Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:43:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As máquinas de relutância variável vêm recebendo significativa atenção tanto do setor acadêmico quanto da indústria na última década. Apesar das características favoráveis como simplicidade de construção, melhor relação conjugado/volume, baixa inércia, apresentam uma elevada oscilação de conjugado decorrente de sua estrutura de dupla saliência e dos efeitos de chaveamento de corrente entre fases. O conjugado é geralmente controlado via malha interna de corrente. Para se obter mínima oscilação de conjugado, a malha de controle de corrente é uma das mais importantes em um sistema de acionamento baseado em máquinas de relutância variável. A modelagem apropriada da malha de corrente da máquina de relutância variável é essencial na implementação de seu controle. Esta tese apresenta uma nova técnica de identificação baseada na resposta em freqüência do sistema e sem necessitar do prévio conhecimento dos parâmetros da máquina. Entre os controladores mais utilizados, destacam-se o controle de histerese e PWM, geralmente implementado com controlador PI ou PID. O primeiro é indicado para operações em alta velocidade enquanto o segundo é mais eficiente em baixas e médias velocidades. Uma alternativa aos controladores anteriores, quando requisitos de desempenho mais rigorosos se fazem necessário, são os controladores preditivos e auto-ajustáveis, os quais são proposições deste trabalho. Duas técnicas de controle preditivo, GMV e GPC, para sintonia de controladores PI, são utilizadas no controle de corrente do sistema de acionamento com o MRV. Simulações foram realizadas para verificação inicial do comportamento e da viabilidade de implementação dos controladores propostos. A avaliação dos controladores é feita através de índices de desempenho e análise de estabilidade robusta. Os resultados de simulações e resultados experimentais comprovam a viabilidade das técnicas apresentadas. O emprego das estratégias de controle preditivo para o controle da malha de corrente de sistema de acionamento baseado em máquina à relutância variável pode ser considerado uma contribuição deste trabalho à literatura. Um protótipo experimental foi também implementado com um controlador DSP e um conversor do tipo meia-ponte assimétrica para o acionamento de um MRV de 12/8. In the last decade Switched Reluctance Machines (SRMs) are receiving significant attention not only in the academic section but also in industry. In spite of presenting favorable characteristics such as construction simplicity, better relationship torque/volume, low inertia, they present a high torque ripple due to the your structure of couple saliency and switching current effects among the phases. The torque is often controlled via an inner current loop. To achieve good torque control, accurate command tracking for the current control is required. It means that the current loop control is one of the most important in the system drive for variable reluctance machines. An appropriate model of the switched reluctance motor is essential to its control implementation. This thesis presents a new technique for experimental linear model identification based on the system frequency response and without needing the previous knowledge of the parameters of the machine. Among the classical controllers working for the SRMs, there are the hysteresis control and PWM, typically implemented with PI or PID controller. The first is indicated for operations in high-speed while the second is more efficient in drops and averages speeds. An alternative to improve behavior of the previous controllers when more rigorous acting requirements are made necessary are the predictive and self-tuning controllers, which are investigated in this work. Two techniques of predictive control, GMV and GPC, for PI tuning are used in the control current of the system SRM drive. Numerical simulations were accomplished for the initial verification of the system behavior and for viability of the proposed controller implementation. The controller evaluation is made through performance indices and analysis of robust stability. Simulations and experimental results have proved the viability of the presented control techniques. The employment of predictive control strategies for the loop current control of system drive of the machine to the variable reluctance can be considered a contribution from this work to the literature. An experimental prototype was implemented with a DSP controller and with a power converter of the type asymmetric bridge for the drive of a SRM 12/8.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:12:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256034.pdf: 2142045 bytes, checksum: aaab020366c265b98d2db3140af8b441 (MD5) / A utilização adequada de campos eletromagnéticos proporciona efeitos benéficos em tratamentos de enfermidades, como no caso do tratamento de neoplasias utilizando a terapia de hipertermia. Esta terapia é utilizada para promover o aumento da temperatura de tecidos biológicos, sendo elevada a níveis que promovem a extinção de células não-saudáveis sem afetar as saudáveis. A hipertermia com campos eletromagnéticos necessita de constantes estudos para aprimorar as variáveis envolvidas. A utilização de um método numérico permite simular casos de meios diversos, com grandezas eletromagnéticas diversas. Neste estudo é considerado o método TLM, o qual resolve indiretamente as equações de Maxwell no domínio do tempo, predizendo o comportamento do campo eletromagnético. Estudos computacionais com o método TLM são limitados em virtude da freqüência dos campos eletromagnéticos adotados. A realização de simulações com o TLM em baixas freqüências requer significativa capacidade de memória e processamento computacional, atualmente inviabilizando as simulações nestes casos. Como uma maneira de contornar tal circunstância, permitindo predizer análises de propagação de campos eletromagnéticos em baixas freqüências, analisa-se de maneira crítica o uso de um arranjo matemático, conhecido como método de escalonamento de freqüência, o qual através do resultado de uma simulação de propagação de campos em uma freqüência alta possibilita predizer o comportamento destes campos em uma freqüência baixa. São também apresentadas análises de simulações com o TLM, possibilitando verificar o comportamento do campo elétrico em meios biológicos em função da freqüência, além de uma modelagem matemática que de maneira generalista descreve tal comportamento, contribuindo com a área do conhecimento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269349.pdf: 2780279 bytes, checksum: 34f48af060e42a598ac57a621f159d93 (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é o estudo, projeto e implementação de um conversor CC/CA para a conexão de um gerador eólico à rede elétrica. Faz-se isso utilizando-se um inversor monofásico, com modulação PWM a três níveis, ligado à rede através de um transformador de baixa freqüência. São controladas três variáveis distintas no conversor: a corrente de saída, que deve ser senoidal e com baixa distorção harmônica, a tensão do barramento CC de entrada, que se deve manter regulada e com a ondulação projetada, e a componente média de corrente no primário do transformador, para se evitar que esse último sature. Inicialmente faz-se uma breve introdução sobre o uso da energia eólica, logo em seguida, estuda-se o estágio de potência, malhas de controle e compensadores utilizados e, por fim, implementa-se um protótipo para que seja feita a comprovação experimental de toda a teoria desenvolvida. / The aims of this work are the study, design and implementation of a dc/ac converter for the connection of a wind power generator to the electric grid. It makes use of a single-phase inverter, with three-level PWM modulation, connected to the grid through a low frequency transformer. Three distinct variables are controlled in the converter: the output current, that must be sinusoidal and present low harmonic distortion, the DC link voltage, that must be regulated and within the designed ripple, and the average current component in the primary winding of the transformer, what prevents it from saturating. Initially, a brief introduction on the use of the wind power is performed. Afterwards, studies of the power structure, control models and employed compensators. Finally, a prototype is assembled and tested to validate through experimental results all developed theoretical analysis and design.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251941.pdf: 5600767 bytes, checksum: fa12d444f3682291ea1f2367d1dddfd5 (MD5) / O trabalho trata do estudo de reatores eletrônicos dimerizáveis com alto fator de potência para lâmpadas fluorescentes. Inicialmente é feito um estudo sobre as características das lâmpadas obtendo-se um modelo para a simulação e para o estudo analítico dos métodos de controle de luminosidade. São também apresentadas as técnicas de dimerização difundidas na literatura e as tecnologias de gerenciamento dos sistemas de iluminação. A seguir é apresentada a análise do conversor boost operando no modo de condução crítica utilizado como estágio PFC, resultando em uma estrutura com reduzida taxa de distorção harmônica na corrente de entrada, elevado fator de potência e que atende as restrições impostas pela norma que regulamenta o setor. Finalizando o estudo, as análises teóricas, as simulações e as metodologias de projeto são apresentadas e protótipos de laboratório são implementados com o intuito de verificar a validade de cada estrutura proposta. Ao final é apresentada uma conclusão sobre as características das estruturas e algumas sugestões para o prosseguimento da pesquisa nesta área.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259878.pdf: 3391659 bytes, checksum: 2b77d6b5390a550d3c96c354b7904c57 (MD5) / Esta tese aborda o desenvolvimento e a implementação de técnicas de processamento largamente linear (LL) aplicadas aos problemas de equalização treinada e equalização cega do canal de comunicação. O processamento largamente linear vem se mostrando uma técnica de grande interesse de pesquisa, pois, sob algumas condições, leva a um desempenho muito superior às técnicas lineares convencionais de equalização, predição, formatação de feixe entre outras aplicações, com custo computacional reduzido. Inicialmente, este documento apresenta a fundamentação teórica do processamento largamente linear onde revisamos os conceitos de sinal impróprio, ruído duplamente branco, circularidade e outros. Em seguida, com base nestes conceitos, apresentamos exemplos de sinais reais e complexos que são não-circulares onde o processamento largamente linear pode, portanto, ser aplicado vantajosamente. Investigamos as propriedades dos equalizadores largamente lineares cujo desempenho é superior ao dos equalizadores lineares, tanto em relação à complexidade computacional quanto à compensação dos efeitos do canal. Nesse estudo, incluímos o cálculo do atraso ótimo de equalização e aliamos a técnica multi-split aos equalizadores largamente lineares com o objetivo de obter uma maior taxa de convergência e um menor erro de convergência sem elevar muito o custo computacional. Um dos principais resultados obtidos é o desenvolvimento de um novo equalizador cego baseado em um filtro de erro de predição largamente linear (FEPLL). Este novo equalizador, em contraste com a equalização usando um filtro de erro de predição linear (FEPL), é capaz de equalizar canais de fase não-mínima, inclusive aqueles com nulos espectrais. Adaptamos os algoritmos LMS (com passo fixo ou variável) e RLS para o uso com este equalizador LL. Usando um conjunto de FEPLL obtivemos uma solução de equalização cega mais robusta e de melhor desempenho que a conseguida por um único FEPLL. Parte do trabalho teórico desenvolvido (equalizador largamente linear e FEPLL de passo fixo) foi implementado em FPGA. Todas as propostas desta tese foram validadas por meio de simulações de Monte Carlo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259881.pdf: 1362287 bytes, checksum: ce8cade21c1ea05c2cbf76c0d826c6ee (MD5) / Este trabalho apresenta um modelo para desenvolvimento de currículo de engenharia que visa fortalecer elementos da prática profissional que habilitam engenheiros a lidarem com a incerteza e a complexidade inerentes ao mundo real. O modelo conceitual proposto é baseado nos princípios de "saberes práticos e teóricos", "aprender fazendo", "humanismo", "pensamento reflexivo", "contexto", sendo destacado o uso de problemas reais de engenharia para construir, tanto o conhecimento teórico, quanto o conhecimento prático, ambos essenciais ao contexto do exercício profissional. Para tornar as idéias do modelo mais claras é desenvolvido um exemplo de currículo em engenharia de controle e automação. O currículo desenvolvido, utilizando o modelo, é então comparado com o currículo tradicional da engenharia a fim de discutir suas vantagens e limitações. Na parte final, são discutidas algumas questões sobre a implantação de um curso baseado no modelo proposto e as perspectivas de continuidade do trabalho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O problema formulado é abordado na forma de LMIs, inequações matriciais lineares, e assim pode ser resolvido por programas de computador de maneira eficiente e precisa. A parte inicial é uma revisão bibliográfica sobre sistemas de estrutura variável, passando pela sua definição e características, depois para sua estabilidade e por fim para os métodos de controle mais utilizados atualmente. Na etapa seguinte é proposto o novo método onde algumas condições são consideradas. E, por fim, o projeto do controle em si e os resultados das simulações realizadas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:39:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258873.pdf: 4274234 bytes, checksum: fa9a26f608112a9b0462465bd1823cc9 (MD5) / O presente trabalho versa sobre conversores estáticos baseados em uma célula de comutação de quatro estados. Esta célula é formada por três interruptores, três diodos e um transformador trifásico conectado em . O comando dos interruptores é defasado em 120 , fazendo com que os conversores baseados nesta célula tenham três regiões de operação dadas em função da razão cíclica. A partir da célula de comutação proposta foram gerados os seis conversores CC-CC básicos e conversores CC-CA meia-ponte e ponte completa. Os conversores CC-CC buck, boost e buck-boost foram analisados em todas as regiões de operação, tanto no modo de condução contínuo, quanto no descontínuo. Para estas situações, foram mostradas as etapas de operação, as principais formas de onda, o ganho estático, a característica de saída, as ondulações e os filtros de entrada e saída, e ainda resultados experimentais e/ou de simulação. Foram estudados conversores CC-CA meia-ponte baseados nas células de comutação de três e quatro estados. Para os dois casos, realizou-se a análise teórica para o modo de condução contínuo, o estudo da modulação PWM senoidal e do filtro empregado, bem como se implementou as estruturas. O conversor CC-CA meia-ponte apresenta tensão de saída de três níveis quando se utiliza a célula de três estados e, de quatro níveis quando se utiliza a célula de quatro estados. Como características gerais dos conversores baseados na célula de comutação de quatro estados pode-se destacar que a freqüência nos elementos dos filtros é três vezes maior que a freqüência de comutação, e que a tensão e/ou a corrente sobre estes elementos é um terço da que estariam submetidos nos conversores clássicos. Desse modo, ao utilizar a célula de comutação de quatro estados obtém-se uma significativa redução dos filtros, reduzindo peso e volume, além de possibilitar a melhora da resposta dinâmica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262974.pdf: 6150289 bytes, checksum: c5206623555cf733ad10e912cbc080e1 (MD5) / Esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento e a implementação de estimadores de estados robustos baseados na aplicação de técnicas ortogonais baseadas em rotações de Givens ao método de Regiões de Confiança. Inicialmente, o problema de Estimação de Estados em Sistemas de Potência (EESP) é apresentado como um problema de mínimos quadrados ponderados e resolvido através do método de Gauss-Newton. Mostra-se que o método de Gauss-Newton exibe como desvantagem uma tendência ao mau condicionamento numérico e como se contornar essa desvantagem com a utilização de métodos baseados em transformações ortogonais. Na seqüencia, o método de rotações de Givens de três multiplicadores (G3M) é aplicado ao problema de EESP. Mostra-se que o mesmo é capaz de fornecer soluções robustas, pois a degradação do condicionamento numérico do problema é evitada. A seguir, é introduzido o conceito de Regiões de Confiança. Mostra-se como os métodos de Regiões de Confiança podem ser vistos como uma evolução do algoritmo de Levenberg-Marquardt, e como o mesmo pode ser aplicado a problemas de EESP através de métodos ortogonais baseados em rotações de Givens. Dois métodos ortogonais são então desenvolvidos: o método IAPE, baseado na capacidade do método G3M de processar informações a-priori; e o método da Refatoração- , baseado na expansão da matriz Jacobiana para a inclusão do coeficiente de Levenberg-Marquardt. Comparações qualitativas e quantitativas sobre os métodos desenvolvidos são apresentadas. Por fim, resultados numéricos ilustram a capacidade dos métodos de Regiões de Confiança em obter soluções para vários casos-teste em que estimadores baseados no método convencional de Gauss-Newton não alcançam a convergência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T20:11:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260419.pdf: 2910056 bytes, checksum: d4112bfb2d010a5b941ca794ac1bc74a (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto de reatores eletrônicos alimentados em corrente contínua, aplicados em sistemas de iluminação fluorescente para veículos ferroviários. Devido à ampla variação da tensão de alimentação, definida pelas normas técnicas pertinentes para este tipo de aplicação, o reator deverá ter a capacidade de controlar a potência na lâmpada, permitindo não só manter constante o fluxo luminoso emitido como também possibilitar que um único reator alimente lâmpadas de diferentes potências. Serão utilizadas lâmpadas fluorescentes tubulares do tipo T5, as quais apresentam maior eficiência, porém, demandam mecanismos de pré-aquecimento dos filamentos para assegurar o máximo aproveitamento da sua vida útil. O embasamento teórico necessário, bem como as informações normativas relevantes são apresentadas, além de resultados experimentais obtidos a partir da construção de protótipos.