Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:31:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310449.pdf: 21721330 bytes, checksum: c168d93cdf83455b450594dd9b356bfd (MD5) / Este trabalho apresenta uma nova topologia de retificador trifásico de estágio único com característica Buck-Boost. Inicialmente é apresentada uma revisão bibliográfica envolvendo as publicações mais relevantes na área de estudo. Na sequencia são apresentadas a motivação para o trabalho e as contribuições da Tese. A topologia proposta é apresentada sendo descritas a sua origem e seus modos de operação de interesse. São analisados então os modos de condução descontínua (MCD) e contínua (MCC). No MCC são analisados os modos de operação Buck, Buck+Boost e Boost. As etapas do estudo de cada modo de operação compreendem a descrição das etapas de operação, análise teórica estudos por simulação numérica, definição das equações de projeto e resultados experimentais. / This work presents a new topology of three-phase rectifier with singlestage and Buck-Boost characteristic. Initially a literature review is presented which brings the most important publications in the study area. Following it is presented the motivation for the work and the contributions of this thesis. The proposed topology is then presented, with descriptions of their origin and their operation modes of interest. Are then analyzed the discontinuous (DCM) and continuous (CCM) conduction modes. At MCC, we analyze the operation modes Buck, Boost and Buck + Boost. The study stages of each mode of operation include the description of the operation stages, theoretical analysis, numerical simulation studies, definition of design equations and experimental results.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313872.pdf: 2507163 bytes, checksum: 848ce6a13f76b37680dc475485078972 (MD5) / Com as significativas mudanças advindas do processo de formação do mercado de energia elétrica, as empresas do setor têm encontrado desafios que exigem uma maior atenção dentro deste novo contexto econômico, tal como o problema da alocação de montantes do sistema de transmissão, dentre os quais destacam-se a alocação de perdas e do custo pelo uso da rede. Devido à natureza não linear do sistema de potência, este problema é não separável e com um elevado grau de complexidade. Assim, a atribuição de responsabilidades no problema de alocação, é dificultada pelo requisito da identificação das parcelas a partir de um problema não separável. Isto invariavelmente inclui um grau de arbitrariedade no processo de alocação, de maneira que devem ser estabelecidas hipóteses consistentes, que reflitam os interesses dos participantes do mercado. No presente trabalho, propõe-se a aplicação das matrizes de rede aos problemas de alocação dos montantes resultantes da operação do sistema de energia elétrica, tais como o custo, as perdas, a demanda e os fluxos de potência complexa presentes nas linhas de transmissão. São propostas formulações distintas para a alocação e controle de fluxos de potência complexa nas linhas de transmissão, modelagens baseadas nas equações de circuito para alocação da demanda complexa, além da generalização dos métodos baseados em Matrizes de Rede. Isto permite aos usuários do sistema estabelecer certas hipóteses relativas à divisão das parcelas totais do custo e das perdas, de forma a manter sob controle o grau de arbitrariedade incluído no critério de alocação.<br> / Abstract : Due to the significant changes resulting from the establishment of the electric energy market, the utilities have found many challenges that require considerable attention in this new economical context, as the problem of allocating amounts related to the system transmission, among which there are the losses and the cost for using the transmission network. Due to non-linear nature of the power system, this problem is non-separable and has a high degree of complexity. Thus, the difficulty to compute the parcels in the allocation problem is increased by the non-separability feature. This invariably includes a degree of arbitrariness in the allocation process, which requires consistent assumptions that reflect the interests of the market participants. In this work, we propose the application of network matrices to network allocation problems of the amounts related to the operation of the electric power system, such as cost, losses, demand and power flows in the transmission lines. Alternative formulations are proposed for allocation and control of the complex power flows in transmission lines, manipulation of circuit equations for allocating complex power demand, in addition to generalization of methods based on Network Matrices. This allows the users to establish certain assumptions about the division of amounts of total cost and losses in order to keep under control the degree of arbitrariness which is included in the criteria of allocation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:20:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307896.pdf: 8014354 bytes, checksum: e7f5c5f26cf0e245f5bbdc82d9fe7865 (MD5) / Este trabalho apresenta uma nova topologia de retificador monofásico com fator de potência e rendimento elevados, com o objetivo de adaptar-se aos requisitos de sistemas de conversão modernos. O conversor se caracteriza por integrar as etapas de retificação e conversão CC-CC em um único estágio e por operar com três níveis de tensão para o controle da corrente de entrada. A estrutura possibilita a redução das perdas em condução e de comutação, bem como a redução do volume de dispositivos magnéticos. Uma operação eficiente do retificador é obtida com uma técnica de modulação adequada, também foco deste trabalho. Duas técnicas de controle para o retificador foram analisadas e implementadas em um controlador digital de sinais de baixo custo. Uma análise de estabilidade é apresentada para a técnica de autocontrole de corrente considerando-se os efeitos dos atrasos de transporte da implementação digital. Um novo controlador adaptativo e metodologia de projeto são propostos para permitir a operação do conversor em ampla faixa de variação de carga utilizando esta técnica. A verificação experimental é realizada através de um protótipo de 3 kW desenvolvido em laboratório, para o qual se utilizou uma metodologia de projeto que minimiza o volume de material magnético utilizado no indutor boost. / This work presents a novel single-phase rectifier topology with high power factor and high efficiency, aiming to fulfil modern conversion systems requirements. This converter is characterized by integrating the rectifying and DC-DC conversion stages into a single stage and operates with three voltage levels for controlling the input current. The topology enables low conduction and commutation losses and reduced volume of magnetic devices. Efficient rectifier operation is achieved with a suitable modulation technique, which is also within the focus of this work. Two control techniques for the rectifier have been analysed and implemented in a low-cost digital signal controller. A stability analysis is presented for the current self-control technique considering the effects of the transport delays found in the digital implementation. A new adaptive compensator and design method are proposed to allow the converter to operate with wide load variation range using this technique. Experimental verification is performed with a 3 kW labprototype employing a boost inductor optimized design that minimizes magnetic material volume.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-24T20:24:25Z : No. of bitstreams: 1 318327.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / O planejamento e a operação de Sistemas de Energia Elétrica (SEE) são baseados nos resultados de simulações computacionais nas quais os elementos da rede elétrica são representados por modelos matemáticos. Portanto, a qualidade dos modelos e dados utilizados nessas simulações é essencial para garantir uma operação segura, confiável e econômica dos SEE. A partir do desenvolvimento da tecnologia de Medição Fasorial Sincronizada surge uma nova e valiosa ferramenta para a melhoria na realização da validação de modelos em SEE. Isto porque, a disponibilidade de medidas sincronizadas de grandezas elétricas em instalações distantes geograficamente e a altas taxas de amostragem (da ordem de 60 amostras/segundo), pelos Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SPMS - Synchronized Phasor Measurement Systems), melhora consideravelmente a observabilidade da dinâmica dos SEE, e, sobretudo, fornece a infraestrutura necessária para a realização de estudos de validação, utilizando a abordagem de Validação de Modelos de Sistemas (System Wide Model Validation), onde todo o sistema é representado. Neste trabalho, o uso da Medição Fasorial Sincronizada na validação de modelos e dados de SEE é abordado. Os principais aspectos e o estado atual das práticas de validação de modelos utilizando essa tecnologia são discutidos. Um estudo de validação de modelos e dados do Sistema Interligado Nacional (SIN) é também realizado utilizando a abordagem de Validação de Modelos de Sistemas. Dados obtidos do registro de eventos ocorridos no SIN por um SPMS de baixa tensão, com PMUs (Unidades de Medição Fasorial) instaladas em 15 universidades pelo Brasil, cobrindo as cinco regiões geográficas do país, foram utilizados para a validação. Os resultados desse estudo de validação confirmam o potencial da aplicação da tecnologia de medição fasorial sincronizada e o seu valor para a validação de modelos em SEE. A qualidade dos modelos e ferramentas de simulações utilizadas nas análises de transitórios eletromecânicos e estabilidade a pequenas perturbações do SIN também pode ser avaliada a partir desses resultados. O estudo também identifica melhorias necessárias a fim de que a metodologia de Validação de Modelos de Sistemas seja incorporada com sucesso como uma ferramenta para o planejamento e operação do Sistema Interligado Nacional. <br> / Abstract: The Power Systems planning and operation are based on results of computer simulations in which the elements of the grid are represented by mathematical models. Therefore, the quality of the models and data used in these simulations is essential to ensure a safe, reliable and economical operation of Power Systems. From the development of the Synchronized Phasor Measurement technology emerges a new and valuable tool for improving the realization of Power Systems model validation. This is because the availability of synchronized measurements of electrical quantities in geographically distant facilities and at a high sampling rate (approximately 60 samples per second), by the Synchronized Phasor Measurement Systems (SPMS), improves the observability of the Power Systems dynamics, and provides the necessary infrastructure for conducting validation studies, using the approach of System Wide Model Validation, where the entire system is modeled. In this work, the use of Synchronized Phasor Measurement in Power System model and data validation is tackled. The main aspects and the current state of practice of model validation using this technology are discussed. A validation study of the models and data of the Brazilian Interconnected Power System (SIN) is also performed using the Systems Wide Model Validation approach. Data acquired by a Low Voltage Phasor Measurements System (LVPMS), with PMUs (Phasor Measurement Units) installed in fifteen universities throughout Brazil, covering the five geographic regions of the country, were used for the validation. The results of this validation study confirm the potential of the application of the synchronized phasor measurement technology and its value for Power System model validation. The quality of the models and simulation tools used in the analysis of electromechanical transients and small-signal stability of the Brazilian Interconnected Power System can also be evaluated from those results. The study also detects needed improvements in order that the methodology of System Wide Model Validation be incorporated successfully as a tool for the planning and operation of the Brazilian Interconnected Power System.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208821.pdf: 5751127 bytes, checksum: acbf88d72607c25a58195698afc475c6 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação do controle de um retificador pré-regulador trifásico PWM de três níveis, com aplicação em telecomunicações. O controle foi efetivado por meio da técnica de controle digital, mediante o uso de Processador Digital de Sinais (DSP # Digital Signal Processor), visando obter um conversor CA-CC trifásico com fator de potência unitário e tensões de saída reguladas e equilibradas. Para atingir os objetivos propostos, buscaram-se informações e soluções pertinentes à operação e ao controle adequado do conversor, que envolveram o estudo dos seguintes temas: técnicas e estratégias de controle digital, ambientes computacionais e ferramentas para o desenvolvimento com DSP, malhas de controle para regulação e equilíbrio das tensões nas saídas e malhas de controle para imposição da corrente de entrada senoidal. A proposta teve como foco a utilização do DSP no controle digital do conversor CA-CC. Ao longo deste trabalho são mostrados exemplos de projetos e resultados de simulações, que exibem o comportamento do conversor. São apresentados também os resultados dos principais algoritmos desenvolvidos e implementados com vistas à aplicação em conversores CA-CC trifásicos. Por fim, trata-se dos protótipos construídos, com os quais obtiveram-se vários resultados experimentais que demonstraram a adequada operação dos conversores controlados por DSP.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194771.pdf: 3409829 bytes, checksum: 86d94864ebf3fa7c1c84212e9166c89c (MD5) / A presente dissertação propõe uma nova metodologia para aprimorar a elaboração das estruturas tarifárias para a energia elétrica. Diante da premente necessidade de aprimoramento nas políticas tarifárias do setor, nem sempre capazes de promover o uso racional da energia elétrica, apresenta-se a formação de agrupamentos de consumidores com base nos perfis de carga individuais. A metodologia proposta permite aos consumidores que impõem custos similares ao sistema elétrico serem agrupados em uma mesma categoria, independentemente da classe de consumo ou segmento da sociedade aos quais pertençam. A semelhança na forma de consumir é quantificada através da matriz de similaridade, resultante das curvas de carga diárias dos consumidores. Objetivando a determinação dos agrupamentos, dois processos seqüenciais de clusterização, conseguem de forma satisfatória determinar as formas fortes de consumo. Por meio de um estudo de caso com mais de 400 curvas de carga reais de consumidores do subgrupo A4 consegue-se identificar as principais tipologias e estratificar as atividades econômicas predominantes. Se a tarifa ideal uma para cada consumidor não é factível, uma estrutura tarifária composta por agrupamentos de consumidores similares mostra-se um bom caminho na direção do uso eficiente da energia elétrica, promovendo a customização do consumidor e o bem geral da sociedade.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T12:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228653.pdf: 821161 bytes, checksum: b2204f3c13b562d9a2968cb36da81d52 (MD5) / As estruturas verticalizadas e monopolistas permaneceram como um paradigma aplicado ao setor elétrico por muito tempo. No entanto, nas duas últimas décadas estas estruturas têm sido substituídas em vários países do mundo por ambientes de mercado competitivo, com preços sendo estabelecidos livremente entre os agentes de geração e consumo. Desta maneira a volatilidade associada aos preços os expõe ao risco de mercado. O presente trabalho propõe uma metodologia e um modelo computacional para análise destes riscos nas carteiras de contratos de comercialização de energia elétrica. O modelo é adequado às especificidades do comportamento do preço no sistema elétrico brasileiro, utilizando instrumentos e estratégias aplicadas no mercado financeiro, como os contratos derivativos (Call e Put).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T05:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:38:22Z : No. of bitstreams: 1 182732.pdf: 24467785 bytes, checksum: eaaa8fd8ad4a68c2a37e14a487d88698 (MD5) / A nova regulamentação do setor somada ao processo de competição de mercado vêm impondo mudanças substanciais no desenvolvimento da indústria de energia elétrica a um ritmo muito acelerado, sendo que um dos fatores mais relevantes desse mercado, que está se desenvolvendo, diz respeito a forma de contratação da energia, a comercialização propriamente dita , que será efetuada no ambiente do mercado de energia brasileiro basicamente de duas formas: através de contratos de longo prazo ou através do mercado de curto prazo. Dessa forma, a análise dos riscos que afetam a decisão de contratação é um tópico muito importante de estudo no mercado de energia. Para tanto, é de fundamental importância o conhecimento da nova regulamentação do setor elétrico brasileiro, assim como, das características de comportamento do mercado de energia elétrica para, com base neste conhecimento, ter condições de formular os possíveis portfólios de contratos, avaliando-se conjuntamente as disponibilidades de energia e os riscos resultantes de cada decisão comercial. Neste contexto, este trabalho propõe uma metodologia, fundamentada nos conceitos de função utilidade e teoria de portfólios, para a obtenção de um nível de contratação factível entre os agentes de consumo e geração, considerando-se os riscos associados e o perfil de decisão de cada agente.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:17:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:30:08Z : No. of bitstreams: 1 149217.pdf: 15555232 bytes, checksum: 3968c8b2870f772e7da2c194f6771940 (MD5) / Apresenta-se uma metodologia para restabelecimento de energia elétrica em redes de distribuição radiais com consumidores prioritários, baseada na técnica dos algoritmos genéticos. O objetivo principal no restabelecimento de energia elétrica é restituir o suprimento elétrico à maior quantidade de cargas possíveis, mediante a transferência dos consumos desenergizados via reconflguração de redes para alimentadores de apoio, sem violar restrições operativas nem elétricas. O problema é formulado como um problema de otimização de múltiplos objetivos não diferenciável sujeito a uma série 'de restrições. O método dos Algoritmos Genéticos é reconhecido como um dos mais eficientes para resolver problemas combinatoriais de otimização de grande porte. Diferentemente de trabalhos anteriores, considera-se a possibilidade de corte de carga e procura-se encontrar soluções orientadas segundo as seguintes opções: i) maximizar a carga prioritária restabelecida, com o maior restabelecimento de carga total e, o mínimo número de chaveamentos possíveis, ou; ii) procurar soluções com um determinado número de chaveamentos, com o maior restabelecimento de carga prioritária e, o maior restabelecimento de carga total possíveis. A viabilidade do método proposto é documentada mediante a aplicação do programa na simulação de casos de restabelecimento em três sistemas de distribuição.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:28:37Z : No. of bitstreams: 1 264053.pdf: 22432805 bytes, checksum: b373310f427609a9d0bb80e30271032d (MD5)