Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:35:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325647.pdf: 1741476 bytes, checksum: 2cfb9b7a5bbc93126e985329148a3580 (MD5) Previous issue date: 2013 / Determinar a elevação de temperatura de um motor de indução trifásico, através de ensaios elétricos, é um dos mais importantes testes para a produção deste motor. A maneira mais usual para a realização deste ensaio é aplicar carga nominal no eixo do motor, o que se torna um grande desafio para fabricantes de máquina de grande porte, pois se deve ter um dinamômetro de potência igual ou superior a potência do motor a ser testado. Devido a este fato, existem métodos alternativos de testes, previstos em normas internacionais, para a determinação da elevação de temperatura de forma indireta. Dentre os métodos utilizados na indústria atual, o Método de elevação de temperatura por dupla frequência se apresenta bastante viável, devido ao fato de não existir a necessidade de um dinamômetro, pois mesmo sem aplicar torque ao eixo do motor diretamente, se consegue obter tensão e corrente r.m.s. nominais para o motor, trabalhando somente com sua característica transistória. Assim, com este método é possível submeter o motor de indução trifásico ao ensaio de elevação de temperatura. Este trabalho faz uma comparação de resultados práticos obtidos em ensaios com carga direta ao eixo com resultados obtidos em ensaios em dupla frequência, analisando a diferença entre estes resultados. Além disto, propõe-se a verificar com auxílio de simulações numéricas, a diferença das perdas do motor quando submetido a ambos os métodos.<br> / Abstract : The experimental determination of the three phase induction motor temperature rise is one of the most important test for the motor production. The usual way to realize this test is to apply rated torque to the motor shaft, which becomes a big challenge for manufacturers of large machines, because it requires a dynamometer with the same, or higher, power than the power of the machine to be tested. As a consequence of this, there are alternative methods, preditected by international standards, to determine the motor temperature rise in an indirect manner. Among the methods used on industries nowadays, the method of dual frequency appears quite viable, since that there is no need for a dynamometer because, even without applying torque directly to the shaft, it is possible to obtain the rated r.m.s. voltage and current at its terminals, working only with the transient characteristics of the induction motor. Thus the dual frequency method is able to submit the induction motor to the temperature rise test. This paper makes a comparison of practical results of testing at full load regarding to the results obtained in dual frequency, analyzing the difference between them and, with assistance of numerical simulations, tries to verify the difference of motor losses when submitted by both methods.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322013.pdf: 1933460 bytes, checksum: 47a22ca6756969c9439efee4d36c54ca (MD5) Previous issue date: 2013 / Com o aumento do interesse na pesquisa em dispositivos eletrônicosinstalados no corpo humano, que se beneficiam de métodos nãoconvencionaisde captação de energia, o estudo e aprimoramento de taismétodos se torna necessário. Um desses métodos é a transferência de energiapor sinais eletromagnéticos de radiofrequência (RF). Tendo isso em vista,este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de temperaturaCMOS alimentado por RF aplicado na medição de temperatura do corpohumano. O sensor recebe energia via um sinal RF emitido por um dispositivoleitor. Uma vez que o sensor armazenou energia suficiente, eleenvia informação sobre a temperatura medida para o leitor. Para executartal função, os seguintes circuitos foram desenvolvidos: retificador, limitadorde tensão, fonte de referência, seletor de modo de operação, regulador detensão, oscilador e dispositivo de modulação de carga. Foi desenvolvidoum sistema que opera com um sinal RF de entrada com potência maior que-10dBm e frequência 900MHz, utilizando a tecnologia de fabricação IBM130nm. O sistema possui consumo de corrente igual a 8,5µA no modo ativoe 4,9µA no modo standby. Além disso, foi implementado um método decalibração do sensor, projetado para obter erro de medição de temperaturamenor que 0,2oC. Nesta dissertação, o projeto e simulação desses blocos sãodetalhados, bem como o teste de alguns blocos que foram fabricados. <br> / Abstract : With the increasing interest in research in biomedical electronic devices,which benefits from non-conventional energy transfer and harvestingmethods, the study and development of such methods becomes necessary.One of those methods is the wireless energy transfer. This work presents thedevelopment of a wirelessly powered CMOS temperature sensor, designedto measure temperatures in the human body temperature range. The sensorreceives energy through an RF signal emmited by a reader device. Once thesensor has enough energy, it sends data about the measured temperature tothe reader. The system was designed to operate with signal levels as low as-10dBm centered at 900MHz. The sensor device is formed by the followingcircuits: rectifier, voltage limiter, reference source, operating mode selector,voltage regulator, oscillator and backscattering device. The system presented8.5µA current comsumption in active mode and 4.9µA in standby mode.The developed sensor contains a calibration method, which was designed toachievemaximumtemperaturemeasurement error of 0.2oC. In this work, thedesign and simulation of these circuits are detailed, as well as the test of someblocks that were fabricated.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324098.pdf: 1634061 bytes, checksum: 906aaa8a48ca9f0ee68afbeb051645f0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Um canal matricial multiplicativo (MMC) é um canal de comunicação em que a entrada X e a saída Y são matrizes relacionadas pela expressão Y = GX, em que G é chamada de matriz de transferência. Esta tese considera MMCs sobre corpos e anéis de cadeia finitos, os quais têm aplicações práticas em codificação de rede. É adotado um enfoque probabilístico, sob a ótica da teoria da informação, de modo que o canal resultante pode ser visto como um canal discreto sem memória caracterizado essencialmente pela distribuição de probabilidade da matriz G. São abordados dois problemas na tese. Primeiramente, considera-se MMCs sobre corpos finitos, em que é assumido que as instâncias da matriz de transferência são desconhecidas tanto do transmissor quanto do receptor (isto é, o cenário não-coerente). Também é assumido que a distribuição de probabilidade da matriz G seja tal que matrizes de mesmo posto são equiprováveis. Esse modelo generaliza alguns dos considerados anteriormente na literatura. Por ser mais flexível, o modelo permite sua aplicação (no contexto de codificação de rede linear) em um maior número de situações práticas. Como contribuição, obtém-se a capacidade do canal como um problema de otimização convexa que pode ser resolvido numericamente de maneira eficiente. Além disso, obtém-se formas fechadas para a capacidade em diversas situações especiais. O segundo problema considera MMCs sobre anéis de cadeia finitos, dos quais corpos finitos são um caso particular. A motivação para tal estudo vem da área codificação de rede na camada física. Desta vez, é assumido as instâncias da matriz de transferência estejam disponíveis ao receptor, mas não ao transmissor (isto é, o cenário coerente). Fora isso, não é exigida nenhuma restrição sobre as estatísticas da matriz G. Nesse caso, é obtida uma forma fechada para a capacidade do canal e é proposto um esquema de codificação capaz de atingir a capacidade com complexidade de tempo polinomial.<br> / Abstract : A multiplicative matrix channel (MMC) is a communication channel in which the input X and the output Y are matrices related by the law Y = GX, where G is called the transfer matrix. This thesis considers MMCs over finite fields and chain rings, which have practical applications in network coding. A probabilistic approach is adopted, in the light of information theory, so that the resulting channel can be seen as a discrete memoryless channel which is essentially determined by the probability distribution of G. Two problems are examined in this thesis. First, MMCs over finite fields are considered, where it is assumed that the instances of the transfer matrix are unknown to both the transmitter and receiver (this is known as the non-coherent scenario). It is also assumed that the probability distribution of G is such that matrices with the same rank are equiprobable. This model generalizes some previously considered in the literature. Since it is more flexible, the model allows its application (in the context of linear network coding) in a larger number of practical situations. As a contribution, the channel capacity is obtained as the solution of a convex optimization problem which can be efficiently solved by numerical methods. Furthermore, closed-form expressions for the capacity are obtained for several special situations. The second problem considers MMCs over finite chain rings, of which finite fields are special cases. The motivation for such comes from physical-layer network coding. This time, it is assumed that the instances of the transfer matrix are available to the receivers, but not to the transmitter (this is known as the coherent scenario). Apart from that, no restrictions on the statistics of G are imposed. In this case, a closed-form expression for the channel capacity is obtained, and a polynomial time capacity-achieving coding scheme is proposed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T12:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269438.pdf: 5230317 bytes, checksum: 16e34335f88d84472c800afef4ed3082 (MD5) / presente trabalho estudou-se uma UPS de longa autonomia, utilizando Célula a Combustível, em substituição a baterias recarregáveis normalmente empregadas nessas aplicações. Um conversor de interligação entre a Célula e a UPS foi projetado, simulado e implementado, trazendo como variáveis controladas a tensão de saída e a corrente no indutor. O conversor é composto por quatro conversores Forwards, com entrada em paralelo e saída em série. Tal configuração tem o intuito de dividir a corrente de saída da Célula, e somar a tensão de saída de cada um dos conversores. O controle da tensão é também responsável por gerar a referência para o controle da corrente. Tanto a estrutura de potência, quanto de controle foram projetadas para não drenar uma corrente com ondulação da Célula, sendo que para a alta freqüência foi incluído um filtro de entrada e, para eliminar os 120Hz de ondulação provenientes da UPS, utilizou-se o controle de corrente. Os testes experimentais realizados validaram o projeto e a idéia proposta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:53:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326660.pdf: 7483181 bytes, checksum: daa90a83e5028a2df160133d5b29ad96 (MD5) Previous issue date: 2014 / Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada constituem uma ferramenta que permite o monitoramento em tempo real da dinâmica dos sistemas elétricos de potência. Aplicações que fazem uso de sincrofasores podem ser sensíveis aos erros de medição. Desta maneira, as normas aplicáveis à medição fasorial exigem elevados requisitos de exatidão e desempenho por parte dos equipamentos de medição. Entretanto, o erro fasorial total em uma instalação de medição de fasores é consequência não só da unidade de medição, mas de toda a cadeia de instrumentos, denominada Canais de Instrumentação, cuja finalidade é adequar os sinais de tensão e corrente para patamares mensuráveis, e transportar esses sinais até os instrumentos de medição. Neste trabalho é investigada a influência produzida pelos Canais de Instrumentação nos erros de medição, do ponto de vista da tecnologia de medição fasorial sincronizada. Para tanto são discutidos os aspectos de exatidão que abrangem todos os equipamentos que compõem um Canal de Instrumentação típico, incluindo a própria unidade de medição fasorial. É realizada a correlação dos conceitos adotados pelas normas, e proposto um índice de avaliação do erro fasorial global, que incorpora a contribuição de todos os equipamentos. Em seguida é feita a modelagem dos equipamentos do Canal de Instrumentação. Através desta modelagem são realizadas diversas simulações computacionais, com o intuito de verificar a magnitude dos erros fasoriais, presentes em uma instalação de medição fasorial. Estas simulações são realizadas nas condições nominais de operação dos equipamentos, nas condições de testes de regime permanente e regime dinâmico exigidas pela norma de medição fasorial, e durante eventos reais observados no sistema elétrico brasileiro. Os resultados obtidos mostram que as atuais normas aplicadas a CI permitem erros fasoriais muito superiores aos exigidos pela norma de medição fasorial. Além disso, os resultados de simulação mostram que os CI podem provocar erros fasoriais elevados, principalmente quando submetidos a condições onde os parâmetros do sinal de entrada (tensão e corrente) estão fora dos seus valores nominais.<br> / Abstract : Synchronized Phasor Measurement Systems represent a useful tool on real time monitoring of power systems dynamics. Applications that use synchrophasors may be sensitive to measurement errors. Thus, the phasor measurement standards require high accuracy levels from measurement equipments. However, the total phasor error on a phasor measurement installation is not caused only by the measurement unit, but by the entire instruments network, called Instrumentation Channel. The Instrumentation Channel function consists in adjusting the voltage and current signals to measurable levels, and transport these signals to the measurement instruments. In this work, the influence of Instrumentation Channels on measurement errors is investigated, from the point of view of synchronized phasor measurement technology. For that purpose, the accuracy aspects that cover all the equipaments which compose a typical Instrumentation Channel are analyzed, including the phasor measurement unit itself. The concepts used by the standards are correlated and then an evaluation index for the global phasor error, that incorporates all equipment contribution, is proposed. After that, the modelling of Instrumentation Channel equipments is developed. Through this modelling, many computational simulations are performed, in order to verify the magnitude of phasor errors, present in a phasor measurement installation. These simulations are performed on nominal operation conditions, on test conditions of steady state and transient required by phasor measurement standard, and during real events observed on the Brazilian Interconnected Power System. The results show that the current standards, applied to Instrumentation Channels, allow phasor errors much higher than those required by the phasor measurement standard. Furthermore, the simulation results show that the instrumentation channels may produce high phasor errors, especially when facing conditions where the parameters of the input signal (voltage and current) are different from their nominal values.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326649.pdf: 3286445 bytes, checksum: 0250bded564b66a7b5639a17629220ad (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho foi desenvolvido um modelo analítico para o levantamento dos parâmetros do circuito elétrico equivalente de um motor de indução trifásico, com rotor do tipo gaiola de esquilo, a partir das características construtivas e elétricas da máquina. O modelo foi desenvolvido com base nas Equações de Maxwell. O cálculo dos parâmetros do circuito elétrico equivalente permite prever a característica torque-velocidade do motor antes de realizar ensaios experimentais.<br> / Abstract : In this project we have developed an analytical model to obtain the parameters of equivalent circuit of a three phase induction motor, with squirrel cage rotor, from constructive and eletric characteristics of the machine. The model was developed based on Maxwell's Equations. The calculation of the parameters of the electrical equivalent circuit allows to predict the caracteristic speed-torque of the motor before performing experimental tests.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326746.pdf: 5187002 bytes, checksum: 005b9070fdcbc01e90420747ee669840 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma nova estrutura de conversor CC-CC (Corrente Contínua para Corrente Contínua) unidirecional, modular, adequado às aplicações em alta tensão e alta potência. Essa nova estrutura é gerada através da associação de um conversor CC-CC isolado com um conversor boost modificado topologicamente. As principais características do conversor proposto são: reduzidos esforços de tensão nos componentes, construção com base em conversores já consolidados, isolação em alta frequência, multinível de tensão no indutor de entrada e frequência de operação do indutor boost múltipla da frequência de operação dos interruptores. Uma metodologia de projeto é apresentada envolvendo a parte de eletrônica de potência e também o controle do conversor. Para validar a parte teórica, um protótipo de 6 kW com tensão de entrada de 900 V e tensão de saída de 300 V foi construído e avaliado experimentalmente. Os resultados experimentais confirmam o funcionamento do conversor, evidenciando suas características, vantagens e desvantagens que foram observadas durante os testes. Como desvantagem deste conversor, destaca-se o balanço de potência entre os módulos, o qual não é igual, porém, tolerável.<br> / Abstract : This paper presents a new structure of DC-DC unidirectional converter, suitable for high voltage and high power applications. This new structure is generating by associating DC-DC isolated converters with a topologically modified boost converter. The main features of the proposed converter are: low voltage at the components, construction based on consolidated converters, isolation at high frequency, multilevel voltage at input inductor and the frequency of the boost converter is multiple of the switching frequency. A design methodology is presented, involving the power electronics design and also the control design. To validate the theoretical analysis, a prototype of 6 kW with input voltage of 900 V and output voltage of 300 V was constructed and evaluated experimentally. The experimental results confirm the functioning of the converter, highlighting their features, advantages and disadvantages. The main disadvantage of this converter is the power balance between the modules, which is not equal, but tolerable.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:55:04Z : No. of bitstreams: 1 309939.pdf: 4352344 bytes, checksum: 0535613da00725ae9a3e9b7d04f2957c (MD5) / Neste trabalho, um novo algoritmo LMS normalizado proporcional (PNLMS) é proposto. Tal algoritmo usa fatores de ativação individuais para cada coeficiente do filtro adaptativo, em vez de um fator de ativação global como no algoritmo PNLMS padrão. Os fatores de ativação individuais do algoritmo proposto são atualizados recursivamente a partir dos correspondentes coeficientes do filtro adaptativo. Essa abordagem conduz a uma melhor distribuição da energia de adaptação entre os coeficientes do filtro. Dessa forma, para respostas ao impulso com elevada esparsidade, o algoritmo proposto, denominado algoritmo PNLMS com fatores de ativação individuais (IAF PNLMS), atinge maior velocidade de convergência do que os algoritmos PNLMS padrão e PNLMS melhorado (IPNLMS). Também, uma metodologia de modelagem estocástica dos algoritmos da classe PNLMS é apresentada. Usando essa metodologia, obtém-se um modelo estocástico que prediz satisfatoriamente o comportamento do algoritmo IAF PNLMS tanto na fase transitória quanto na estacionária. Através de simulações numéricas, a eficácia do modelo proposto é verificada. Adicionalmente, uma versão melhorada do algoritmo IAF PNLMS, denominada EIAF PNLMS, é proposta neste trabalho, a qual usa uma estratégia de redistribuição de ganhos durante o processo de aprendizagem, visando aumentar os ganhos atribuídos aos coeficientes inativos quando os ativos aproximam-se da convergência. Resultados de simulação mostram que tal estratégia de redistribuição melhora significativamente as características de convergência do algoritmo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303895.pdf: 1022695 bytes, checksum: 6e0670b78f57f8cc2b52927f9a971b96 (MD5) / Este trabalho aborda o estudo e o desenvolvimento de metodologias para a obtenção de soluções corretivas para a restauração das equações da rede elétrica, em casos onde a demanda é excessiva. Para formular analiticamente este problema são utilizadas duas modelagens encontradas na literatura. A primeira é a determinação do ajuste de carga como um problema de mínimos quadrados. A segunda é o cálculo deste ajuste em uma direção previamente definida. Em ambos os casos, a metodologia de solução incorpora o método de Newton e o conceito de região de confiança. Esta inclusão visa garantir tanto quanto possível a determinação de uma solução, desde que esta exista, independente das condições iniciais. Para analisar a eficácia dos algoritmos, simulações computacionais foram realizadas com sistemas do IEEE de 14, 30, 57, 118 e 300 barras. Nos testes, foram analisadas tanto as características relacionadas à otimização, quanto os aspectos funcionais dos métodos e a qualidade das soluções encontradas. / This work presents a study and development of methodologies for obtaining corrective solutions for the restoration of the equations from the power flow in cases where the demand is excessive. To formulate analytically this problem, two models from the literature are used: the first model is the load adjustment, which is determined as a problem of least squares. The second model is the calculation of the adjustment on a pre-determined direction. In both cases the solution methodology includes Newton's method and the trust region concept in order to assure the solution determination, as long as that exists, independently of the initial conditions. In order to analyze the effectiveness of the algorithms, computational simulations were conducted with IEEE systems of 14, 30, 57, 118 and 300 buses. Features related to optimization were analyzed regarding the functional aspects of the methods and the quality of the solutions found.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307739.pdf: 4146103 bytes, checksum: 1e9ed4d69c9fef1df1286c457c2a1fe8 (MD5) / O problema do Planejamento da Operação Hidrotérmica de Médio Prazo consiste em quanto despachar de cada usina hidrelétrica e termelétrica em sistemas hidrotérmicos, de modo que a demanda por energia seja atendida ao menor custo total esperado de operação em um dado horizonte de estudo. Contudo, a política de operação obtida em termos de valor esperado pode não corresponder a uma operação segura do sistema, uma vez que condições adversas de operação não são enfatizadas na modelagem do problema. Assim, a fim de se tentar melhorar a segurança da operação do sistema hidrotérmico, metodologias de aversão a risco podem ser incluídas na modelagem do mesmo. Dessa maneira, este trabalho utiliza uma estratégia de modelagem baseada na combinação convexa do Conditional Value at Risk e do custo de operação esperado, além de outra baseada no critério de zonas de segurança do caso brasileiro, denominada de Método CAR, para se calcular políticas de operação com aversão a risco para o problema utilizando o método da Programação Dinâmica Dual Estocástica. Estas políticas são simuladas por um conjunto de cenários sintéticos de afluências e, por conseguinte, os resultados provenientes das mesmas são comparados. Observa-se que as políticas da metodologia baseada no CVaR proveem melhores resultados que as da CAR em basicamente três casos com distintas condições iniciais. Ademais, as políticas CAR provêm maior risco de déficit que as próprias políticas obtidas sem aversão a risco. Este trabalho também demonstra que uma extrema aversão a risco na modelagem CVaR pode produzir políticas bastante conservadoras que armazenam energia a usá-la para evitar níveis de déficit do sistema eletro-energético. Por fim, as performances computacionais de todos os algoritmos em todos os casos analisados são avaliadas. / The long-term hydrothermal scheduling problem consists in how much to dispatch of each hydro and thermal plant in hydrothermal systems, in order that the demand for electric energy is met at lowest expected operation cost in a planning horizon. However, the value of expectation may not correspond to a safe operation of the hydrothermal system, and to improve this, risk-aversion approaches are included in the problem modeling. So, this dissertation uses a modeling strategy based on a convex combination of Conditional Value at Risk (CVaR) and expected operation cost, and a minimum zone curve (minzone) based on Brazilian Risk Aversion Curve (CAR) approach in Stochastic Dual Dynamic Programming method to compute risk-aversion operation polices for a specific long-term hydrothermal scheduling problem. These policies are simulated by a set of synthetic inflow scenarios and their results are evaluated and compared. The policies of CVaR based approach show better results than the CAR policies in three cases with different initial conditions. Moreover, the CAR policy provides more energy shortages then a risk-neutral SDDP policy. This work also demonstrates that an extreme risk-aversion of CVaR modeling can produce very conservative polices, in which prefer to keep hydro-energy in reservoirs to avoid shortages of electric-energy system. Finally, the computational performance of all algorithms is evaluated for all analyzed cases.