Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:39:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231728.pdf: 4234433 bytes, checksum: 145e6275da486b7c04c3fcedff9bb361 (MD5) / A crescente inserção de tecnologia eletroeletrônica em estabelecimentos assistenciais de saúde (EAS), seja como equipamentos terapêuticos, de diagnóstico ou até mesmo suporte vital, tem sido vista como a grande responsável pelo aumento dos níveis de energia eletromagnética emitidos ao ambiente hospitalar. Dessa forma, quando a energia eletromagnética presente no ambiente atinge um determinado nível crítico, fica estabelecida uma situação que é propícia para o aparecimento de dois fenômenos indesejados: a interferência eletromagnética (EMI) em equipamentos médicos e os riscos biológicos (RBL) em seres vivos. Assim, uma importante ferramenta para promover a compatibilidade eletromagnética e evitar o aparecimento destes fenômenos é o conhecimento características eletromagnéticas presentes nestes ambientes. O objetivo deste trabalho é justamente diagnosticar o comportamento eletromagnético estabelecido em ambientes de grande inserção tecnológica como, por exemplo, o encontrado em centros cirúrgicos, através de uma série de medições in loco das grandezas eletromagnéticas envolvidas nestes meios (campos elétricos, campos magnéticos, ruídos conduzidos). Com base nestas medidas é realizada uma avaliação crítica de modo a comparar a situação estabelecida nos EAS e os níveis limites de segurança preconizados por organismos competentes, tanto para EMI quanto para RBL. Como resultado desta análise, começa a existir um maior discernimento quanto a real situação do ambiente eletromagnético encontrado em EAS nacionais, e assim, permite a definição de diretrizes mais eficientes para implementação de programas de gestão tecnológica que são direcionados para a verdadeira necessidade destes hospitais. The increased use of electroelectronic technologies within health care facilities (HCF) such as therapeutic, diagnostic or even life support equipments, has been seen as the great responsible for the improvement of electromagnetic energy emitted to the clinical environment. In such circumstances, when the electromagnetic energy present in the environment reaches a certain critical level, it's established a dangerous situation where two undesirable phenomenons can take place, both electromagnetic interference (EMI) in medical equipments and biological risks (RBL) in living beings. Thus, the knowledge of electromagnetic characteristics shown by these environments can represent an important tool in order to promote electromagnetic compatibility and avoid the appearance of undesirable phenomenon. Therefore, this work aims to diagnose the electromagnetic profile established in critical areas, such as operating rooms, through a number of in loco measurement concerning electromagnetic quantities presented by this environment (electric field, magnetic field, conducted noise). Moreover, a critical evaluation is performed in order to compare the established situation within HCF and the safety levels prescribed by regulatory organizations regarding EMI as well as RBL. As a result of this assessment, a better understanding about the real situation concerning the electromagnetic environment in HCF can be achieved, allowing clinical engineers to define better directives in order to implement a management program which is adequate to the real need of these hospitals.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:45:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241201.pdf: 4936153 bytes, checksum: 60ae53b50f60353fa0398f3b9fd82d81 (MD5) / Este trabalho introduz uma nova célula de comutação formada por dois diodos, dois interruptores comandados, dois indutores e um capacitor. Conectada adequadamente aos terminais de uma fonte de tensão (entrada) e de uma carga, as três principais topologias dos conversores CC-CC básicos não-isolados são concebidas: buck, boost e buck-boost. A célula de comutação proposta, juntamente com uma modulação apropriada dos dois interruptores, atribui aos conversores duas características muito importantes: em nenhum instante a tensão sobre cada interruptor atinge o maior valor envolvido na conversão (entrada no buck e saída no boost) ou a soma das tensões de entrada e saída (buck-boost), e o ganho estático varia com o quadrado da razão cíclica, tornando-os atrativos em ganhos altos, especialmente o conversor boost. Além disso, o fato de haver dois interruptores acrescenta aos conversores um grau de liberdade a mais em relação às topologias convencionais, representado pelo parâmetro a. Para cada conversor foi realizada uma análise teórica detalhada, incluindo etapas de operação, ganho estático ideal, principais formas de onda, ondulação de corrente nos indutores e de tensão nos capacitores, bem como a característica externa, matemática e graficamente. Os três conversores foram montados e as principais formas de onda adquiridas a fim de validar a teoria apresentada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231734.pdf: 878043 bytes, checksum: 4e0294458f76f1e2f84fd8cd9666ca28 (MD5) / Este trabalho apresenta uma estratégia de controle para o motor de indução trifásico via abordagem LMI. O projeto faz uso de um modelo comutado do motor de indução que é obtido considerando o acionamento do motor através de um inversor de tensão. O objetivo que se deseja alcançar é projetar leis de controle para comandar as chaves do inversor, de forma a garantir estabilidade e desempenho do motor. Para isso, usaremos uma metodologia que consiste em descrever as condições do problema como Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs). O ponto de partida do projeto é baseado na teoria de Lyapunov para estabilidade de sistemas. Inicialmente, é apresentado a modelagem do motor de indução, bem como, comentários sobre o acionamento via inversor de tensão. Na seqüência do trabalho se define LMI e suas principais propriedades e ainda são apresentados alguns exemplos de aplicação de LMIs na busca de soluções de problemas simples. Ao final, é realizado o projeto de controle para o motor de indução trifásico e os resultados atingidos são apresentados. This work presents a strategy of control for the three-phase induction motor based on LMI. The design uses a switched model of induction motor which is obtained considering the feeding of the motor through a three-phase voltage inverter. The target to be reached is to design control laws for controlling the switches of the inverter, in order to guarantee stability and performance of the motor. To do that, we will use a methodology which consists in describing the conditions of the problem as Linear Matrix Inequalities (LMIs). The beginning of the design is based on the Lyapunov's theory for the stability of systems. Initially, the modeling of the induction motor is presented, as well as, commentaries about the feeding of the motor by voltage inverter. After that, it is defined LMI and its main properties and also is developed some examples of application of LMIs to solve simple problems. At the end, it is accomplished the design of control for the three-phase induction motor and the results reached are presented.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244296.pdf: 635316 bytes, checksum: 0f00504d9a1fb149f3556a6e9cb5e254 (MD5) / A alocação ótima de gás de injeção busca taxas de injeção para poços de petróleo operados por gas-lift que otimize uma função objetivo, normalmente que maximize o lucro, em um campo de petróleo. Apesar do grande interesse nesta classe de problemas, a maioria dos trabalhos nesta área não os trata adequadamente, produzindo soluções sub-ótimas e não considerando explicitamente decisões discretas de ativação e desativação dos poços. Neste trabalho buscamos obter taxas ótimas de injeção de gás considerando restrições de capacidade máxima de gás disponível e restrições de precedência de ativação dos poços. Como a curva de performance do poço, que caracteriza sua resposta, é não-linear, aplicamos a ela um procedimento de linearização por partes. Então utilizamos programação linear inteira mista, que possui um grande ferramental teórico e algorítmico. Este problema pertence a classe NP-Difícil, então apresentamos um procedimento para obtenção de cortes que acelera a busca da resposta ótima. Experimentos computacionais mostraram que estes cortes podem reduzir o número de iterações do algoritmo de otimização. A programação inteira mista também nos garante que a solução ótima global seja obtida, e permite uma medida da qualidade da solução pelos limites primal-dual, caso a execução do algoritmo seja interrompida. Desenvolvemos também uma interface de otimização para o usuário, que permite que ele especifique uma instância de um problema de alocação de gás de injeção e obtenha a solução ótima, sem que para isto ele necessite conhecer detalhes do modelo e do algoritmo de resolução do problema. Optimum lift-gas allocation searches gas injection rates for wells in gas-lifted oil fields that optimizes an objective, generally profit. Despite the long interest, most of the literature lack rigor, producing sub-optimal solutions and not treating explicitly discrete decisions and well activation and deactivation. In this work, we present a formulation for optimum lift-gas allocation with maximum available gas and activation precedence constraints. We use mixed integer linear programming with piecewise linearization of the well performance curves, because of its great theoretical and algorithmic possibilities. This problem belongs to the NP-Hard class, thus we propose a procedure to obtain cutting planes that accelerates the search for the optimum allocation. Computational experiments showed that these cuts can reduce the number of algorithmic iterations. Mixed integer programming also produces globally optimum solutions and gives a measure of the solution quality by the primal-dual bounds, in case of the algorithmic execution is interrupted. We also have developed an optimization interface that allows the user to specify an instance of the lift-gas allocation problem and obtain its solution, without necessarily knowing details of the model and the resolution algorithm.

Dissertação [mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:17:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234070.pdf: 4972402 bytes, checksum: bd3df53af0783a7c6f0b6aa8c62fb5e5 (MD5) / O presente trabalho consiste no estudo, simulação e análise de sistemas MIMO-OFDM aplicados na radiodifusão de televisão digital terrestre. Foram analisados os desempenhos de códigos de bloco espaço-temporais em utilização conjunta com a técnica OFDM. Foram também analisadas as técnicas de processamento de diversidade baseadas no esquema Alamouti, usando duas antenas de transmissão e uma na recepção. Modelos computacionais foram construídos, implementando os códigos de bloco espaço-tempo (STBC) e espaço-freqüência (SFBC), usando o esquema Alamouti, sobre a estrutura de transmissão do sistema europeu de TV digital, o DVB-T. A partir dos modelos computacionais implementados, foi feita uma análise comparativa de desempenho dos esquemas que incorporam diversidade ao DVB-T em relação ao esquema DVB-T original, isto é, sem diversidade. Os resultados mostraram uma maior eficiência das técnicas de diversidade MIMO sobre o esquema de transmissão sem diversidade. Outra análise comparativa de desempenho foi realizada entre o modelo com codificação de canal LDPC e esquema STBC, proposta pelo o Projeto MI-SBTVD, e os modelos com diversidade implementados neste trabalho, fundamentados na codificação convolucional, empregada no sistema DVB-T. Foi comprovada a superioridade de desempenho dos sistemas de transmissão que empregam o LDPC, sobre os que utilizam a codificação de canal convolucional. A técnica STBC obteve melhores resultados para recepções com baixos desvios Doppler e menor sensibilidade à seletividade em freqüência do canal. O SFBC obteve melhor desempenho para desvios maiores, e maior sensibilidade à seletividade. The present work consists on the study, simulation and analysis of MIMO-OFDM systems applied to terrestrial digital television broadcasting. The performance of space-time block codes utilized with OFDM technical has been analyzed. The diversity processing techniques based on Alamouti scheme using two transmission antennas and one at the reception were analyzed. Computational models have been constructed, implementing the space-time block codes (STBC) and space-frequency (SFBC) using the Alamouti scheme based on the transmission structure of the European digital TV system, the DVB-T. From the implemented computational models, a comparative performance analysis was made among the diversity schemes incorporated to DVB-T and the original DVB-T scheme, with no diversity. The results demonstrated a greater efficiency of the diversity MIMO techniques over the no diversity transmission scheme. It has been done another comparative analysis among the model with LDPC channel coding and STBC scheme, proposed to the MI-SBTVD Project, and the diversity models implemented before, based on the convolutional encoding scheme used in DVB-T system. The performance superiority of the transmission systems that uses LDPC coding, over the systems that applies convolutional channel coding has been observed. The STBC technique obtained better reception results for lower Doppler spreads and low sensibility to the channel frequency selectivity. The SFBC scheme presented better performance for bigger Doppler spreads and high sensibility to the channel frequency selectivity.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241499.pdf: 1079760 bytes, checksum: 376b1302ca0a4c1dbba651dbc998eca5 (MD5) / À medida em que pessoas e organizações se tornam cada vez mais dependentes de aplicações ligadas em rede, a disponibilidade da Internet se torna um aspecto importante. Diversos estudos demonstram que a Internet está sujeita a várias fontes de indisponibilidade, incluindo algumas limitações dos protocolos usados na sua camada de roteamento. Com base nessas observações, alguns pesquisadores propuseram o uso de overlays de roteamento como uma solução para melhorar a disponibilidade da rede. Estes overlays são redes lógicas que usam roteamento na camada de aplicação para encaminhar pacotes através de nós intermediários com o objetivo de contornar falhas em rotas. Entretanto, os overlays de roteamento existentes praticamente ignoram ameaças de segurança, o que os torna vulneráveis a atividades maliciosas que visam perturbar as comunicações na rede. Esta tese introduz um arquitetura de rede overlay tolerante a intrusões (ROTI). A ROTI é o primeiro overlay de roteamento que permite a comunicação de nós mesmo na presença de faltas e intrusões na rede. A arquitetura é composta por um novo protocolo de roteamento e mecanismos de encaminhamento de pacotes, detecção de falhas e recuperação de faltas, que juntos fornecem um serviço de comunicação tolerante a intrusões. É introduzido também um mecanismo inovador de recuperação de faltas baseado na reconfiguração da topologia da rede, que é uma de nossas principais contribuições. A solução é avaliada analiticamente, através de uma análise qualitativa da segurança oferecida e de uma análise de confiabilidade baseada em grafos que permite determinar o grau de tolerância a faltas e intrusões de um overlay, e também experimentalmente, através de um modelo de simulação. Os resultados obtidos demonstram que a ROTI consegue atingir seus objetivos de modo bastante eficiente, lidando com faltas e intrusões sem afetar significativamente o desempenho da rede.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:48:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238944.pdf: 20622091 bytes, checksum: a7e03bad9a9445e6fe4c433e72926e07 (MD5) / Este trabalho apresenta um novo conversor CC-CC, elevador de tensão, com isolamento em alta freqüência, em malha fechada, controlado por valores médios instantâneos de corrente. O referido conversor foi desenvolvido para aplicações industriais que apresentam tensão de entrada contínua e menor que a tensão de saída desejada, como também para aplicações alimentadas por baterias, células a combustível e painéis de células fotovoltaicas. Este novo conversor apresenta como principais características: reduzida ondulação de corrente drenada da fonte, isolamento em alta freqüência, reduzida ondulação da tensão, pois o capacitor é projetado para freqüência igual a três vezes a freqüência de comutação, somente três interruptores ativos conectados à mesma referência (o que é uma das suas principais vantagens). Por meio da modulação adotada o conversor apresenta duas regiões distintas de operação. Esta tese apresenta, ainda, a modelagem por valores médios instantâneos e uma estratégia de controle da corrente de entrada e da tensão de saída, bem como o equacionamento completo do conversor e os resultados experimentais para um protótipo de 6,2 kW e outro de 3,4 kW. This paper presents a new three-phase step-up DC-DC converter with a high-frequency isolation transformer in an average current-mode controlled closed loop. This converter was developed for industrial applications where the dc input voltage is lower than the output voltage, for instance in installations fed by battery units, photovoltaic arrays or fuel cell systems. The converter's main characteristics are: reduced input ripple current, step-up voltage, high frequency isolating transformer, reduced output voltage ripple due to three pulsed output current and the presence of only three active switches connected at the same reference, this being a main advantage of this converter. By means of a specific switch modulation, the converter allows two operational regions. An average current-mode control strategy is applied to both input current and output voltage regulation. Theoretical expressions and experimental results are presented for both 6.2 kW and 3.4kW prototypes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234083.pdf: 4014648 bytes, checksum: ca9aba14dc03d197a335d5be935d9af1 (MD5) / Esta dissertação apresenta um estudo da aplicação da Transformada de Walsh-Hadamard (WHT) em diferentes sistemas OFDM. Os sistemas avaliados envolvem a transmissão sem fio entre uma antena transmissora e uma receptora (sistema SISO), e duas antenas transmissoras e uma receptora (sistema MISO Alamouti). A WHT espalha o sinal de informação antes de ser modulado no sistema OFDM. Conseqüentemente, os efeitos de desvanecimento provocados pelos canais correspondentes a cada subportadora OFDM também são espalhados, resultando em uma condição de desvanecimento médio destes canais. Isto leva a um aumento da robustez dos canais das subportadoras que mais sofreram com a transmissão puramente OFDM, mas degrada a condição de desvanecimento das mais robustas. Para verificar esta característica da WHT e o ganho de desempenho que ela possa impactar ao sistema OFDM, foram realizadas simulações com sistemas OFDM com e sem o uso da WHT. Assim, foi possível avaliar o desempenho desta técnica nos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234339.pdf: 1611971 bytes, checksum: 2a048bf5b3b720f9e4b9b21fd3ae4c61 (MD5) / O presente trabalho de dissertação aborda o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o diagnóstico de Descargas Parciais (DP) que ocorrem em Subestações Isoladas à Gás (GIS), em especial ao gás hexafluoreto de enxofre (SF6). Esta ferramenta computacional é baseada nas Redes Neurais Artificiais (RNA), com arquitetura do tipo Multi-Camadas (MLP). O objetivo da ferramenta é fornecer a causa para a ocorrência da Descarga Parcial que é capturada pelo sistema de monitoramento através da emissão de altíssimas freqüências (UHF), dando suporte ao operador para melhores procedimentos em relação à GIS. Para a validação da ferramenta foram utilizados dados gerados a partir do catálogo do sistema de monitoramento instalado na SE Machadinho, pertencente à ELETROSUL. Esse diagnóstico é de grande valia para a manutenção preditiva de uma GIS, pois indica a atividade da DP que dependendo da intensidade e das características destas descargas degradam as características de isolação elétrica do gás SF6. Assim, a equipe de manutenção responsável pela GIS, com a utilização das informações deste diagnóstico, pode atuar de forma mais eficaz nesta subestação. This master#s thesis research results in the development of a computational tool for Partial Discharge (PD) diagnosis taking place at Gas Insulated Substation (GIS), especially with sulphur hexafluoride (SF6). This computational tool is based on an Artificial Neural Network (ANN), with a Multi-Layer Perceptron (MLP) architecture. The target of this tool is to give the cause of occurrence of Partial Discharge captured by system monitoring through emission of ultra high frequency (UHF) signals, giving support to the operator for better procedures about GIS. The tool is validated with data generated from the catalog of a monitoring system installed at Machadinho Substation, owned by the Transmission Company of Electric Energy ELETROSUL. This diagnostic is of great value for GIS preventive maintenance because of given PD activity. Depending on the discharge intensity and characteristic it can destroy the electric isolation of the SF6 gas. With this diagnostic, the responsible maintenance team can work more effectively at this substation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326074.pdf: 5661706 bytes, checksum: 2962f41b6de615c76b62c240edfcb2cc (MD5) Previous issue date: 2013 / Os estudos tradicionais de coordenação de isolamento fazem uso de metodologias determinísticas e probabilísticas, considerando apenas a amplitude das sobretensões no domínio do tempo. Na presente dissertação, aplica-se uma metodologia proposta recentemente para coordenação de isolamento, fazendo uso da teoria da densidade espectral de energia. Esta nova abordagem quantifica a energia das sobretensões transitórias no domínio da frequência, associando amplitude, espectro de frequências e a participação (duração) destas no sinal, e pode ser aplicada a qualquer equipamento de uma subestação. Esta nova metodologia define uma grandeza adimensional, denominada fator de severidade no domínio da frequência (FSDF), que permite avaliar os resultados dos estudos frente aos ensaios de suportabilidade realizados em fábrica. Simulações de descargas atmosféricas em um sistema real são utilizadas para avaliar os resultados dessa nova metodologia, sob o ponto de vista de transitórios de frente rápida oriundos destes surtos. Nas simulações, visando avaliar a contribuição dos modelos computacionais, faz-se uso de dois tipos de modelagem, uma mais simplificada, que não considera todas as informações necessárias para reproduzir os efeitos físicos do fenômeno, e uma modelagem mais detalhada, com uma reprodução mais fidedigna dos parâmetros físicos, no caso de transformadores baseada em medições de resposta em frequência. Os resultados das simulações para cada tipo de modelagem, considerando a abordagem clássica de coordenação de isolamento e a recente metodologia, são comparados em termos de suas margens de segurança em relação ao nível de isolamento especificado para o transformador. Do ponto de vista da nova metodologia, os resultados de algumas simulações demonstram que os ensaios padronizados realizados em fábrica não garantem a suportabilidade do transformador para alguns eventos transitórios, em determinadas faixas de frequência, que podem ocorrer quando da sua conexão ao sistema elétrico. A importância do uso dessa nova metodologia se confirma ao final desse trabalho com as avaliações dos resultados obtidos.<br> / Abstract : Traditionally, studies for insulation coordination apply probabilistic and deterministic methods considering only the amplitude of overvoltages in the time domain. In this work, a recently proposed methodology for insulation coordination, based on the theory of energy spectral density, is applied. This new approach quantifies the energy of transient overvoltages in the frequency domain taking into account their magnitude, frequency spectrum and participation (duration) of those in signal, and can be applied to any substation apparatus. This new methodology defines a dimensionless quantity, called frequency domain severity factor (FDSF), which allows evaluating the results of studies against withstand capability tests carried out in factory. Lightning surges simulations, for a real system, are used to evaluate the results of this new methodology, from the point of view of fast front transients. In order to evaluate how the models affect the simulation results, two types of modeling are tested: simplified modeling, which does not include all information necessary to reproduce the physical phenomenon, and a more detailed modeling, with more accurate reproduction of the physical parameters, in the case of transformers based on measurements of frequency response. The simulation results for each type of modeling, considering the classic approach of insulation coordination and the new methodology, are compared considering the safety margin that they provide in relation to the insulation specified for the transformer. From the viewpoint of the new methodology, the results of some simulated cases show that standardized tests executed at the transformer factory do not guarantee its supportability, in specific frequency bands, when it faces some events after installation in a real electric system. The importance of the use of this new methodology is confirmed at the end of this work, with the evaluation of the results obtained.