown sensitive for voltage sags types A and E with immunity for remaining voltages up to 0.7pu on the DC link. Experimental tests were performed to evaluate the response of the boost converter operation when the ASD is under severe voltage sag conditions of types A and E. The set ASD-induction motor was modelled for the simulation tests and the model validation was performed by comparison with experimental results. The analysis of the ASD and the three-phase induction motor under voltage sags B, C, D, F e G were carried out by computational simulations. The voltage sag types A, E, F and G which can turn off the ASD were also analyzed by computational simulation with the boost converter connected to ASD DC bus. The curves of DC link voltage, the ASD output voltage, the boost input voltage and the input currents of the ASD, the boost converter and the source were plotted for evaluation of the ASD behavior with and without the boost converter. The simulation and experimental results have shown that the boost converter can mitigate voltage sags type A up to 0.5pu and all other types of voltage sags up to 0pu. The boost converter has proved a suitable solution to improve the ASD voltage sag ride through capability. / Este trabalho aborda os efeitos de afundamentos de tensão em Acionamentos de Velocidade Variável – AVVs para máquinas de corrente alternada, conversores estáticos de dois estágios (retificador-inversor) amplamente utilizados no controle de velocidade e tração. O estudo tem como objetivo analisar o comportamento dos AVVs diante de afundamentos de tensão simétricos e assimétricos e técnicas de aumento de suportabilidade para estes equipamentos, destacando-se o uso de conversores boost. São apresentados resultados de simulações computacionais e de ensaios laboratoriais de um conversor boost desenvolvido para aumentar a tolerância de AVV a afundamentos de tensão. Nos ensaios de laboratório foram levantadas as curvas de tolerância do AVV para afundamentos de tensão dos tipos A, B e E e comparadas aos limites estabelecidos pela curva SEMI F47 0706 do instituto EPRI. O AVV mostrou-se sensível aos afundamentos tipo A e E com imunidade de tensão remanescente de até 0,7pu na barra CC do AVV. Foram ainda feitos ensaios experimentais com o conversor boost conectado ao AVV sob condições de afundamentos de tensão severos dos tipos A e E. A análise do conjunto AVV-MIT sob os demais tipos de afundamentos de tensão (B, C, D, F e G) foi feita por simulação computacional usando um modelo previamente validado pela comparação com os resultados experimentais. Os afundamentos dos tipos A, E, F e G, que podem provocar o desligamento do AVV, foram também analisados por simulações computacionais com a conexão do conversor boost ao barramento CC do AVV. Para a avaliação do comportamento do AVV com e sem o conversor boost foram obtidas as curvas de tensão do barramento CC, tensão de saída do AVV, tensão de entrada do conversor boost, e de correntes de entrada do AVV, do conversor boost e de saída da fonte. Conforme os resultados de simulações e experimentais o conversor boost pode mitigar afundamentos do tipo A para até 0,5pu e todos os outros tipos de afundamentos até níveis de interrupção, isto é, 0pu. Comparados os resultados com as simulações de outras soluções abordadas no trabalho, o conversor boost se mostrou como a melhor alternativa do ponto de vista técnico.

Submitted by Elisa Fonseca Horta null (elisafhort@hotmail.com) on 2017-10-04T17:21:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Elisa Fonseca Horta.pdf: 1842613 bytes, checksum: c58c4e6716def5976cd8668135065c87 (MD5) / Rejected by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. O arquivo submetido não contém o certificado de aprovação. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-10-04T17:54:31Z (GMT) / Submitted by Elisa Fonseca Horta null (elisafhort@hotmail.com) on 2017-10-09T17:21:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Elisa Fonseca Horta.pdf: 1848190 bytes, checksum: a5ac9a5af484d749ce6cad8c93ccd0be (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A versão final da dissertação/tese deve ser submetida no formato PDF (Portable Document Format) e o arquivo não deve estar protegido. Por favor, corrija o arquivo PDF e realize uma nova submissão com o arquivo desprotegido. Agradecemos a compreensão on 2017-10-11T13:19:14Z (GMT) / Submitted by Elisa Fonseca Horta null (elisafhort@hotmail.com) on 2017-10-18T23:17:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Elisa Fonseca Horta.pdf: 1848190 bytes, checksum: a5ac9a5af484d749ce6cad8c93ccd0be (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-10-23T13:08:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 horta_ef_me_rcla.pdf: 1848190 bytes, checksum: a5ac9a5af484d749ce6cad8c93ccd0be (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-23T13:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 horta_ef_me_rcla.pdf: 1848190 bytes, checksum: a5ac9a5af484d749ce6cad8c93ccd0be (MD5) Previous issue date: 2017-09-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A degradação anaeróbia é um processo biológico que a partir de uma fonte de carbono gera biogás. Dessa forma, este estudo visou compreender a influência do campo elétrico (ação de cargas elétricas) na degradação anaeróbia da glicose e na geração de biogás em reatores em batelada. Experimentos iniciais foram realizados para determinar as condições ideais de operação (concentração da fonte de carbono e tipo de inóculo). Foram utilizados 4 concentrações de glicose (0,67; 1,00; 2,00 e 10,00g/l) e 3 concentrações de acetato de sódio (0,50; 1,00 e 2,00g/l) para 4 inóculos provenientes de reatores de fluxo ascendente ( 2 de abatedouro de aves, 1 de estação de tratamento de esgoto e uma mistura dos outros 3 lodos). Foram elaborados experimentos com dois meios de cultivo diferentes a fim de identificar o meio nutricional ideal para a geração de metano, meio PYG (genérico para crescimento microbiano) e meio Del Nery (específico para metanogênicas). A próxima etapa foi operar reatores anaeróbios em batelada sob influência do campo elétrico, com utilização de placas paralelas e fonte elétrica com regulagem de tensão, nas condições determinadas pelos experimentos iniciais. As voltagens testadas foram: natural (sem interferência); aterrado (0,0V); 1,5V; 2,0V; 2,5V e 3,0V. As gerações mais elevadas de metano foram observadas para um dos inóculos provenientes do tratamento de águas residuárias de avicultura; a concentração de 2,00 g/l de glicose e o meio PYG. Em todos os reatores com voltagem induzida (de 1,5V a 3,0V) houve eletrólise da água. O reator de 1,5V foi o que obteve os melhores resultados na geração de biogás, apresentando aumento de 200% na geração de metano em comparação com o reator natural, e na remoção da DQO (demanda química de oxigênio), que foi de 93,96% da concentração inicial dos ensaios (5,00g/l). Concluiu-se que o campo elétrico teve influência positiva na degradação anaeróbia para a condição de 1,5V. / The anaerobic degradation process turns a carbon source into biogas. Thus, this study aims to understand the influence of the electric field (action of electric charges) on the anaerobic degradation of glucose and on the generation of biogas in batch reactors. Initial experiments were performed to determine the ideal operating conditions (carbon source concentration and inoculum type). Four concentrations of glucose (0.67, 1.00, 2.00 and 10.00 g/l) and 3 concentrations of sodium acetate (0.50, 1.00 and 2.00 g/l) were used for 4 inoculum from upflow reactors (2 from poultry slaughterhouse, 1 from sewage treatment plant and a mixture of the other 3 sludge). Experiments were carried out with two different culture media in order to identify the ideal nutritional medium for the generation of methane, PYG medium (generic for microbial growth) and Del Nery medium (specific for methanogenic). The next step was to operate anaerobic reactors in batch under the influence of the electric field, using parallel plates and an electric source with voltage regulation, under the conditions determined by the initial experiments. The tested voltages were: natural (no interference); grounded (0,0V); 1.5V; 2.0V; 2.5V and 3.0V. Higher generations of methane were observed using one of the inoculum sourced from poultry wastewater; the concentration of 2.00 g/l glucose and the PYG medium. In all reactors with induced voltage (from 1.5V to 3.0V) there was electrolysis of the water. The 1.5V reactor obtained the best results in the biogas generation, presenting a 200% increase in the methane generation in comparison to the natural reactor and in the removal of COD (Chemical Oxygen Demand), which was 93,96% of the initial assay concentration (5.00 g/l). In conclusion, the electric field had a positive influence on the anaerobic degradation for the 1.5V condition.

Esta pesquisa mostrou a viabilidade técnica da utilização de células de cristais líquidos nemáticos (CLNs) como elementos sensores eletro-ópticos de tensões elétricas eficazes (RMS). Duas foram as filosofias abordadas na concepção desses sensores: a modulação em amplitude da intensidade da luz polariza atuando em células transmissivas e a tensão de Freedericksz atuando em células reflexivas. Os sensores baseados na primeira filosofia foram denominados, nesta pesquisa, de sensores de escala de cinza (EC) e os segundos de sensores de gráfico de barras (GB). O sensor EC foi desenvolvido para aplicações em altas tensões. Este sensor é constituído por um divisor de tensão capacitivo, onde o braço de baixa tensão é composto por uma célula de cristal nemático torcida (CLNT). O sensor EC alia as vantagens dos tradicionais sistemas eletro-ópticos, tais como a imunidade às interferências eletromagnéticas (IEM); o alto isolamento elétrico proporcionado pela fibra óptica; com as vantagens de ser um sistema com um simples aparato óptico, então indutivo. O sensor GB mostrou-se mais versátil que o sensor EC. Neste sensor o braço de alta tensão do divisor de tensão capacitivo foi confeccionado na própria célula. Além disso, o sensor GB é menos sensível a influências térmicas, sendo neste caso mais indicado para aplicações de campo. Além das vantagens citadas acima, os sensores desenvolvidos apresentam as características de possuírem baixo custo, facilidade de instalação, versatilidade e empregarem tecnologia nacional. Também neste trabalho, foram estudados e determinados modelo físicos e elétricos que melhor representam o comportamento das células de CLNs. Os modelos físicos permitiram expandir o conhecimento sobre o comportamento de dispersão dielétrica presente nestes materiais devido ao movimento de impurezas iônicas; ao movimento molecular, e ao acúmulo de cargas espaciais nas interfaces entre as camadas de alinhamento e o cristal líquido, e também, auxiliaram na compreensão dos parâmetros físicos que influenciam no comportamento anisotrópico da permissividade dielétrica e da condutividade elétrica dos CLNs. Os modelos elétricos, além de auxiliarem na compreensão dos mecanismos físicos auxiliando com isso a proposição de modelos fenomenológicos, também mostraram-se uma poderosa ferramenta a ser aplicada na otimização de processos de fabricação e no desenvolvimento de dispositivos utilizados na confecção de mostradores de informação (LCDs). Estes modelos elétricos foram testados e utilizados em programas computacionais dedicados à simulação de circuitos elétricos, e puderam auxiliar sobremaneira no desenvolvimento do sensor GB. / In this research the technical viability of the usage of nematic liquid crystal (NLC) cells as sensor elements of effective electric voltage (RMS) is presented. Two approaches were adopted for the conception of these sensors: the modulation in width of the intensity of the polarized light acting in transmissive cells and the voltage of Freedericksz acting in reflexive cells. The sensors based on the first approach were termed grayscale sensors and the second were bargraph sensors. A grayscale sensor was developed for applications in high voltage. This sensor is constituted by a capacitor voltage divider, where the low voltage arm is composed of a cell of twisted nematic liquid crystal (TNLC). The grayscale sensor combines the advantages of traditional electro-optical systems, such as immunity to the electro-magnetic-interference (EMI) and the high electric insulation provided by the optical fiber; associated to characteristics of being a simple optical apparatus and a non-inductive system. The bargraph sensor has shown to be more versatile than the grayscale sensor. In this bargraph sensor the high voltage arm of the capacitor voltage divider was built in the CLNT cell itself, facilitating its use in both high and low voltages. Besides, the bargraph sensor is less sensitive to thermal influences, being in this case more suitable to field applications. In addition to the advantages mentioned above, both sensors developed showed characteristics of low cost, installation easiness, versatility and indigenous technology. Due to the need of establishing parameters for the development of the electric voltage sensor, also in this research, physical and electric models that best represent the behavior of NLC cells were obtained. The physical models allowed expanding the knowledge about the behavior of dielectric dispersion present in these materials due to the movement of ionic impurities, molecular movement, and the accumulation of space charge in the interfaces between the alignment layers and the liquid crystal. These models have also contributed to the understanding of the physical parameters that influence the anisotropic behavior of both dielectric permittivity and electric conductivity of NLCs. Besides, the electric models helped in the understanding of the physical mechanisms aiding in the proposition of phenomenological models. They have also proved to be a powerful tool to be applied in the optimization of production processes, as well as in the development of devices used in liquid crystal displays (LCDs). These electric models were tested and used in software for the simulation of electric circuits and could aid greatly in the development of bargraph sensors.

Este trabalho apresenta maneiras de trabalhar com o controle de potência reativa e estabilidade de tensão em microgrids. A estratégia de controle utilizada é o Controle por Tensão Distribuída (Distributed Voltage Control - DVC), ou controle por tensões distribuídas, um laço integral que considera as potências reativas em todas as barras como entradas e as tensões respectivas como sinais de controle. Diferentes estratégias de controle para distribuição de potência foram propostas e analisadas, sempre enfatizando seus aspectos conceituais. O cálculo dos ganhos do controlador, embora fundamental para o sucesso de qualquer estratégia de controle, geralmente não é discutido, e não são dados métodos ou linhas gerais para esta tarefa. Neste trabalho, apresentamos e discutimos diferentes metodologias para o projeto de ganhos de controle em DVC. Além disso, sendo o sistema não-linear, grandes variações de performance podem ser observadas se os mesmos ganhos de controle são usados para todos os pontos de operação, o que motiva a proposta de uma estratégia de programação de ganhos, também apresentada neste trabalho. / This text deals with the control of reactive power distribution and voltage stability in microgrids. The control strategy studied is the Distributed Voltage Control (DVC), an integral loop considering entries as reactive in every bus and the bus voltages as control signals. Different control strategies for power distribution have been proposed and analysed, always emphasising its conceptual aspects; design of the controller’s gains, however fundamental for the success of any control strategy, is usually not discussed, and no methods or guideline are given for this task. In this text we present and discuss different methodologies for tuning the control gains in DVC. Moreover, since power systems are nonlinear, large variations in performance can be observed if the same control gains are used for all operating points, which motivates the proposal of a gain scheduling strategy, also presented in here.

Os Sistemas Digitais de Múltiplas Tensões exploram o conceito de dimensionamento da tensão de alimentação através da aplicação de diferentes fontes para regiões específicas do chip. Cada uma destas regiões pertence a um domínio de energia e pode ter duas ou mais configurações de voltagens. Independentemente dos distintos níveis de energia em diferentes domínios de tensão, os blocos devem processar sinais com níveis lógicos coerentes. Nestes sistemas, os Conversores de Nível (LS do inglês Level Shifters) são componentes essenciais que atuam como interfaces de escalonamento da tensão entre domínios de energia, garantindo a correta transmissão dos sinais. Com a apropriada interface de escalonamento de tensão e sua correta implementação, pode-se evitar o consumo excessivo de potência dinâmica e estática. Portanto, a concepção e implementação de conversores de nível deve ser um processo consciente que garanta o menor sobrecusto no tamanho, consumo de energia, e tempo de atraso. Neste trabalho estudam-se as principais características das interfaces de escalonamento de tensão e se introduce um conversor de tensão com eficiência energética e área reduzida, adequado para a conversão de baixo a alto nível. Apresentam-se os conversores de nível com o melhor desempenho encontrados na literatura, os quais são categorizados em dois principais grupos: Dois trilhos (Dual-rail) e Único trilho (Single-rail), de acordo ao número de linhas de alimentação necessárias. O circuito proposto foi comparado com a topologia tradicional de cada grupo, o Differential Cascode Voltage Switch (DCVS) e o conversor de Puri respectivamente. Simulações na tecnologia CMOS 130nm da IBMTM mostram que a topologia proposta requer até 93,79% menos energia em determinadas condições. Esta apresentou 88,03% menor atraso e uma redução de 39,6% no Produto Potência-Atraso (PDP), quando comparada com a topologia DCVS. Em contraste com o conversor Puri, obteve-se uma redução de 32,08% no consumo de energia, 13,26% diminuição no atraso e 15,37% inferior PDP. Além disso, o conversor de nível proposto foi o único capaz de trabalhar a 35% da tensão nominal de alimentação. / Multiple Voltage Digital Systems exploit the concept of voltage scaling by applying different supplies to particular regions of the chip. Each of those regions belongs to a power domain and may have two or more supply voltage configurations. Regardless of distinct energy levels on different power domains, the blocks shall process signals with coherent logic levels. In these systems, the Level Shifters (LS) are essential components that act as voltage scaling interfaces between power domains, guaranteeing the correct signal transmission. With the appropriate voltage scaling interface and its proper implementation, we can avoid excessive static and dynamic power consumption. Therefore, the design and implementation of level shifters should be a conscientious process and must guarantee the lowest overhead in size, energy consumption, and delay time. In this work, we study the main characteristics of voltage scaling interfaces and introduce an energy-efficient level shifter with reduced area, and suitable for low-to-high level conversion. We present the level shifters with the best performance that we found in the literature and categorize them into two main groups: Dual-rail and Single-rail, according to the number of power rails required. The proposed circuit was compared to the traditional topology of each group, Differential Cascode Voltage Switch (DCVS) and Puri’s level shifter respectively. Simulations on an IBMTM 130nm CMOS technology show that the proposed topology requires up to 93.79% less energy under certain conditions. It presented 88.03% smaller delay and 39.6% less Power-Delay Product (PDP) when compared to the DCVS topology. In contrast with the Puri’s level shifter, we obtained a reduction of 32.08% in power consumption, 13.26% smaller delay and 15.37% lower PDP. Besides, our level shifter was the only one capable of working at 35% of the nominal supply voltage.

Os afundamentos de tensão são reduções de curta duração entre o 10% a 90% da magnitude de tensão eficaz. Usualmente, estes afundamentos são associados com falhas no sistema de energia elétrica, mas podem ser causados pela elevada corrente de partida de motores de indução ou energização de transformadores. Apesar de sua curta duração, tais eventos podem causar sérios problemas para alguns equipamentos. As conseqüências dos afundamentos de tensão sobre a máquina assíncrona são: perda de velocidade durante o afundamento e picos de corrente e de conjugado que aparecem na queda de tensão e no instante de restabelecimento. Este estudo visa analisar o comportamento da máquina assíncrona diante de afundamentos de tensão e as características destes, devido à influência do motor assíncrono como carga. Enfocando-se neste ponto, é que foram considerados diferentes tipos de afundamentos devido a diferentes falhas, que produziram quedas de tensão nos terminais da máquina assíncrona com variações na magnitude e no argumento de tensão. As simulações foram realizadas aplicando um método numérico tradicional e um método simplificado, o método simplificado lineariza as equações diferenciais elétricas da máquina assíncrona considerando a velocidade mecânica constante, para o cálculo dos transitórios elétricos no início da queda de tensão e no restabelecimento da mesma. Os transitórios obtidos pelo método numérico tradicional (Runge Kutta quarta ordem) e o método simplificado foram comparados, para verificar a precisão deste método com respeito ao numérico tradicional, concluindo-se, que o método simplificado poderá aplicar-se em máquinas de baixo escorregamento e elevada constante de inércia. Além disso, foram realizados experimentos, submetendo o sistema a diferentes quedas de tensão, considerando diferentes magnitudes e durações no afundamento. / Voltage sags are fast reductions between 10% to 90% in the voltage magnitude. Sags are usually associated with system faults, but can also be caused by motors starting or by the transformers energizing. Despite their small duration, such events can cause serious problems for a wide range of equipments. The consequences of voltage sags on the induction machine are: decrease of the speed during the sag and current and torque peaks in the voltage drop and recovery times. This study aims to analyze the behavior of the induction machine during voltage sags and find the characteristics of these sags due to the influence of the induction motor as load, taking into account the different voltage sags types due to different fault types, considering variations in the magnitude, phase angle voltage and variations of the mechanical load of the motor. The simulations were carried out by means of a linear and simplified induction motor model using Matlab, this simplified method separates the electric transient of the mechanical transient, resulting in a large speed of calculation when compared with the numerical method (fourth order Runge-Kutta). The transients obtained by the simplified method were compared with the calculated by the numerical method. Besides, the experiments were carried out under the same bases as the simulations, submitting the system to different voltage drops during several intervals of time.

Os Sistemas Digitais de Múltiplas Tensões exploram o conceito de dimensionamento da tensão de alimentação através da aplicação de diferentes fontes para regiões específicas do chip. Cada uma destas regiões pertence a um domínio de energia e pode ter duas ou mais configurações de voltagens. Independentemente dos distintos níveis de energia em diferentes domínios de tensão, os blocos devem processar sinais com níveis lógicos coerentes. Nestes sistemas, os Conversores de Nível (LS do inglês Level Shifters) são componentes essenciais que atuam como interfaces de escalonamento da tensão entre domínios de energia, garantindo a correta transmissão dos sinais. Com a apropriada interface de escalonamento de tensão e sua correta implementação, pode-se evitar o consumo excessivo de potência dinâmica e estática. Portanto, a concepção e implementação de conversores de nível deve ser um processo consciente que garanta o menor sobrecusto no tamanho, consumo de energia, e tempo de atraso. Neste trabalho estudam-se as principais características das interfaces de escalonamento de tensão e se introduce um conversor de tensão com eficiência energética e área reduzida, adequado para a conversão de baixo a alto nível. Apresentam-se os conversores de nível com o melhor desempenho encontrados na literatura, os quais são categorizados em dois principais grupos: Dois trilhos (Dual-rail) e Único trilho (Single-rail), de acordo ao número de linhas de alimentação necessárias. O circuito proposto foi comparado com a topologia tradicional de cada grupo, o Differential Cascode Voltage Switch (DCVS) e o conversor de Puri respectivamente. Simulações na tecnologia CMOS 130nm da IBMTM mostram que a topologia proposta requer até 93,79% menos energia em determinadas condições. Esta apresentou 88,03% menor atraso e uma redução de 39,6% no Produto Potência-Atraso (PDP), quando comparada com a topologia DCVS. Em contraste com o conversor Puri, obteve-se uma redução de 32,08% no consumo de energia, 13,26% diminuição no atraso e 15,37% inferior PDP. Além disso, o conversor de nível proposto foi o único capaz de trabalhar a 35% da tensão nominal de alimentação. / Multiple Voltage Digital Systems exploit the concept of voltage scaling by applying different supplies to particular regions of the chip. Each of those regions belongs to a power domain and may have two or more supply voltage configurations. Regardless of distinct energy levels on different power domains, the blocks shall process signals with coherent logic levels. In these systems, the Level Shifters (LS) are essential components that act as voltage scaling interfaces between power domains, guaranteeing the correct signal transmission. With the appropriate voltage scaling interface and its proper implementation, we can avoid excessive static and dynamic power consumption. Therefore, the design and implementation of level shifters should be a conscientious process and must guarantee the lowest overhead in size, energy consumption, and delay time. In this work, we study the main characteristics of voltage scaling interfaces and introduce an energy-efficient level shifter with reduced area, and suitable for low-to-high level conversion. We present the level shifters with the best performance that we found in the literature and categorize them into two main groups: Dual-rail and Single-rail, according to the number of power rails required. The proposed circuit was compared to the traditional topology of each group, Differential Cascode Voltage Switch (DCVS) and Puri’s level shifter respectively. Simulations on an IBMTM 130nm CMOS technology show that the proposed topology requires up to 93.79% less energy under certain conditions. It presented 88.03% smaller delay and 39.6% less Power-Delay Product (PDP) when compared to the DCVS topology. In contrast with the Puri’s level shifter, we obtained a reduction of 32.08% in power consumption, 13.26% smaller delay and 15.37% lower PDP. Besides, our level shifter was the only one capable of working at 35% of the nominal supply voltage.