Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:11:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336272.pdf: 2845908 bytes, checksum: 3888317ba07b21756b86238de370756a (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho de pesquisa trata da modelagem estocástica de três algoritmos adaptativos bem conhecidos da literatura, a saber: o algoritmo NLMS (normalized least-mean-square), o algoritmo IAF PNLMS (individual-activation-factor proportionate NLMS) e o algoritmo TDLMS (transform-domain least-mean-square). Particularmente para o algoritmo NLMS, um modelo estocástico analítico é obtido levando em conta um ambiente não estacionário e sinais de entrada gaussianos complexos. Baseado nas expressões de modelo, o impacto dos parâmetros do algoritmo sobre o seu desempenho é discutido, evidenciando algumas das características de rastreamento do algoritmo NLMS frente ao ambiente não estacionário considerado. Para o algoritmo IAF-PNLMS, assumindo um ambiente estacionário, um modelo estocástico mais preciso do que os até então disponíveis na literatura é apresentado, considerando sinais de entrada gaussianos correlacionados tanto complexos quanto reais. Com respeito ao algoritmo TDLMS, um modelo estocástico melhorado é derivado focando em um ambiente não estacionário e sinais de entrada gaussianos correlacionados reais. A partir das expressões de modelo obtidas, o impacto dos parâmetros do algoritmo TDLMS sobre o seu desempenho é discutido. Resultados de simulação para diferentes cenários de operação são mostrados, confirmando a precisão dos modelos estocásticos propostos tanto na fase transitória quanto em regime permanente.<br> / Abstract : This research work focuses on the stochastic modeling of three well-known adaptive algorithms from the literature, namely: the normalized least-mean-square (NLMS) algorithm, the individual-activation-factor proportionate NLMS (IAF-PNLMS) algorithm, and the transform-domain least-mean-square (TDLMS) algorithm. Particularly for the NLMS algorithm, an analytical stochastic model is obtained taking into account a nonstationary environment and complex-valued Gaussian input data. Based on the obtained model expressions, the impact of the algorithm parameters on its performance is discussed, clarifying some of the tracking properties of the NLMS algorithm vis-à-vis the nonstationary environment considered. For the IAF-PNLMS algorithm, assuming a stationary environment, a more accurate stochastic model than those available so far in the literature is presented considering both complex- and real-valued Gaussian correlated input data. Regarding the TDLMS algorithm, an improved stochastic model is derived focusing on a nonstationary environment and real-valued Gaussian correlated input data. From the obtained model expressions, the impact of the TDLMS algorithm parameters on its performance is discussed. Simulation results for different operating scenarios are shown, confirming the accuracy of the proposed stochastic models for both transient and steady-state phases.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336612.pdf: 10263116 bytes, checksum: ad174b5b5d79500696cec8964c92c14d (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese apresenta a associação de conversores CC-CC de duas portas conectados em série-série tanto na versão unidirecional quanto na versão bidirecional com comando único de controle. Inicialmente é realizado um estudo sobre os conversores CC-CC isolados bidirecionais de duas portas onde é proposta uma classificação para estes conversores com base no fluxo magnético de seus respectivos transformadores. Na sequência é realizado um estudo sobre a conexão série na entrada e série na saída de módulos CC-CC com característica externa em queda de tensão onde se verifica que para este tipo de módulo é possível realizar tal conexão de modo que haja equilíbrio nas tensões individuais dos módulos em ambos os lados da conversão sem a necessidade do uso de malhas de controle. Por apresentar característica externa em queda de tensão tanto no modo de condução contínua quanto no modo de condução descontínua, o conversor CC-CC isolado Ponte Completa com saída em tensão é estudado e utilizado como unidade modular da versão unidirecional da conexão série-série. O mecanismo de balanço da conxão série-série unidirecional é demonstrado analiticamente e comprovado via simulação. Resultados experimentais da conexão sériesérie unidirecional são obtidos a partir de um protótipo de 4 módulos, 4 kW, 1600V na entrada, 1600V na saída, 40 kHz e incluem operação em malha aberta, degrau na tensão de entrada e degrau de carga. O conversor Dual Active Bridge  DAB é estudado e utilizado como unidade modular da versão bidirecional da conexão série-série. Verificou-se analiticamente que na conexão série-série de módulos DAB sem perdas as tensões nos capacitores de cada módulo, tanto do lado  A quanto do lado  B da conversão, oscilam indefinidamente quando há um desequilíbrio nestas tensões, porém, ocorre o equilíbrio nestas tensões em termos de valores médios. Para a extinção das referidas oscilações é necessário que haja perdas de modo a proporcionar amortecimento para anulação das oscilações. Resultados experimentais da conexão série-série bidirecional são obtidos a partir de um protótipo de 4 módulos, 4 kW, 1600V no lado  A , 1600V no lado  B , 40 kHz e incluem operação em malha aberta com fluxo direto e operação em malha aberta com fluxo direto e reverso de modo a comprovar a bidirecionalidade do conversor. <br> / Abstract : This thesis presents the association of DC-DC converters with two ports connected in series-series in both unidirectional and bidirectional version with single control. Initially is carried out a study on the isolated bidirectional DC- DC converters with two ports where it is proposed a classification for these converters based on magnetic flux in their transformers. In the sequence is carried out a study on the modular input-series and output-series connection of DC-DC converters with external characteristic type voltage drop where it can be seen that for this type of module it is possible to perform such a connection, so that there is balance in voltages of individual modules in both sides of the conversion without the need to use a control loop. By presenting external characteristic type voltage drop in both continuous conduction as in discontinuous conduction mode, the isolated DC-DC converter Full Bridge with voltage output is studied and used as a modular unit of unidirectional series-series connection version. The unidirectional series-series connection balance mechanism was analytically demonstrated and proven by simulation. Experimental Results of unidirectional series-series connection are obtained from a prototype with 4 modules, 4 kW, 1600 Vdc input, 1600 Vdc output, 40 kHz and include operation in open-loop, step on the input voltage and step load. The Dual Active Bridge  DAB converter is studied and used as a modular unit of bidirectional series-series connection version. It was verified analytically that in the series-series connection of lossless DAB modules the voltages across the capacitors of each module, both the side "A " and the "B" side of the conversion, oscillate indefinitely if there is an imbalance in these voltages, however, occurs balancing in these voltages in terms of average values. To extinguish these oscillations it is required losses to provide damping for cancellation of oscillations. Experimental results of the bidirectional series-series connection are obtained from a prototype with 4 modules, 4 kW, 1600 Vdc in side A, 1600 Vdc on side B, 40 kHz and include operation in open loop with direct power flow and operation in open loop with direct and reverse power flow in order to prove the bidirectional capability of the converter.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336606.pdf: 1420875 bytes, checksum: fc06a8536185fca02fd65d1579698fb0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho investiga técnicas de codificação de rede na camada física (PNC) no domínio da frequência. Para fundamentar o trabalho, apresenta-se uma breve revisão teórica sobre a abordagem algébrica de Feng, Silva e Kschischang, conhecida como codificação de rede via reticulados (LNC) e baseada no trabalho de Nazer e Gastpar com a técnica computa-e-encaminha (CeF). Também são revisados os aspectos fundamentais de sistemas multiportadora, em particular para a Multiplexação Ortogonal por Divisão na Frequência (OFDM) e Sistemas Multiportadora com Banco de Filtros (FBMC). Após a fundamentação teórica, analisam-se trabalhos relacionados da literatura que envolvem a aplicação de PNC em sistemas OFDM. Suas principais características de implementação são discutidas e apresentadas. Seguindo a abordagem algébrica do LNC, esta dissertação encerra trazendo uma contribuição original de estratégia PNC que estende o computa-e-encaminha para codificação de quadro em sistemas OFDM particularizada para a modulação BPSK. Nesta contribuição, cada usuário codifica sua mensagem e espalha a palavra-código no quadro OFDM. Os usuários transmitem simultaneamente e o relay decodifica uma combinação linear das mensagens via decodificação de reticulados. Resultados numéricos mostram um bom desempenho da estratégia em uma rede bidirecional com relay em comparação às técnicas encontradas na literatura. Outra contribuição da dissertação é a modelagem da etapa de múltiplo acesso com sistemas FBMC, na qual mostramos a impossibilidade da aplicação direta da estratégia PNC.<br> / Abstract : This work investigates physical-layer network coding (PNC) strategies in frequency domain. In order to provide background knowledge to the reader, we present a brief review of an algebraic approach for PNC, developed by Feng, Silva and Kschischang and named by the authors as lattice network coding (LNC). The LNC strategy is based on Nazer and Gastpar's compute-and-forward (C&F) technique. We also review the basic theory about multicarrier systems, in particular Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and Filter-Bank Multicarrier Systems (FBMC). After the background introduction, we recall some results from related works in the literature involving PNC applications for OFDM systems. The main implementation aspects of the work presented in these papers are presented and discussed. Following the guidelines from the LNC algebraic approach, this work proposes an original contribuition of a PNC strategy generalizing the compute-and-forward technique to a frame coding strategy in OFDM systems with BPSK modulation. In our strategy, each user encodes its message and spreads the codeword in an OFDM frame. The users then transmit simultaneously to a relay, which in turn decodes a linear combination of the messages using lattice decoding techniques. Numerical simulations show good performance of the proposed framework when comparing with other authors strategies. Another contribution of our work is a multiple access model for FBMC systems, showing that it is not possible to directly apply the PNC strategy in such systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:41:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336603.pdf: 3295217 bytes, checksum: 59662d294ef4b09f80e59c6329b13e6e (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta pesquisa apresenta uma metodologia na identificação de paroxis-mos epileptiformes em sinais de EEG baseada no escalograma Wavelet, que é um mapeio do sinal no tempo e na escala usando uma função Wavelet. Foram avaliadas 65 funções Wavelet das famílias: Daubechies, Biorthogonal, Symlets, Reverse Biorthogonal e Coiflets. Após confor-mar o conjunto de padrões mediante o escalograma foi usada uma rede neural Multi-Layer Perceptron (MLP) para identificar os eventos epileptiformes (espículas e ondas agudas). Foram usados dois bancos de sinais: EEG-Bank-A e EEG-Bank-B, de características totalmente diferentes para testar a metodologia proposta. Propuseram-se duas formas de treinar a rede neural: usando o escalograma diádico completo ou usando as escalas diádicas mais relacionadas à atividade epileptiforme, que demonstraram ser: 25, 26, 27 e 28. O propósito é diminuir a alta redundância de informação do escalograma Wavelet contínuo, diminuindo também o alto custo computacional. Foram treinadas e validadas 260 redes neurais usando o mesmo vetor de pesos inicial. Os testes foram realizados de forma cruzada (entre os bancos), gerando os indicadores de desempenho: sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo, valor preditivo negativo, prevalência, eficiência (EFI) e área abaixo da curva ROC (AUC, Area Under the Curve). As funções Wavelet analisadas foram avaliadas baseadas no produto da área abaixo da curva ROC e da eficiência (AUC x EFI). Para o EEG-Bank-A, foram escolhidas as funções bior3.7, bior3.9 e rbio1.5, obtendo os indicadores de desempenho: sensibilidade de 78,21%, especificidade de 94,52%, valor preditivo positivo de 89,97%, valor preditivo negativo de 87,33%, prevalência de 38,62%, eficiência de 88,22% e AUC de 0,9617. Para o EEG-Bank-B foram escolhidas rbio1.5, rbio1.3 e coif1, obtendo os indicadores de desempenho: sensibilidade de 89,03%, especificidade de 89,33%, valor preditivo positivo de 85,40%, valor preditivo negativo de 92,07%, prevalência de 41,21%, eficiência de 89,20% e AUC de 0,9461. A função rbio1.5 forneceu altos indicadores de desempenho para os dois bancos utilizados. Em geral, todas as funções Wavelet são uteis na identificação de paroxismos epileptiformes, porém as funções daub10 até daub15 atingiram um produto (AUC x EFI) menor de 75%, que foi considerado um valor baixo. O tempo de processamento do sistema proposto foi de 2,5 segundos.<br> / Abstract : This research presents a methodology for the identification of epileptiform paroxysms in EEG signals based on Wavelet scalogram that maps the signal in time and scale using a Wavelet function. It was used 65 Wavelet functions of families: Daubechies, Biorthogonal, Symlets, Reverse Biorthogonal and Coiflets. After feature extraction via scalograms it was designed a Multi-Layer Perceptron (MLP) artificial neural network to identify the epileptiform events (spikes and sharp waves). Two banks of signals were used: EEG-Bank-A and EEG-Bank-B which are totally different and they will help to test the proposed methodology. It was proposed two ways for the training stage: using the full dyadic scalogram or the dyadic scales more strongly related to epileptiform activity, the dyadic scales: 25, 26, 27 and 28. The purpose is to decrease high redundancy of information of the CWT also reducing the high computational cost. It was trained 260 neural networks using the same vector of initial weights. The tests were performed using a cross-data technique (between the banks), generating the following indicators of performance: sensitivity, specificity, positive and negative predictive values, prevalence, maximum efficiency and area under the ROC curve (AUC). The Wavelet functions were evaluated based on the AUC x EFI product. For EEG-Bank-A the functions bior3.7, bior3.9 and rbio1.5 were chosen obtaining the indicators of performance: sensitivity of 78.21%, specificity of 94.53%, positive predictive value of 89.97%, negative predictive value of 87.33%, prevalence of 38.62%, maximum efficiency of system of 88.22% and AUC of 0.9617. For EEG-Bank-B were chosen rbio1.5, rbio1.3 and coif1 obtaining the indicators: sensitivity of 89.03%, specificity of 89.33%, positive predictive value of 85.40%, negative predictive value of 92.07%, prevalence of 41.21%, maximum efficiency of 89.20% and AUC of 0.9461. The rbio1.5 function provides high indicators of performance for both banks. In general, all Wavelet functions are useful for the identification of epileptiform paroxysms, even though the function daub10 to daub15 reached AUC x EFI indicators smaller than 75% that was considered a low value. Finally, the processing time of the proposed system was 2.5 seconds.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:06:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337504.pdf: 720136 bytes, checksum: d08c5d76ff619a7e1edcf55572d8b4a8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta um novo modelo de comportamento do algoritmo de Pseudo Projeções Afins (PAP) sob as seguintes condições: identificação de sistemas, passo de adaptação arbitrário, correção do problema de inicialização e ordem do algoritmo PAP menor que a ordem da entrada autoregressiva (AR). Para tanto, hipóteses simplificadoras utilizadas na literatura são reavaliadas. Complementarmente, uma generalização para o estimador de mínimos quadrados, utilizado durante o processo de adaptação do algoritmo PAP é proposta, considerando o caso onde o algoritmo opera com ordem menor do que o sinal AR. Como resultado dessas considerações, um novo modelo estocástico é obtido para o algoritmo PAP. As equações aqui obtidas corroboram com as simulações de Monte Carlo do algoritmo PAP.<br> / Abstract : This works presents a new model for the behaviour of the Pseudo Affine Projection Algorithm (PAP) under the following conditions: system identification, arbitrary step size, correction of initialization effect and projection order of PAP algorithm smaller than the autoregressive input(AR) order. For this purpose, the simplifying assumptions used on the literature are revalued. Complementary, a generalization to the least squares estimator, used in the during the adaptation process of the PAP algorithm, is proposed considering the case that the PAP algorithm operates with smaller order than the AR signal. As a result of those considerations, a new stochastic model is obtained to the PAP algorithm. The equations derived agrees with the Monte Carlo simulation of the PAP algorithm.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-04-26T04:01:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339522.pdf: 5276889 bytes, checksum: 1c8809fca9cd8396d3e389f6547afc44 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os acoplamentos indutivos têm sido amplamente estudados para a transferência de energia sem-fio aos dispositivos médicos implantados e às etiquetas de identificação por radiofrequência, entre outros. Com a aparição de novos paradigmas como a ?Internet das coisas?, fica evidente a necessidade de miniaturizar os receptores de energia sem-fio. Essa miniaturização é ainda mais relevante no caso dos implantes médicos, porque ela visa à redução dos riscos para a saúde do paciente. Esta tese procurou uma solução que é natural no quesito de miniaturização: a implementação de um receptor de energia sem-fio completamente integrado na tecnologia CMOS.Na busca pela miniaturização foi definida a eficiência como objetivo principal do projeto. Por esse motivo, a primeira parte da tese é dedicada a estudar as escolhas que otimizam a eficiência em acoplamentos indutivos. Inicialmente, esse estudo é feito com indutores planares fabricados sobre placas de circuito impresso. São apresentados modelos para o indutor e para o acoplamento indutivo. Com base nesses modelos é proposta uma metodologia de projeto através de programação geométrica. O resultado mostra quais devem ser a frequência de operação e as dimensões dos indutores para uma determinada distância entre eles. Esses resultados são verificados através de simulações eletromagnéticas e também experimentalmente.Depois é apresentado o projeto do receptor de energia sem-fio. Esse projeto esteve focado em dois aspectos: a otimização da eficiência e a possibilidade de ser testado verdadeiramente sem-fio. Quanto à eficiência, a principal variável a ser otimizada é o fator de qualidade do indutor integrado. O indutor projetado e fabricado apresenta um fator de qualidade de 20,8 em 990 MHz, o qual é verificado experimentalmente através de um método sem-contato. Esse fator de qualidade é considerado alto para um indutor integrado em tecnologia CMOS convencional. A carga do receptor é projetada especialmente para o teste e consiste em um oscilador que converte a tensão de alimentação em uma variação da frequência. Essa frequência modula a portadora, sendo que essa informação pode ser percebida na entrada do indutor primário. Com esse método é possível estimar a eficiência do sistema sem usar fios conectados ao chip receptor. O receptor é fabricado em um chip de 1,5 mm X 1,5 mm, enquanto o indutor transmissor é impresso em uma placa de FR4. A eficiência do acoplamento, quando o indutor primário tem um diâmetro médio de 22 mm e uma distância de 15 mm do receptor, foi medida como sendo -25,4 dB na frequência de 986 MHz. Considerando as características do receptor: implementação monolítica, área do chip, eficiência do acoplamento e distância, o sistema projetado apresenta o melhor desempenho reportado na literatura.Finalmente, é proposta uma metodologia de projeto para um amplificador de potência CMOS destinado a energizar o sistema projetado. Essa metodologia concilia o compromisso entre a resistência de condução e a capacitância de porta das chaves. A área ocupada é 1,5 mm2, maior parte dela é usada pelos pads e as largas ligações de metal. Simulações pós-layout mostram uma eficiência de potência de 58% quando entregados 25,1 dBm ao indutor primário.<br> / Abstract : Inductive links have been widely studied for wireless energy transfer to implanted medical devices and radiofrequency identification tags among others. With the development of new paradigms such as ?Internet of Things" it becomes evident the need for miniaturization of the wireless energy receivers. The miniaturization is even more relevant in the case of the medical implants, because it aims to reduce the risks on the patient health. This thesis was focused into a solution that is natural when talking about miniaturization: the implementation of a CMOS fully integrated wireless power receiver.On the path to miniaturization, the efficiency was defined as the main objective of the design. For that reason, the first part of this thesis is dedicated to study the choices that optimize the efficiency in inductive links. This study is done first with planar inductors manufactured on printed boards. Several models are presented for the inductor and the inductive link. Based on those models, it is proposed a design methodology using geometric programming. The results show the inductor dimensions and the operating frequency that optimize the efficiency for a given distance. The predicted values are verified through electromagnetic simulations and also experimentally.Next the design of the wireless power receiver is presented. Such design is focused on two aspects: the optimization of efficiency and the possibility of being truly wireless tested. Regarding efficiency, the main factor to be optimized is the quality factor of the integrated inductor. The designed and fabricated inductor has a quality factor of 20.8 at 990 MHz, which is experimentally verified using a contact-less method. That quality factor is considered high for an inductor integrated in a conventional CMOS process. The load of the receiver is designed specially for the test and it consists of an oscillator that converts the supply voltage into a frequency quantity. That frequency is used to modulate the carrier and that information can be perceived at the primary inductor input. With the proposed method it is possible to estimate the system efficiency without wires connected to the receiver chip. The receiver was implemented in a 1.5 mm X 1.5 mm chip, while the transmitter inductor is printed in a FR4 board. The link efficiency was measured when the primary inductor has an average diameter of 22 mm and with a distance of 15 mm from the receiver, resulting in -25.4 dB at the frequency of 986 MHz. Considering the characteristics of the receiver: monolithic implementation, chip area, link efficiency and distance to the transmitter, the designed wireless power transfer system exhibits a better performance than state-of-the-art systems.Finally, a design methodology is proposed for a CMOS power amplifier intended to drive the designed system. That methodology solves the trade-off between the ON-resistance and gate capacitance of the switches. The area occupied is 1.5 mm2, most of it is used by the pads and the wide interconnects. Post-layout simulations showed a power efficiency of 58% when delivering 25.1 dBm to the primary inductor of the wireless power transferring system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323979.pdf: 4636732 bytes, checksum: 2df87cae086b5a7de0941c8447670667 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho propõe uma metodologia para a detecção e análise de eventos de ilhamento do Sistema Elétrico de Potência (SEPs) baseada em dados do Sistema de Medição Fasorial Sincronizada (SMFS) e fazendo uso da técnica de processamento de sinais denominada Transformada Wavelet Discreta (TWD). Além da detecção de eventos de ilhamento, a metodologia avalia o desempenho da atuação do Esquema Regional de Alívio de Carga (ERAC), detecta o instante de perda de interligação do sistema elétrico, bem como seu possível restabelecimento. A cada evento detectado, é apresentado um relatório contendo a localização gráfica, a hora e os valores instantâneos de frequência de cada detecção realizada. Para validação da metodologia proposta são utilizadas informações do subsistema Acre-Rondônia/SIN, uma interligação recente e que ainda apresenta desafios para a sua operação estável. Com o uso da metodologia proposta, a avaliação do desempenho dos eventos monitorados torna-se mais rápida, podendo observar os valores alcançados através de uma tabela de desempenho e também observando graficamente os instantes de tempo de cada evento.<br> / Abstract : This work proposes a methodology for the detection and analysis of islanding events in the Electric Power System (EPS), using synchrophasors acquired from the Synchronized Phasor Measurement System (SPMS) and applying a signal processing technique called Discrete Wavelet Transform. In addition to islanding detection events, the developed methodology analyses the performance of the Brazilian Load Shedding Scheme (named ERAC), the loss of interconnection and its possible recovery. For each detected event, a report is presented to the user, showing in a graph the location, time, and the instantaneous frequency values of each detection performed. This work is focused on the Acre-Rondônia/SIN subsystem, a recent interconnection which still presents challenges for stable operation. Using the proposed methodology, the study of the monitored events becomes more rapid and the results are presented through a performance table and also graphically.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323511.pdf: 1934297 bytes, checksum: e02e3567d5f3fb6ce2db0c3c3cf6d2a9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação de mestrado é proposta uma técnica de simulação da confiabilidade de redes primárias de distribuição operadas radialmente. A técnica foi desenvolvida com base na Matriz Lógico-Estrutural (MLE), sendo convenientemente denominada MLE Expandida. Com a técnica proposta é possível modelar um amplo conjunto de fatores que afetam a confiabilidade. Entre estes fatores são contemplados: a topologia da rede; a distribuição espacial, as frequências, e os tempos de reparo típicos das faltas que ocorrem ao longo de um alimentador; e também a localização dos equipamentos de manobra e de proteção. A confiabilidade é estimada por meio de indicadores anuais de frequência e duração das interrupções imputadas aos consumidores. São destacadas as seguintes vantagens da MLE Expandida: a incidência de faltas temporárias é explicitamente considerada nos modelos; é possível considerar as zonas de atuação dos equipamentos religadores; são considerados os efeitos das manobras de restauração a jusante com transferência interna ao alimentador; e são estimadas as frequências de eventos de interrupção momentânea. É apresentada também uma sequência de análise, que compreende a preparação do modelo, a execução da técnica de simulação proposta, e a utilização de recursos gráficos adaptados à apresentação dos resultados. A representação gráfica dos indicadores de confiabilidade estimados, com mapas de dados e histogramas, permite identificar rapidamente as regiões de um alimentador nas quais incidem as maiores frequências de interrupção e indisponibilidades anuais, bem como o número de consumidores afetados. São apresentados estudos de caso, que têm como objeto dois alimentadores de distribuição cujos modelos foram baseados em dados reais. Estes estudos visam demonstrar as qualidades dos resultados obtidos com a técnica, bem como exemplificar as possibilidades de aplicação da MLE Expandida. <br> / Abstract : In this dissertation is proposed a simulation technique to estimate the reliability of radially operated primary distribution systems. The technique was developed taking as a reference the Matriz Lógico-Estrutural (MLE - Logically-Structured Matrix), being conveniently denominated MLE Expandida (Expanded MLE). This technique allows modeling a large set of factors which affect the reliability. Among these factors are: the network topology; the spatial distribution, the frequency, and the typical time to repair of failures and contingencies that occurs along any primary feeder; and also the allocation of sectionalizing and protection devices. The simulation estimates indices of expected interruptions frequency and duration, experienced by supplied costumers within a predefined condition. The following advantages of the MLE Expandida technique are highlighted: the incidence of temporary faults can be explicitly accounted in the models; the same apply to the primary protection zones of devices with reclosing capabilities; the effects of upstream restoration operations in which loads are relocated within its own feeder are also considered; finally, this technique can estimate frequencies of momentary interruption events. It is also presented an analysis sequence, which comprehends the model construction, the simulation technique execution, and the presentation of estimated indices using graphical resources. The graphical representation of the estimated reliability indices, using data maps and histograms, contributes to the fast identification of the geographical zones where interruptions are more frequent and prolonged, and also make it easier to approximate the number of customers under these conditions. This work presents analyses which take as object two primary distribution feeders, considering models based on real data, to demonstrate possible applications for the proposed simulation technique.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:34:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339930.pdf: 5224012 bytes, checksum: 2cb8cfb682e976ef7970a3443872893d (MD5) Previous issue date: 2016 / O presente trabalho de dissertação aborda o desenvolvimento de um equipamento para medição de corrente e de campo magnético em motores de indução trifásicos com a finalidade de detectar faltas incipientes durante a operação do motor. Contextualiza-se a aplicação de equipamentos para diagnóstico de falhas em motores e apresenta-se técnicas de manutenção que englobam procedimentos de manutenção preditiva. Foi realizado um estudo bibliográfico acerca da detecção de barras rompidas em motores de indução trifásicos e são apresentados equipamentos comerciais destinados a diagnóstico de motores. O equipamento desenvolvido é descrito, contendo os projetos e a implementação das partes funcionais que o compõe. O equipamento foi validado em bancadas e testado em aplicações em campo. Resultados são apresentados para detecção de faltas incipientes e medição de velocidade.<br> / Abstract: This work addresses the development of a device for measuring current and magnetic field in induction motors in order to detect incipient faults during operation. The application of equipment to faults diagnosis is contextualized and techniques that include predictive maintenance procedures are presented. A bibliographic study on the detection of rotor bar faults in induction motors and commercial equipment for this purpose is presented. The equipment developed is described, including its projects and the implementation of its functional parts. The equipment was validated on test bench and tested in field applications. Results are presented to faults detection and speed measuring.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:47:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340780.pdf: 14643127 bytes, checksum: 8c866090db52db14658945548890ca00 (MD5) Previous issue date: 2016 / O processo de tratamento de câncer por hipertermia consiste no aquecimento de células tumorais visando induzir morte celular. Também pode ser aplicado em casos onde os limites de segurança de exposição à radio e quimioterapia foram atingidos. A medição de temperatura em locais remotos como órgãos internos para controlar o calor durante o procedimento de hipertermia, assim como aquecimento localizado e preciso são ainda desafios a serem resolvidos. Este trabalho propõe uma nova maneira para aquecer remotamente células de câncer e mensurar sua temperatura sem fios aquecendo indutivamente um implante metálico enquanto monitora sua temperatura a partir de variações da constante de tempo t produzidas por um decaimento indutivo subamortecido de corrente. Um circuito de 2kW usado em Cooktops de indução foi utilizado como aquecedor indutivo, tendo sua bobina espiral trocada por uma bobina de Helmholtz de 20 cm de diâmetro de modo a estabelecer um campo magnético uniforme. Isso permite que eventuais movimentos do implante não tenham efeito no circuito magnético. Na montagem experimental, o "implante" é uma esfera de 1 cm de diâmetro de aço inoxidável submersa em água destilada, dentro da bobina de Helmholtz. O processo de aquecimento é realizado a partir da ativação do circuito tanque bobina-capacitor em sua frequência de ressonância, enquanto a temperatura é medida semelhantemente que em sistemas de ressonância magnética. Ativar o tanque com um pulso de tensão gera uma senoide com envoltório de exponencial decrescente (resposta subamortecida). Um amplificador lock-in adquire o sinal através de um sensor de corrente (amperímetro) para posterior processamento em software. Três experimentos foram realizados para avaliar a metodologia: um em 24,5±1 °C, em 43,0±1 °C e outro em 61,5±1 °C. Uma vez que a constante de tempo varia muito pouco mesmo com grandes variações de temperatura, 3500 curvas de decaimento exponencial foram adquiridas para cada experimento e analisadas usando a ferramenta "Ezyfit Nonlinear Curve Fitting" no Matlab. O teste t de Student foi usado para calcular o intervalo de confiança das constantes de tempo, resultando em 577,94±0,11 µs, 581,80±0,12 µs e 583,06±0,19 µs respectivamente. Isso mostra com 99% de confiança que variações no parâmetro t da corrente da bobina podem ser usadas para inferir sem fios a temperatura do implante. Controlar remotamente a temperatura de um objeto metálico abre portas para diversas aplicações, especialmente aquelas nas quais o uso de fios não é possível, um conceito inspirador requerendo dispositivos mais simples e que não se limita apenas a área de engenharia biomédica.<br> / Abstract: Hyperthermia cancer treatment is a procedure that heats tumour cells causing their destruction. It can also be applied as complementary cancer treatment in cases where radio and chemotherapy safety exposure limits have been reached. The measurement of temperature in remote sites such as internal organs to control the heat during hyperthermia procedure, as well as very precise and located heating are still challenging. This study proposes a new way to remotely heat cancer cells and measure its temperature wirelessly by inductive heating a metallic implant while monitoring it' s temperature by measuring variations in the exponential decay time constant (t), produced in the induction coil' s underdamped current. A 2 kW induction Cooktop was used as the induction heater, while the spiral coil was replaced by a 20 cm in diameter Helmholtz coil to establish a uniform magnetic field. This allows eventual implant movements to have no effect in the magnetic circuit. In the experimental setup, the "implant" is a 1 cm in diameter stainless steel sphere, immersed in distilled water inside the Helmholtz coil. The heating process is performed by activating the coil-capacitor tank on its resonance frequency, while temperature sensing is done similarly as in magnetic resonance (MR) systems. Activating the tank with a voltage pulse generates a sinusoidal exponential decay current (underdamped response). A lock-in amplifier circuit acquires de signal through a current sensor (ampere-meter) for further software processing.Three experiments were made to evaluate the methodology: one in 24.5±1 °C, in 43.0±1 °C and another in 61.5±1 °C. As the time constant slightly varies even with big temperature variations, 3500 exponential decay curves were acquired for each experiment and were analysed using Matlab' s "Ezyfit Nonlinear Curve Fitting" tool. Student' s t-test was used to calculate the Confidence Interval of the time constants, providing 577,94±0,11 µs, 581,80±0,12 µs and 583,06±0,19 µs respectivelly, showing with 99% of reliability that coils current' s t variations could be used to infer wirelessly the implant' s temperature. Remotely controlling the temperature of a metallic object could lead to many of applications, especially the ones where wires are not allowed, an inspiring concept requiring simple apparatus that is not only limited to the biomedical area.