Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:02:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332281.pdf: 4170079 bytes, checksum: c52c7417e7cc9dfabdf49d0d77f3d017 (MD5) Previous issue date: 2014 / Um grande número de problemas relacionados com o planejamento e a operação de sistemas de energia elétrica resultam em modelos de otimização de grande escala, não-lineares, inteiro-mistos e, consequentemente, não-convexos. Devido à presença de diversas restrições que acoplam o problema, a Relaxação Lagrangiana surge como uma abordagem natural como metodologia de solução, pois permite a decomposição do problema em subproblemas menores e independentes entre si. A teoria da dualidade garante que a função dual oferece limites inferiores para o problema primal de minimização. Além disso, a solução do problema dual fornece o melhor limite inferior possível e um bom ponto de partida para a etapa de recuperação primal. Como o problema dual é convexo mas não-diferenciável, algoritmos especializados de otimização precisam sem empregados. Os Métodos de Feixes estão entre os mais eficientes desses algoritmos e são tipicamente utilizados quando acurácia na solução e confiabilidade são uma preocupação. Nesta dissertação é realizada a análise comparativa de três variantes dos Métodos de Feixes para um problema de comissionamento de unidades geradoras termelétricas composto de 46 barras, 10 geradores e horizontes de planejamento de 24 a 168 horas. Resultados mostram que os Métodos de Feixes têm êxito na obtenção de uma boa solução para o problema dual.<br> / Abstract : A large number of problems related to the planning and operation of electrical power systems result in optimization models which are large-scale, nonlinear, mixed-integer, and thus nonconvex. Due to the presence of multiple coupling constraints, Lagrangian Relaxation appears as a natural approach for dealing with this kind of problems: it allows decomposing the problem into smaller and independent subproblems. Duality theory says that the resulting dual optimization problem gives lower bounds for the considered primal minimization problem. Moreover, solving the dual problem provides the best possible lower bound and a good starting point for primal recovery. Since the dual problem is convex but nonsmooth, specialized optimization algorithms need to be employed. Bundle methods are among the most efficient of these methods, and are used when accuracy in the solution and reliability are a concern. We assess the performance of three Bundle Methods variants using a Thermal Unit Commitment problem composed of 46 buses, 10 thermal generating units and planning horizons ranging from 24 to 168 hours. Results show that Bundle Methods succeed in obtaining a good solution for the dual problem.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332884.pdf: 4340105 bytes, checksum: b9ba123c07192178d430cb540fd53377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nos últimos anos, a geração de energia elétrica por pequenos aerogeradores tem sido um importante tópico de pesquisa, pois é uma fonte limpa, sustentável e renovável de energia elétrica. Além disto, é um sistema que possui um apelo socioeconômico devido ao potencial tanto para proporcionar energia em áreas isoladas quanto para fornecer economia aos consumidores em áreas atendidas pelas concessionárias. A produção de energia elétrica por pequenas turbinas eólicas pode ser implementado, com uma boa rentabilidade ao longo do tempo, em vários lugares, tais como casas, torres de telecomunicações, plataformas de petróleo, escolas e clínicas rurais. A conexão de pequenos geradores a rede elétrica foi regulamentada no Brasil com a resolução normativa nº 486/2012 da Agencia Nacional de Energia Elétrica. No entanto, a popularização da energia eólica em pequena escala conectada a rede elétrica depende de soluções que forneçam sistemas simples, robustos, de baixo custo e o com tecnologia nacional. Visando este cenário, este trabalho propõe um sistema que permite a conexão entre turbinas eólicas de pequeno porte à rede. A estrutura é composta por um retificador passivo, um conversor CC-CC Buck e um inversor Push-Pull. O trabalho aborda a estrutura de potência, a qual é nova e proposta neste estudo, e o sistema de controle, o qual utiliza um circuito integrado UC3854, proporciona a extração da máxima potência do gerador e a injeção de uma corrente senoidal na rede elétrica. Análise, projeto e experimentação foram realizados para um aerogerador de 1kW.<br> / Abstract : In recent years, low power wind system has been an important topic of research, with a large socioeconomic appeal, because it is a renewable, clean, sustainable and alternative source of electric energy. The electricity production by low power wind systems can be implemented in several places, such as homes, telecommunications towers, oil rigs, schools and rural clinics with a good profitability over time. However, the popularization of renewable energy in low scale depends of new solutions that provide simple, robust and cost-effective systems. Aiming this scenario, this dissertation proposes a system that enables the connection between small wind turbines and the mains, based on a passive rectifier, DC-DC Buck converter and Push-Pull inverter. The proposed system was analysed, designed and verified for a 1kW small wind turbine.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:06:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333086.pdf: 8073512 bytes, checksum: aad5c9067ec65a8aecc952f1325eccb2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho apresentam-se metodologias de projeto de controladores de corrente para inversores conectados à rede, incluindo um controlador proporcional+ressonante, um controlador preditivo do tipo deadbeat e uma estratégia híbrida utilizando ambos controladores. Os controladores são aplicados em um sistema inversor trifásico, dois níveis, conectado à rede elétrica por meio de um filtro indutivo-capacitivo-indutivo (LCL). As seguintes análises são realizadas: modelagem do sistema completo, efeitos de variações paramétricas, avaliação de problemas relacionado à perturbações e o comportamento do sistema para grandes variações da impedância presente na rede elétrica. Os controladores projetados são testados em um protótipo de $ 10~$kW, no qual avaliam-se seus comportamentos dinâmicos e a distorção harmônica total resultante. Além disso, verificam-se suas estabilidades quando conectados à uma rede elétrica com comportamento altamente indutivo.<br> / Abstract : This work presents design procedures for current controllers in grid-tied inverter applications including a proportional+resonant controller, a predictive deadbeat controller and a hybrid strategy using both concepts. The controllers are applied in a two-level three phase voltage source inverter system connected to the grid via an inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. The following analyzes are performed: overall system modeling, effects of parametric variations, evaluation of disturbance related issues and the system behavior for large grid impedance variations. The design controllers are implemented in a 10 kW prototype. The dynamical responses are tested, the total harmonic distortion is evaluated and the performance with a highly inductive grid impedance is proven.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-05-26T04:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333651.pdf: 31782134 bytes, checksum: 734b390a84555c019247ffd3c6d6fcbb (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresentou o projeto, simulação e medição de dois circuitos condicionadores, empregando componentes discretos, para ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íons). O primeiro circuito condicionador desenvolvido foi o seguidor de fonte-e-dreno, em que a operação do ISFET em modo CVCC (Tensão Constante e Corrente Constante) permitiu a leitura do pH no terminal de fonte do ISFET com uma linearidade igual a1, obtida pelo coeficiente de determinação R2. Os resultados experimentais indicaram uma faixa de variação de 1,404 V aplicando um potencial de referência de -0,290 V a 0,136 V e uma responsividade igual a 3,3 V/V. O segundo circuito condicionador apresentado, denominado neste trabalho por pHCO, foi desenvolvido como alternativa ao condicionamento do sinal do elemento sensor via medição da frequência de pulsos na saída do circuito. Neste caso, a informação do pH está representada digitalmente e codificada no domínio do tempo. Isto eliminou o uso de ADCs no projeto,reduzindo o consumo elétrico geral e minimizando a instrumentação do circuito condicionador. Ademais, a representação digital efetuada diretamente pelo circuito condicionador proporciona uma maior integridade da informação, melhor interfaceamento com blocos digitais além de permitir que a informação seja processada remotamente por um dispositivo microcontrolador. Os resultados experimentais obtidos com este circuito indicaram uma faixa de variação igual a 9 kHz, um coeficiente de determinação R2 igual a 0,993 e uma responsividade igual a 9 kHz/pH. Complementarmente, uma versão integrada do circuito condicionador pHCO foi projetada em tecnologia IBM 0,18 mm, utilizando sete níveis de metal e modelo de transistor BSIM3v3. Os resultados de simulação mostraram que o circuito condicionador integrado consome apenas 114 mW de potência elétrica e é competitivo com demais trabalhos de relevância da área. A motivação deste trabalho e do projeto do circuito condicionador integrado está relacionada na medição da glicemia para diagnóstico e tratamento da diabetes melito via redes corporais sem fio (WBANs).<br> / Abstract: This work presented the design, the simulation and the measurementof two conditioning circuits for the sensor ISFET (Ion Sensitive Field EffectTransistor). The first conditioning circuit designed was based in the so-calledsource-drain follower configuration. The experimental results indicated a coefficientof determination R2 equal to 1 measured in a span equal to 1.404 V.The voltage range applied to the reference potential was varied from -0.290V to 0.136 V and the sensitivity obtained was equal to 3.3 V/V.The second conditioning circuit, called in this work by pHCO, convertsthe pH input in a digital output representation whose information isencoded in the frequency domain. This approach has enabled the minimizationof the analog front-end instrumentation providing reduction of the overallpower consumption. Furthermore, the digital output representation providesbetter information integrity rather than interfacing with digital blocks. Theexperimental results obtained with this circuit showed a span equal to 9 kHz,a coefficient of determination R2 equal to 0.993 and a sensitivity equal to 9kHz/pH.In addition, an integrated version of the pHCO conditioning circuitwas designed in the IBM 0.18 mm technology, using seven metal layers andthe BSIM3v3 transistor model. The simulation results showed that the circuituses only 114 mW of electric power and is competitive with other relevantworks in the area. The motivation of this work and the design of the integratedconditioning circuit is related to the treatment of diabetes mellitus via wirelessbody area networks (WBANs).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334130.pdf: 2594544 bytes, checksum: 321ec17d4d7304c07a64af7be0f5d747 (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido às diferenças no processo de fabricação, rotores centrifugados apresentam maior eficiência e maior resistência interbarras do que rotores injetados sob pressão. Por esse motivo, o tratamento térmico aplicado a rotores injetados para melhoria da isolação da gaiola não é tradicionalmente aplicado pela indústria a rotores centrifugados. Esse trabalho avalia o efeito da realização do tratamento térmico tradicional a 450°C em rotores centrifugados, avaliando ainda a viabilidade e os efeitos do tratamento térmico de rotores centrifugados a 520°C, temperatura não recomendada no caso dos rotores injetados sob pressão. As medições de eficiência são realizadas por meio de ensaios no dinamômetro, utilizando-se um estator padrão mantido em condições controladas. São medidas as resistências interbarras de rotores não tratados e tratados a 520°C. Para a realização dos ensaios são utilizados rotores de motores monofásicos de pequeno porte aplicados em compressores na refrigeração doméstica.<br> / Abstract : Due to differences in the manufacturing process, centrifuged rotors have higher efficiency and inter-bar resistance than those produced by high pressure die casting process. Therefore, the heat treatment applied to high pressure die casted rotors to improve the insulation of the cage is not traditionally applied by the industry to centrifuged rotors. This study evaluates the effect of the traditional 450°C heat treatment on centrifuged rotors, as well as the feasibility and effects of 520ºC heat treatment on centrifuged rotors, temperature not recommended for high pressure die casted rotors. The efficiency measurements are performed with a dynamometer, using a standard stator kept under controlled conditions. The inter-bar resistances of non-treated and 520°C heat treated rotors are measured. The tests are made using small single phase motors, usually applied in domestic refrigeration compressors.

MOURA NETO, M. B. Aplicação da norma IEC 61970 para padronização de dados e interoperabilidade de redes elétricas inteligentes. 2014. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014 / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T17:04:29Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_mbmneto.pdf: 7598323 bytes, checksum: 76f1fa6a62a5f2b378615a6e0b261848 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T18:17:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_mbmneto.pdf: 7598323 bytes, checksum: 76f1fa6a62a5f2b378615a6e0b261848 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T18:17:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_mbmneto.pdf: 7598323 bytes, checksum: 76f1fa6a62a5f2b378615a6e0b261848 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / In the context of the current modernization process through which the electrical power systems go through, the concept of Smart Grids and their foundations serve as guidelines. In the search for interoperability, communication between heterogeneous systems has been the subject of constant and increasing developments. Under this scenario, the work presented in this dissertation focuses primarily on the study and application of the data model contained in the IEC 61970 series of standards, best known as the Common Information Model (CIM). With this purpose, the general aspects of the standard are exposed and assisted by the concepts of UML and XML, which are essential for a complete understanding of the model. Certain features of the CIM, as its extensibility and generality are emphasized, which qualify it as ideal data model for the establishment of interoperability. In order to exemplify the use of the model, a case study was performed which modeled an electrical distribution network in medium voltage so as to make it suitable for integration with a multi-agent system in a standardized format and, consequently, adequate to interoperability. The complete process of modeling an electrical network using the CIM is shown. Finally, the development of an interface is proposed as a mechanism that enables human intervention in the data flow between the integrated systems. The use of PHP with a MySQL database, are justified because of their suitability in various usage environments. / No processo atual de modernização pelo qual passam os sistemas de energia elétrica, o conceito de Redes Elétricas Inteligentes e seus fundamentos têm servido de diretrizes. Na busca pela interoperabilidade, a comunicação entre sistemas heterogêneos tem sido objeto de constantes e crescentes avanços. Este trabalho tem como objetivo o estudo e a aplicação do modelo de dados da série de normas IEC 61970, denominado Common Information Model (CIM). Com esse objetivo, os aspectos gerais da norma são apresentados, auxiliados pelos conceitos de UML (Unified Modeling Language) e XML (eXtensible Markup Language), essenciais para a compreensão integral do modelo. Determinadas características do modelo CIM, como sua extensibilidade e generalidade, são enfatizadas, as quais o credenciam como modelo com excelentes características para o estabelecimento da interoperabilidade. Com o intuito de exemplificar a utilização do modelo, realizou-se um estudo de caso em que se modelou uma rede elétrica de distribuição em média tensão de maneira a torná-la própria para integração com um sistema multiagente em um formato padronizado e, consequentemente, adequado à interoperabilidade. O processo completo de modelagem da rede elétrica utilizando o CIM foi demonstrado. Por fim, uma interface foi desenvolvida como mecanismo de manipulação dos dados nos documentos XML que possam fazer parte do fluxo de informações. A utilização do PHP, juntamente com um banco de dados MySQL, é justificada em decorrência de sua adequação de uso em ambientes diversos. Os conjuntos formados pela interface, simulador da rede elétrica e sistema multiagente para recomposição automática, constituíram um sistema cujas informações foram plenamente integradas.

FERREIRA NETO, J. A. Análise comparativa de inversores multiníveis monofásicos baseados em células de comutação com elevação da capacidade de corrente. 2014. 242 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T17:13:19Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_jafneto.pdf: 5164353 bytes, checksum: 8bfba63c118f522eb0e80bbcc7d7f035 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T18:46:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_jafneto.pdf: 5164353 bytes, checksum: 8bfba63c118f522eb0e80bbcc7d7f035 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T18:46:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_jafneto.pdf: 5164353 bytes, checksum: 8bfba63c118f522eb0e80bbcc7d7f035 (MD5) Previous issue date: 2014-04-25 / This work presents a comparative evaluation of three single-phase neutral point clamped multilevel inverters, based on switching cells, which have as a common characteristic the capacity increase of the total output current of the converters without increasing the current efforts in semiconductors. The technique employed to perform this evaluation consists primarily on individual analysis of the classical three level topology, applying only the parallelism of switching cells. Then a detailed analysis of the main topology evaluated in this work is performed. It is the five level neutral point clamped inverter, based on multi-state switching cell, which uses multilevel interleaved converters, coupled magnetically through an autotransformer in order to distribute uniformly the total output current between their windings, and consequently between the semiconductors of the converter. In addition to presenting reduced conduction losses in the semiconductors, this technique also provides a reduction in volume and weight of magnetic components due to frequency of operation of reactive elements is a multiple of the switching frequency of the switches. Consequently, the resulting converters present high efficiency, high power density and low harmonic distortion for the output voltage and output current. The theoretical analysis of the five level neutral point clamped inverter, based on multi-state switching cell, is verified by digital simulation and by 5 kW prototypes experimentation. Simulation and experimental results are also presented for the third topology analyzed, the five level neutral point clamped inverter, based on interleaved switching cells. Finally, a comparative evaluation is performed for the three inverters analyzed. / Este trabalho apresenta a avaliação comparativa de três inversores multiníveis monofásicos com grampeamento do ponto central, baseados em células de comutação, que apresentam como característica comum a elevação da capacidade da corrente total de saída dos conversores sem aumentar os esforços de corrente nos semicondutores. A técnica utilizada para realizar esta avaliação consiste, primeiramente, na análise individual da topologia clássica de três níveis, aplicando apenas o paralelismo de células de comutação. Em seguida é realizada a análise detalhada da principal topologia avaliada neste trabalho. Trata-se do inversor de cinco níveis com grampeamento do ponto central, baseado na célula de comutação de múltiplos estados, que utiliza conversores multiníveis intercalados, acoplados magneticamente através de um autotransformador que, por sua vez, tem como finalidade distribuir uniformemente a corrente total de saída entre os enrolamentos e, consequentemente, entre os semicondutores do conversor. Além de apresentar perdas de condução reduzidas nos semicondutores, este conversor também apresenta uma redução no volume e peso dos componentes magnéticos, devido à frequência de operação dos elementos passivos possuir um valor múltiplo da frequência de comutação dos interruptores. Como consequência, os conversores resultantes apresentam alto rendimento, alta densidade de potência e uma baixa distorção harmônica total para a tensão e corrente de saída. A análise teórica do inversor de cinco níveis com grampeamento do ponto central, baseado na célula de comutação de múltiplos estados, é verificada através de simulação computacional e da experimentação obtida a partir de protótipos desenvolvidos para uma potência de 5 kW. São também apresentados resultados de simulação e experimentais para a terceira topologia analisada, o inversor de cinco níveis com grampeamento do ponto central, baseado em células de comutação intercaladas. Finalmente, é realizada uma avaliação comparativa entre os três inversores analisados.

ALVES. D. B. S. Conversor Boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados. 2014. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T14:08:27Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T19:01:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T19:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_dbsalves.pdf: 2791727 bytes, checksum: 2948392917c93e689eccf4615c01422e (MD5) Previous issue date: 2014-10-09 / This paper presents the study and development of a topology of nonisolated converter operating at high frequency, which is suitable for the integration of battery banks, photovoltaic panels, and a high voltage dc link in a single conversion stage. The topology is based on the bidirectional version of the three-state switching cell and is recommended for battery charging, while a 200V dc link can be obtained in a single conversion stage using photovoltaic (PV) panels. The presented converter is able to supply a 200V dc link using a battery bank and a PV array and, depending on the solar irradiance level, it is also possible to charge the batteries by using a single conversion stage. Moreover, all the switches of the converter are able to operate under zero voltage switching (ZVS) condition over a wide operation range. The experimental results are obtained from a 500W laboratory prototype, which has been developed and tested in three situations: energy flow from the battery bank to the load, energy flow from the PV panel to the load; and energy flow from the panel to the battery bank, achieving the efficiency of 94,18%, 96,09% e 94,67% respectively. The high gain afforded by this topology and the excellent performance obtained in all operations mode, shows as a solution where the requirement of increasing the voltage to 200V or 400V from low input voltage energy sources, typically 12V, 24V or 48V, provided by batteries, solar panels or others sources of energy, for Uninterruptable Power Supply (UPS), or a DC link, for example. / Este trabalho tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC não isolado de três portas, adequado à integração em um único estágio de conversão: um banco de baterias, um conjunto de painéis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painéis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um único estágio de processamento. A característica bidirecional da topologia permite aos painéis fotovoltaicos carregar as bateiras e alimentar a carga dependendo da incidência solar. No caso de ausência de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante característica deste conversor é a comutação suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protótipo experimental com potência nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teórico e de simulação apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a três condições: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condição. Além disso, as formas de ondas experimentais e de simulação para cada condição e o comparativo de rendimento de topologias, também são apresentados. O alto ganho e o rendimento alcançado nesta topologia, a torna uma forte solução quando há necessidade de elevar a tensão a partir de baterias ou painéis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente são de 12V, 24V ou 48V. Ressalte-se que este trabalho contribui cientificamente na área da eletrônica de potência, mais especificamente, no que concerne ao estudo e desenvolvimento de novas topologias de conversores CC-CC não isolados de três portas para aplicações em energias renováveis.

CORRÊA, R. M. C. Modelagem e validação do uso de módulo fotovoltaico flutuante em água. 2015. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-23T14:10:46Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-24T11:25:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-24T11:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmccorrêa.pdf: 3334226 bytes, checksum: 02e564ce778b4992a92151542f12087e (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / This dissertation presents the combination of an electrical and thermal model to represent the characteristics of the photovoltaic module floating in water. Based on the proposed model a MATLAB / Simulink software simulation is made and validated with data obtained through a experiment performed. Two experiments were conducted in the UFC Alternative Energy Laboratory in order to validate the model proposed by the use of two distinct manufacturing photovoltaic modules, a monocrystalline produced by Azur Solar GmbH model TSM 160M and a polycrystalline produced by Solartec model KS20T. The model proposed was satisfactory compared the model results with measured data, which is irradiance, temperature front, rear and IV characteristic curve of the PV module. The irradiance is obtained by a pyranometer LP02 model Hukseflux manufactured by Thermal Sensor, temperatures were measured with temperature sensors type thermo EN 100 and the characteristic curves were obtained by tracer curve mini-KLA, manufactured by Ingenieurbüro. The monocrystalline module errors were lower than 4% for short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. To reduce the error the electric model initially proposed was changed at the point of maximum power and were obtained errors lower than 2% for the short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. The polycrystalline module showed errors lower than 10% for the short-circuit current values, open circuit voltage and maximum power point. The polycrystalline module floating in water performance was compared to the conventional use (installed on the ground), being recorded a cell temperature difference at any given time of day to 29 °C between the two applications; as a consequence, better efficiency was obtained floating on the water module with power gains of up to 17% compared to conventional usage. / Esta dissertação apresenta a combinação de um modelo elétrico e térmico para representar as características do módulo fotovoltaico flutuante em água. A partir do modelo proposto é realizada simulação no software MATLAB/Simulink e validado com dados obtidos através de experimento realizado. Foram realizados dois experimentos no Laboratório de Energias Alternativas da UFC a fim de validar o modelo proposto através da utilização de dois módulos fotovoltaicos de característica de fabricação distintas, um monocristalino da Azur Solar GmbH modelo TSM 160M e um policristalino da Solartec modelo KS20T. O modelo proposto mostrou-se satisfatório quando comparado os resultados do modelo com os dados medidos, que são irradiância, temperatura frontal, posterior e curva característica I-V do módulo fotovoltaico. A irradiância é obtida através do piranômetro modelo LP02 do fabricante Hukseflux Thermal Sensor, as temperaturas foram medidas com sensores de temperatura tipo termorresistência PT 100 e a curvas características foram obtidas através do traçador de cuva mini-KLA, do fabricante Ingenieurbüro. O módulo monocristalino apresentou erros inferiores a 4% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. Visando diminuir o erro alterou-se o modelo elétrico proposto inicialmente no ponto de máxima potência e foram obtidos erros inferiores a 2% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. O módulo policristalino apresentou erros inferiores a 10% para os valores de corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e ponto de máxima potência. Observou-se o rendimento do módulo policristalino flutuante em água em relação ao uso convencional (instalado sobre o solo), sendo registrada uma diferença de temperatura da célula em determinado horário do dia de até 29ºC entre as duas aplicações; como consequência, obteve-se melhor eficiência do módulo flutuante em água com ganhos de potência de até 17% em relação ao uso convencional.

SANTOS, K. P. Gerador de impulsos de tensão usando um conversor boost em cascata para inspeção de sistemas de aterramento. 2014. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-27T12:15:09Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_kpsantos.pdf: 3381650 bytes, checksum: 04f67570baea97ca0cb1ae70db533de4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-27T18:05:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_kpsantos.pdf: 3381650 bytes, checksum: 04f67570baea97ca0cb1ae70db533de4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-27T18:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_kpsantos.pdf: 3381650 bytes, checksum: 04f67570baea97ca0cb1ae70db533de4 (MD5) Previous issue date: 2014-10-03 / This paper presents the study and development of a voltage impulse generator using a cascaded boost converter topology operating in Discontinuous Conduction Mode (DCM) which will be used for the inspection of grounding systems used by electric power companies. The output voltage of the converter is applied to the grounding system which behaves as a load. The signal applied to the ground was measured by the data acquisition system and analyzed by an intelligent algorithms software. The voltage has the characteristics of a double exponential waveform which is a mathematical model used for study of lightning. Furthermore, the impulse generator has the option to produce a square waveform output voltage. Unlike, the traditional impulse generator with spark gaps, which was disadvantages of poor lifetime and the need of external system to operating the same, the developed generator uses only semiconductor devices in its construction. A theoretical study was carried out through qualitative and quantitative analyzes moreover, the switching process and the losses in the converter components were studied. In this work was performed the design of a cascaded boost converter for evaluating grounding systems with approximated 156 W, input voltage of 110 Vac rms and an output peak voltage of approximately 880 VDC, which correspond to the sum each voltage capacitor of the boost converter, when they are connected in series. A prototype with the indicated specifications was implemented and experimentally tested in the laboratory and real conditions using four grounding systems configurations. Tests were performed considering that the grounding impedance is resistive. The obtained experimental and simulation results are used to validate the theoretical analysis and the designed converter / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um gerador de impulsos de tensão usando a topologia de um conversor boost em cascata operando em Modo de Condução Descontínua (MCD) que será utilizado para inspeção de sistemas de aterramentos usados pelas concessionárias de energia elétrica. A tensão obtida na saída do conversor é aplicada ao sistema de aterramento que se comporta como uma carga. O sinal aplicado ao aterramento é medido pelo sistema de aquisição de dados e analisado pelo software por algoritmos inteligentes. A tensão aplicada tem as características de uma onda tipo dupla exponencial que é um modelo matemático para estudo de descargas atmosféricas. Além disso, o gerador poderá gerar tensões com características de uma onda quadrada. O gerador de impulsos desenvolvido utiliza apenas dispositivos semicondutores na sua construção que apresentam as vantagens de possuir uma longa vida útil, podem operar em altas frequências, são acionados com baixa tensão e possuem uma baixa queda de tensão ao contrário dos tradicionais geradores de impulsos que utilizam os spark gaps para chaveamento que apresentam como desvantagens a baixa vida útil e a necessidade de um sistema externo para funcionamento da mesma. Um estudo teórico foi realizado através das análises qualitativa e quantitativa, além das análises do processo de comutação e das perdas nos componentes do conversor. Neste trabalho foi realizado o projeto do conversor boost em cascata para inspeção de sistemas de aterramento com uma potência aproximada de 156 W, tensão de entrada eficaz de 110 Vca e tensão de pico de aproximadamente 880 Vcc que corresponde à soma da tensão dos capacitores do conversor boost quando estão dispostos em série. Um protótipo com as especificações indicadas foi construído e testado experimentalmente em laboratório e em campo utilizando quatro topologias de sistemas de aterramento. Foram realizados testes considerando que a impedância de aterramento era puramente resistiva. Os resultados de simulação e experimentais obtidos são utilizados para validar a análise teórica e o projeto realizado