Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:25:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284769.pdf: 982929 bytes, checksum: e6f628e30c0f2078abcef6ba2c4f3d36 (MD5) / Com o objetivo de se obter filmes finos do óxido de cobre (Cu2O) com comportamento ferromagnético a temperatura ambiente, este trabalho se concentrou na investigação das propriedades de filmes finos de Cu2O dopados com Co. Os filmes foram obtidos através da técnica de eletrodeposição, com o emprego de um eletrólito contendo 0,4 M CuSO4 (sulfato de cobre), 3,0 M C3H6O3 (ácido lático) e 0,004-0,016 M CoSO4 (sulfato de cobalto). Hidróxido de sódio numa concentração de 5,0 M foi adicionado ao eletrólito para se obter um valor de pH igual a 10. O substrato utilizado foi silício do tipo n (100), e a deposição foi realizada a temperatura ambiente aplicando um potencial constante de -0,5 V vs. SCE. A caracterização foi conduzida através de difratometria de raios X, espectroscopia óptica, microscopia eletrônica de transmissão e medidas de magnetometria utilizando um magnetômetro de amostra vibrante (MAV), um SQUID (superconducting quantum interference devices) e uma balança de Faraday. Os resultados obtidos por difratometria de raios X mostraram que os filmes finos de Cu2O eletrodepositados apresentam uma orientação preferencial na direção (200), seguindo a do substrato, e somente picos referentes ao substrato e ao Cu2O foram encontrados. Além disso, o parâmetro de rede apresenta uma dependência sutil com a quantidade de íons Co2+ incorporados. Foi também verificado que esta incorporação leva a um aumento da energia de gap do Cu2O, alcançado o valor de 2,27 eV. A caracterização magnética revelou que estes filmes apresentam comportamento ferromagnético, com temperatura de Curie de aproximadamente 555 K. Análise realizada por microscopia eletrônica de transmissão indicou a não existência de partículas de segunda fase, que poderiam ser as responsáveis por este sinal. Através destes resultados comprovamos que os filmes finos de Cu2O obtidos neste trabalho apresentam uma dopagem com átomos de Co e se caracterizam como um semicondutor ferromagnético diluído com comportamento ferromagnético a temperatura ambiente, alcançando assim o objetivo central deste trabalho.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis. 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281188.pdf: 11581280 bytes, checksum: 41bf6b263033b4d80724db1cb9f1faf6 (MD5) / Este documento apresenta um estudo teórico e experimental de uma estratégia de controle para a conexão em paralelo de inversores de tensão (VSI) monofásicos e trifásicos, tendo em vista a aplicação em UPS. Cada inversor que compõe o paralelismo é formado por um conversor CC-CA com filtro LC de saída. O sistema de controle de cada inversor é composto por duas malhas principais. A primeira (controle do paralelismo) utiliza a realimentação da corrente no indutor do filtro de saída para modificar a tensão de entrada deste mesmo filtro e, assim, controlar o fluxo de potência de cada um dos inversores para a carga. Adicionalmente, a segunda malha (controle de tensão) realiza o controle da tensão de saída do filtro LC, que coincide com a tensão de saída dos VSI. Devido ao fato de apenas variáveis internas serem empregadas para realizar o controle de cada inversor, tais conversores tem funcionamento independente uns dos outros. Além disso, a conexão (ou desconexão) dos inversores é feita diretamente em paralelo, sem impedância de conexão, podendo ocorrer em qualquer ponto de operação do sistema. A estratégia de controle empregada garante a divisão adequada da corrente de carga entre os inversores, além de evitar a circulação de corrente entre eles, seja em regime transitório ou permanente. A estratégia de controle foi comprovada experimentalmente no paralelismo de 3 VSI monofásicos de 5 kVA, utilizando controle analógico, e no paralelismo de 2 VSI trifásicos de 5 kVA, empregando controle digital e em base aß0 / This work presents a theoretical and experimental study of a control strategy for a parallel operation of single-phase and three-phase voltage source inverters (VSI), to be applied to UPS. Each inverter that takes part in the parallelism is composed of a CC-AC converter with an output LC filter. The control system of each inverter consists of two main loops. The first (parallelism control) employs the feedback of the inductor current from output filter to modify the input voltage of the same filter and, therefore, to control the power flow of each inverter to the load. Additionally, the second loop (voltage control) is responsible for controlling the output voltage of the LC filter, which coincides with the output voltage of the VSI. Due to the fact that only internal variables are employed to control each inverter, such converters operate independently from each other. Furthermore, the connection (or disconnection) of inverters into parallel arrangement is done directly, without connection impedance, and it can occur at any operation point of the system. The proposed control strategy ensures the proper sharing of the load current and avoids current circulation among the inverters during transient and steady-state. The control strategy was verified experimentally in two versions: the first one demonstrates the parallel operation of three 5 kVA single-phase VSI, using an analog control, and the second one demonstrates the parallel operation of two 5 kVA three-phase VSI, employing digital control in aß0 coordinates.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 288641.pdf: 1276307 bytes, checksum: 347fc9edb622b79f005b58e0092dc007 (MD5) / Este trabalho descreve uma metodologia para resolver o problema de alocação ótima de equipamentos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) em sistemas de potência considerando otimização multiobjetivo. Dois critérios são utilizados: o técnico e o econômico. O critério econômico é expresso através do custo do equipamento em US$/kVAr. Para representar o critério técnico, duas diferentes funções são consideradas: mínimo desvio quadrático das tensões em relação aos valores nomnais e a máxima transferência de potência entre áreas. Um Algoritmo Genético Multiobjetivo (AGMO) é desenvolvido para gerar o conjunto de soluções de Pareto do problema e assim garantir a otimização simultânea de ambos os critérios. A factibilidade das soluções é garantida através de um programa de fluxo de potência ótimo (FPO). Desta forma, as soluções operativas associadas aos locais ótimos de inserção dos equipamentos FACTS respeitam as restrições físicas e operacionais da rede elétrica e dos próprios equipamentos Dois equipamentos são considerados: o compensador estático de reativos (SVC) e o compensador série variável (TCSC). A questão da diversidade das soluções na fronteira de Pareto é trabalhada através da técnica de fitness sharing. São analisados testes com o sistema de 30 barras do IEEE, com um sistema Inglês contendo 40 barras e com um equivalente do sistema Sul brasileiro contendo 182 barras.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279942.pdf: 1890291 bytes, checksum: 293eb2e3915522078ac3a6bc391d30d6 (MD5) / A elaboração de um sistema para simulação computacional de problemas de eletromagnetismo em altas frequências é abordada neste trabalho. O sistema desenvolvido associa o software NX I-deas (pré-processamento/pós-processamento) e um processador numérico baseado no método dos elementos finitos no domínio do tempo. Os procedimentos envolvidos na obtenção, a partir das equações de Maxwell, da equação diferencial que modela o problema de propagação de ondas e o desenvolvimento desse modelo até o nível de implementação computacional são descritos. Para a discretização temporal, foi empregado o método de Newmark, que leva a um esquema incondicionalmente estável. Técnicas relacionadas ao desempenho computacional, empregadas na implementação do programa, são apresentadas e analisadas de forma sucinta. A validação do programa desenvolvido foi realizada através de simulações de problemas de cavidades ressonantes, sendo os resultados obtidos através das simulações comparados a resultados calculados analiticamente ou extraídos de outros trabalhos científicos. O sistema desenvolvido foi capaz de fornecer resultados com uma boa precisão com baixos custos computacionais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282758.pdf: 7911722 bytes, checksum: f3270730c76bfeb2547b67bef4f25fc1 (MD5) / Os conversores CC-CC utilizados em aplicações com tensão de entrada ou de saída elevadas tipicamente demandam transistores para tensões elevadas, causando maiores perdas de comutação. A identificação dessa demanda motivou a pesquisa em topologias de três níveis com grampeamento ativo. Nesse contexto, este trabalho apresenta estudos de conversores CC-CC com novos grampeamentos ativos de três níveis do tipo buck e do tipo boost, operando com comutação ZVS, frequeência constante e modulação PWM. Conforme apresentado de forma analítica e experimental, são alcançados maior rendimento e redução de tensão máxima aplicada aos interruptores. Essas topologias são apropriadas para conversores que requerem maior tensão de entrada ou tensão de saída.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 283294.pdf: 7132578 bytes, checksum: 28c53356b12b2aacad2a496c83a5976e (MD5) / A expansão industrial e tecnológica cresce rapidamente o que requer uma expansão de métodos de conversão de energia eficientes, baratos e ambientalmente seguros. Fortes evidências apresentam os polímeros orgânicos como materiais promissores na aplicação como condutores e em dispositivos emissores de luz. Inúmeras são as pesquisas realizadas no sentido de desenvolver e fabricar materiais poliméricos com propriedades mecânicas e eletroluminescentes controladas. Neste contexto, a Mecânica Quântica tem se apresentado como uma ferramenta indispensável nessa área. Neste trabalho filmes finos de polímeros dopados com Telureto de cádmio foram produzidos através da incorporação de nanopartículas de CdTe, de diferentes concentrações, em uma matriz polimérica de álcool polivinil. O material resultante foi caracterizado por espectroscopia na região do UV visível, microscopia de força atômica (AFM), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA). Esses filmes foram colocados entre placas de vidro condutoras transparentes, para montagem de um dispositivo fotovoltaico e caracterizados através de curva corrente - tensão, espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível (UV-Vís).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:07:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285891.pdf: 4242095 bytes, checksum: 241fc37637020bc16e658f053827da70 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de concentração de dados de sistemas de medição fasorial sincronizada, de arquitetura descentralizada, contemplando dois níveis hierárquicos entre Concentradores de Dados Fasoriais (Phasor Data Concentrator PDC), com objetivo de aumentar a escalabilidade do sistema em termos de processamento e comunicação. Em primeiro lugar são determinados os aspectos conceituais do desenvolvimento do Sistema de Concentração de Dados Fasoriais (Phasor Data Concentrator System PDCS) proposto neste trabalho. São apresentadas as considerações sobre arquiteturas de aquisição de dados e arranjos entre equipamentos, bem como são descritas as lógicas de operação do sistema e forma de comunicação entre os equipamentos com funcionalidade de PDC. Em um segundo momento, apresenta-se o projeto de software implementado, cujo desenvolvimento baseia-se no paradigma da Modelagem Orientada a Objetos (MOO). São apresentadas classes desenvolvidas para representar equipamentos e processos relativos à operação do PDCS, visando permitir a comunicação entre PDCs. Foram implementados protótipos de PDCS utilizando-se como plataforma de testes a estrutura do protótipo de Sistema de Medição Fasorial Sincronizada do Projeto MedFasee. Os resultados obtidos mostram o correto funcionamento do sistema, apresentando seu comportamento frente às perdas de dados nos canais de comunicação, mudanças de topologia da rede de medição e disponibilização de dados via interface de tempo real e base de dados histórica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:43:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276694.pdf: 18803143 bytes, checksum: ad1460bc850db0ce1d4d0ede32c266ab (MD5) / O estado da arte em eletrônica, direciona os estudos para o desenvolvimento de técnicas de nanofabricação de dispositivos, sistemas e nanoestruturas eletrônicas. Assim sendo, Neste trabalho temos exposto o estudo da eletrodeposição de tetrafluoroborato em substrato de ouro por intermédio de um protótipo de AFM/STM. Construído e desenvolvido para atender as necessidades de caracterização desse estudo. Sendo que, como eletrólito usou-se o líquido iônico a temperatura ambiente (LI) tetrafluoroborato de 1-metil-3-butilimidazólio. Tal estudo contribui para o entendimento do processo de eletrodeposição via LI assitido com AFM/STM. Sendo um promissor método de nanofabricação de dispositivos eletrônicos, dopagem local, ou em processos secundários da fabricação de circuitos integrados. O desenvolvimento de um protótipo de AFM/STM, ferramenta crucial para quem deseja trabalhar em nanoescala e nanomanipulação, aparece no entendimento do controle das variáveis do sistema, sendo imprescindível para o domínio em tal nível de averiguação e enriquecedor para o entendimento em nanotecnologia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T13:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Nos últimos anos, as eficiências de conversão de energia e na durabilidade das células solares têm melhorado rapidamente por esforços de muitos pesquisadores. Ainda não é suficientemente compreendido o transporte de elétrons ou lacunas nas interfaces existentes em células solares orgânicas, sendo um importante fator para melhorar o desempenho da célula. A técnica de auto organização (self assembled) Layer-by-Layer (LBL) provou ser um método simples para combinar nanopartículas de semicondutores com diferentes materiais orgânicos, a fim de construir um filme fino homogêneo. Essa técnica facilita o acúmulo de estruturas de multicamadas com diferentes materiais, o que é especialmente vantajoso para a fabricação de dispositivos eletrônicos. Uma alternativa que surge com baixo custo, alta eficiência e sem geração de poluentes são elementos semicondutores II-VI. Sua maioria apresenta band gap direto com alta absorção e alto coeficiente de emissão. Este trabalho estuda a síntese de nanopartículas de ZnS e ZnS:Mn2+ e caracteriza as nanopartículas através de técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FESEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia na região do UV visível, calorimetria exploratória diferencial (DSC). Então de posse das nanopartículas construir e estudar dispositivos com multicamadas caracterizando-os por técnica de Layer-by-Layer (LBL) utilizando as partículas de ZnS e ZnS:Mn2+ e caracterizar o dispositivo através de curva corrente - tensão, espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível (UV-Vís) e microscopia de força atômica (AFM).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:39:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299784.pdf: 5339607 bytes, checksum: 16973c0b19249c488758e2cdf6fae4e2 (MD5) / Neste trabalho são propostos cinco novos conversores CC-CC isolados em alta frequência do tipo push-pull, dentre os quais se tem uma estrutura monofásica e quatro estruturas trifásicas. Os conversores propostos preservam as características dos conversores clássicos do tipo push-pull como: o fluxo magnético no transformador varia em dois quadrantes, o número reduzido de semicondutores, e a facilidade no acionamento dos interruptores visto que não há necessidade de circuito de comando isolado. O conversor monofásico tem como característica principal a operação em toda a faixa de razão cíclica (0 a 100%). Este circuito é obtido a partir do conversor CC-CC push-pull com duplo indutor, onde os indutores de filtragem são substituídos por transformadores flybacks (princípio do conversor de Weinberg). Por outro lado, os conversores trifásicos são derivados a partir dos conversores clássicos do tipo push-pull e proporcionam características como: redução do volume dos filtros, distribuição dos esforços de corrente no circuito, e maior capacidade de dissipação térmica. Os conversores propostos são estudados qualitativa e quantitativamente em regime permanente ao longo de cinco capítulos, sendo apresentado o princípio de funcionamento nos modos de condução contínua e descontínua (MCC, MCD), o ganho estático do conversor para ambos os modos, e as expressões matemáticas para o dimensionamento dos dispositivos de potência no MCC. A análise da operação do conversor considerando as não idealidades do transformador (indutâncias de magnetização e dispersão) em alguns casos também é apresentada. Resultados de simulação são utilizados para validar o estudo teórico idealizado. Para cada conversor proposto é apresentado um exemplo simplificado de projeto, o qual é utilizado na construção do respectivo protótipo de laboratório. Os resultados experimentais obtidos dos protótipos são utilizados para a validação do funcionamento dos conversores propostos. Finalmente, as principais conclusões do trabalho são apresentadas.