Most of the modern wind turbines are based on doubly fed induction generators (DFIG), with a back to back power converter connecting the rotor to the network. It is known that voltage dips at the stator terminals can cause overcurrents in the rotor windings, which could threaten the converter integrity. In order to protect the converter, several strategies have been proposed in technical literature, requiring in some cases the converter deactivation, which disables the control that the converter has over the power transference between the generator and the system. This last is not a desirable behavior since it can put on risk the voltage stability of the electric system. It is the aim of this dissertation to introduce and compare five of those protection strategies, through the computational simulation of their performance in case of balanced voltage dips. In order to achieve this, the electromagnetic dynamic model of the DFIG was theoretically developed, as well as the models of the strategies of interest. Subsequently, the computational model of the system was assembled in the software Matlabs Simulink to finally perform the desired simulations and its corresponding analysis. / A maioria das turbinas eólicas modernas é baseada em geradores de indução duplamente alimentados (GIDE), com um back to back conversor de energia que liga o rotor para a rede. Sabe-se que as quedas de tensão nos terminais do estator podem causar sobrecorrentes nos enrolamentos do rotor, que podem ameaçar a integridade do conversor. A fim de proteger o conversor, várias estratégias têm sido propostas na literatura técnica, exigindo, em alguns casos, a desativação do conversor, o qual desativa o controlo do conversor, que possui ao longo da transferência de energia entre o gerador e o sistema. Este último não é um comportamento desejável, uma vez que pode colocar em risco a estabilidade de tensão do sistema elétrico. É o objetivo desta dissertação apresentar e comparar cinco dessas estratégias de proteção, através da simulação computacional de seu desempenho em caso de quedas de tensão equilibrada. A fim de alcançar este objetivo, o modelo dinâmico eletromagnética do DFIG teoricamente foi desenvolvido, bem como os modelos das estratégias de interesse. Subsequentemente, o modelo computacional do sistema foi montado no software Simulink do Matlab para finalmente executar as simulações desejadas e sua análise correspondente.

Uma adaptação de um processo de software específico para linhas de produtos de software é proposta. Esse processo tem o objetivo de ser ágil, de apoiar as atividades de projetar e desenvolver características com re-trabalho mínimo e de facilitar a engenharia de aplicações. A fase de engenharia de domínio é iterativa e incremental e propõe uma arquitetura baseada em componentes. As aplicações são geradas por um gerador de aplicações configurável a partir de uma linguagem de modelagem de aplicações baseada no modelo de características. Adicionalmente, é apresentado um estudo detalhado de alternativas para projeto de componentes em uma linha de produtos, considerando componentes do tipo caixa-preta e caixa-branca visando a facilitar a composição e o reúso de componentes. Uma linha de produtos para controle de Bilhetes Eletrônicos em Transporte urbano (BET) foi projetada e implementada usando o processo proposto. Alternativas para a implementação baseada em aspectos de requisitos transversais e de variabilidades da linha de produtos BET, bem como sua geração automática, são apresentadas e discutidas / Adaptation of a specific software product line process is described. The adapted process aims to be agile, minimising rework for feature design and development activities and facilitating applications engineering. The domain engineering phase is iterative and incremental, using a component-based architecture. Applications are generated by an application generator configurable using an application modeling language based on the features diagram. Additionally, we present a detailed study of alternatives for design of product line components, considering white-box and black-box components, aiming to facilitate component composition and reuse. A product line for control of Electronic Transport Cards (ETC) was designed and developed using the proposed process. We present and discuss implementation alternatives based on aspect-oriented development to represent crosscutting and variability requirements of the ETC product line, as well as the automated generation of these requirements

Há mais de 50 anos os geradores de 68Ge/68Ga vêm sendo desenvolvidos, obtendo o 68Ga sem a necessidade da instalação de um cíclotron próximo à radiofarmácia ou ao centro hospitalar que tenha um PET/CT. O 68Ga é um emissor de pósitron com baixa emissão de fóton (β+, 89%, 1077 keV) e meia vida de 67,7 minutos, compatível com a farmacocinética de moléculas de baixo peso molecular, como peptídeos e fragmentos de anticorpos. Além disso, a química do Ga permite a ligação estável com agentes quelantes acoplados com peptídeos, como o DOTA. Todas estas características do 68Ga aliado a tecnologia PET/CT permitiram avanços em imagem molecular, como no diagnóstico de doenças de origem neuroendócrina. Entretanto, o eluato de 68Ga proveniente dos geradores de 68Ge/68Ga comerciais, ainda contém altos níveis de contaminantes, como o 68Ge e outros metais que competem quimicamente com o 68Ga, como o Fe3+ e Zn2+ e, como consequência, há redução do rendimento de marcação com biomoléculas. Quanto menor a quantidade de impurezas no eluato, a competição entre o peptídeo radiomarcado e peptídeo não marcado será menor e a qualidade de imagem será melhor, por isso existe a necessidade de diminuir a quantidade destes metais. Portanto, os objetivos deste trabalho são avaliar os métodos de purificação do 68Ga para a marcação de biomoléculas, com ênfase no estudo das impurezas químicas presentes nos radioisótopos primários, e desenvolver um método de purificação inédito. Diversos métodos de purificação foram estudados. Na purificação em resina catiônica tradicional e comercial, em que o 68Ga é adsorvido em resina catiônica e eluído em uma solução de acetona/ácido, a resina utilizada não é disponível comercialmente. Várias resinas catiônicas foram testadas simulando o processo comercial, e o uso das menores partículas da resina catiônica AG50W-X4 (200-400 mesh) foi a que apresentou os melhores resultados. Um método inovador foi a cromatografia por extração, onde o éter diisopropílico é adsorvido em resina XAD 16 e o 68Ga eluído em água deionizada. Apesar dos resultados de recuperação do 68Ga e a separação entre o 68Ga e o 65Zn terem sido bons, não houve reprodutibilidade na purificação dos metais. O método mais promissor e inédito foi a purificação do 68Ga em resina catiônica em meio básico que apresentou bons resultados, principalmente em relação à redução do Zn (98 ± 2)%, o contaminante químico encontrado em maior abundância no eluato de 68Ga. A redução total de impurezas foi (95 ± 4)%. Os peptídeos DOTATOC/DOTATATO foram marcados com o 68Ga em três diferentes formas: purificado em meio básico, por extração por solventes e sem a purificação prévia, o melhor resultado de rendimento de marcação do 68Ga DOTATATO foi obtido após a purificação do 68Ga em meio básico, comprovando a eficiência do processo. / For more than fifty years, the long-lived 68Ge/68Ga generators have been in development, obtaining 68Ga without the need of having in house cyclotron, which is a considerable convenience for PET centers that have no nearby cyclotrons. 68Ga decays 89% by positron emission and low photon emission (1077 keV) and the physical half life of 67.7 minutes is compatible with the pharmacokinetics of low biomolecular weight substances like peptides and antibody fragments. Moreover, its established metallic chemistry allows it to be stably bound to the carrier peptide sequence via a suitable bifunctional chelator, such as DOTA. All these reasons together with the technology of PET/CT allowed advances in molecular imaging, in particular in the diagnosis of neuroendocrine diseases. However, the eluate from the commercial 68Ge/68Ga generators still contains high levels of long lived 68Ge, besides other metallic impurities, which competes with 68Ga with a consequent reduction of the labeling yield of biomolecules, such as Fe3+ and Zn2+. Thus, the lower the amount of impurities in the eluate, the competition between the radiolabeled and unlabeled peptide by the receptor will be smaller and the quality of imaging will be better, a subsequent purification step is needed after the generator elution. The aim of this work is to evaluate different purifications methods of 68Ga to label biomolecules, with emphasis on the study of the chemical impurities contained in the eluate and to develop a new purification method. Several purification methods were studied. Many cationic resin were tested simulating the commercial process. 68Ga is adsorbed in cationic resin, which is not commercial available and eluted in acid/acetone solution. The use of minor particles of cationic resin AG50W-X4 (200-400 mesh) showed the best results. An innovate method was the extraction chromatography, wich is based on the absorption of diisopropyl ether in XAD 16 and 68Ga recovery in deionized water. Although the results regarding to 68Ga recovery and the radiochemical separation between 68Ga and 65Zn were excellent, there was no reproducibility on the purification of metals. The most promising and innovative method was the 68Ga purification performed by cationic resin in basic media, which presented the best results, especially regarding the Zn reduction (98 ± 2)%, the chemical contaminant found in great abundance in 68Ga eluate. The total impurities reduction was (95 ± 4)%. The peptides DOTATOC/DOTATATE were labeled 68Ga in three different forms: purified 68Ga in basic solution, through solvent extraction and no purified 68Ga. The best result was achieved with DOTATATE labeling with purified 68Ga in basic media, proving the purification process efficiency.

Os tubos de Geradores de Vapor em Reatores Nucleares do tipo PWR são submetidos a diferentes níveis de tensões e carregamento em altas temperaturas, reduzindo sua vida útil devido o surgimento de defeitos e corrosão. A inspeção por Correntes Parasitas é um ensaio não destrutivo usado para diagnosticar defeitos de corrosão e descontinuidades na superfície externa e interna em tubos de trocadores de calor. Esses tubos estão sujeitos a danos por diferentes mecanismos de degradação mecânica e química, tais como trincas por fadiga e corrosão sob tensão. Os sinais de inspeção por Correntes Parasitas são afetados por diferentes ruídos dificultando sua análise pelo inspetor. Esse trabalho apresenta os resultados da análise dos sinais de Correntes Parasitas usando a Transformada de Hilbert-Huang (THH) funcionando como filtro de ruídos (De-noising), como uma técnica alternativa de processamento e análise de sinais. A Transformada de Hilbert-Huang teve esse nome atribuído pela agência espacial norte-americana (NASA) para o resultado da reunião de dois processos, um método de decomposição empiricamente modal (Empirical Mode Decomposition EMD), seguido da análise espectral de Hilbert (Hilbert Spectral Analysis HSA). Os sinais de inspeção por correntes parasitas possuem características de transiente, não estacionário e não linear. A transformada de Hilbert-Huang aplicada neste trabalho forneceu dois recursos alternativos em processamento de sinais; o pré-processamento que funcionou como filtro de ruídos, e outro de análise de sinais, responsável pela identificação das características tempo-frequência-energia do sinal. / The nuclear power plant steam generator tubes are subjected to different levels of stress and loading at high temperatures, reducing its lifetime due to the development of defects and corrosion. The Eddy Current Testing (ECT) is a nondestructive testing used to diagnose defects of corrosion and discontinuities in the inner and outer surface of heat exchanger tubes. These tubes are subject to failure by different mechanisms of chemical and mechanical degradation such as fatigue and stress corrosion crack. The ECT signals are affected by different noises making the analysis a difficult task to the inspector. This dissertation presents the results of the main characteristics from the ECT signals using the Hilbert-Huang Transform (HHT) as an alternative method for the processing and signal analysis. The Hilbert-Huang Transform has its name given by the American National Aeronautics and Space Administration, NASA, as the result of Empirical Mode Decomposition (EMD) and the Hilbert Spectral Analysis (HSA) methods. The Eddy Current signals are transient, nonstationary and nonlinear. The Hilbert-Huang Transform applied in this work provided two alternative proceedings in signal processing, one in signal pre-processing acting as noise filter (De-noising) and another as signal analysis, which identifies the characteristics of signal time-frequency-energy.

Visando analisar o comportamento de um gerador de ímãs permanentes a partir de diferentes pontos de carga aplicada, quantificando a magnetização dos ímãs presentes, desenvolveu-se um protótipo com desenho propício à adaptação para geradores eólicos. Como o objetivo é a obtenção do comportamento da magnetização dos ímãs permanentes com vários pontos de carga acoplada, optou-se pela utilização de ímãs de ferrite, com valor médio da densidade de fluxo magnético remanente (Br) igual a 0,39 T. Desta forma, o valor da carga acoplada não necessita atingir valores elevados para verificação da variação do comportamento da tensão após aplicação de carga, facilitando a avaliação de possível desmagnetização parcial ou total dos ímãs instalados. Adicionalmente é estudada divisão de carga do gerador, com tensão de saída retificada, operando em paralelo com um barramento C.C. ou banco de baterias. É apresentada uma abordagem analítica de estudo da desmagnetização dos ímãs permanentes do gerador, bem como um levantamento experimental do mesmo. Conduta semelhante é adotada no estudo da divisão de carga. / Aiming to analyze the performance of a permanent magnet generator, operating under variable load and quantifying the corresponding condition of its magnets, we have developed a prototype adaptable to wind generators. As one of the purposes of this work is to study the magnetic performance of the permanent magnets in several points of load, we have chosen ferrite magnets with average remanence (Br) of 0.39 T. Thus, even light variations in load are enough to verify the variation of the generated voltage, which eases the rating of total or partial demagnetization of the installed magnets. Additionally, we study load share of that generator, with rectified output, operating in parallel with D.C. bus or battery bank. An analytic approach of demagnetization of the generator\'s permanent magnets is also presented, as well as an experimental survey of it. A similar procedure is adopted in the study of the load share.

In the design of voltage-controlled oscillators (VCOs) for communication systems, timing jitter is of major concern since it is the largest contributor to the bit-error rate. The latest deep submicron processes provide the possibility of higher oscillator speed at the cost of increased device noise and a higher 1/f noise corner. Therefore it is crucial to characterize the upconverted 1/f noise for practical applications. This dissertation presents a simple model to relate the time domain jitter and frequency domain phase noise in the presence of non-negligible 1/f noise sources. It will simplify the design, simulation, and testing of the PLL, since with this technique only the open loop VCO needs to be considered. Design methodologies for white noise dominated ring oscillators and PLLs are also developed by analyzing the upconverted thermal noise in time domain using a LTI model. The trade-off and relationship between jitter, speed, power dissipation and VCO geometry are evaluated for different applications. This model is supported by the measured data from 24 ring oscillators with different geometry fabricated in TSMC 0.18um process. The theory developed in this dissertation is applied to the design of PLL- and DLL- based true random number generators (TRNG) for application in the area of“smart cards". New architectures of dual-oscillator sampling and delay-line sampling are proposed for random number generation, which has the advantage of lower power dissipation and lower cost over traditional approaches. Both structures are implemented in test chips fabricated in AMI 1.5um process. The PLL-based TRNG passed the NIST SP800-22 statistical test suite and the DLL-based TRNG passed both the NIST SP800-22 statistical test suite and the Diehard battery of tests.

Windows reduce heat loss and heat gain by resisting conduction, convection, and radiation using thermal breaks, low-emissivity films, and window gaps. Contrary to advancing these resistive qualities, this research introduced a highly conductive gap medium using Al2O3 nanoparticles dispersed in deionized water to enhance thermal conductivity. The solution harnessed the photothermal properties of Al2O3 nanofluids to trap, store, and transport thermally charged fluids to heat exchangers to preheat air and water, and to generate electricity forming a transparent generator—the Nanowindow. Seven Nanowindow prototypes with varying orders of air and fluid columns were fabricated and tested using distilled water (H2Owindows) to establish a baseline of performance. A solar simulator was built to avoid environmental radiant flux irregularities providing a uniform test condition averaging 750–850 W/m2, and resulted in an undefined spectral match, Class B spatial uniformity, and Class B temporal stability. All Nanowindows were tested in a calibrated hot box determined to have a ±4% degree of accuracy based on four laboratory samples establishing a framework to conduct U-factor and solar heat gain coefficient (SHGC) measurements. Four heat exchange experiments and standardized window performance metrics (U-factor, SHGC, and visible transmission) where conducted on seven H2Owindows. The top two H2Owindows were then tested using Al2O3 nanofluids. The highest performing Nanowindow improved total convective heat transfer rates using Al2O3 by 90% over water baseline, and 61% improvement in preheat water experiments. Nanowindows coupled with thermoelectric generators generated a rated voltage of 0.31VDC/0.075ADC per 12in2 Nanowindow, an improvement of 38% over baseline. Standardized window performance metrics confirmed Nanowindow U-factors ranging from 0.23 to 0.54, SHGC from 0.43 to 0.67, and visible transmittance coefficient (VT) ranging from 0.27 to 0.38. The concept of nature as model system thinking provided a theoretical framework for the research and proof of concept experiment. Ultimately, the experiment shifted window gaps from resisting energy to harnessing solar energy. The Nanowindow thus presents a unique opportunity to turn vast glass facades into transparent generators to offset energy demand, and reduce greenhouse gases.

As the backbone of many computing environments today, it is important that process virtual machines be both performant and robust in mobile, personal desktop, and enterprise applications. This thesis focusses on code generation within these virtual machines, particularly addressing situations where redundant work is being performed. The goal is to exploit information sharing in order to improve the performance and robustness of virtual machines that are accelerated by native code generation. First, the thesis investigates the potential to share generated code between multiple threads in a dynamic binary translator used to perform instruction set simulation. This is done through a code generation design that allows native code to be executed by any simulated core and adding a mechanism to share native code regions between threads. This is shown to improve the average performance of multi-threaded benchmarks by 1.4x when simulating 128 cores on a quad-core host machine. Secondly, the ahead-of-time code generation system used for executing Android applications is improved through the use of profiling. The thesis investigates the potential for profiles produced by individual users of applications to be shared and merged together to produce a generic profile that still provides a lot of benefit for a new user who is then able to skip the expensive profiling phase. These profiles can not only be used for selective compilation to reduce code-size and installation time, but can also be used for focussed optimisation on vital code regions of an application in order to improve overall performance. With selective compilation applied to a set of popular Android applications, code-size can be reduced by 49.9% on average, while installation time can be reduced by 31.8%, with only an average 8.5% increase in the amount of sequential runtime required to execute the collected profiles. The thesis also shows that, among the tested users, the use of a crowd-sourced and merged profile does not significantly affect their estimated performance loss from selective compilation (0.90x-0.92x) in comparison to when they they perform selective compilation with their own unique profile (0.93x). Furthermore, by proposing a new, more powerful code generator for Android’s virtual machine, these same profiles can be used to perform focussed optimisation, which preliminary results show to increase runtime performance across a set of common Android benchmarks by 1.46x-10.83x. Finally, in such a situation where a new code generator is being added to a virtual machine, it is also important to test the code generator for correctness and robustness. The methods of execution of a virtual machine, such as interpreters and code generators, must share a set of semantics about how programs must be executed, and this can be exploited in order to improve testing. This is done through the application of domain-aware binary fuzzing and differential testing within Android’s virtual machine. The thesis highlights a series of actual code generation and verification bugs that were found in Android’s virtual machine using this testing methodology, as well as comparing the proposed approach to other state-of-the-art fuzzing techniques.

A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado. / A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e a validação de um gerador de estímulos visuais naturalísticos, GEN, utilizado em experimentos com o sistema visual de moscas. Tal gerador projeta a imagem em um anteparo que abrange todo o campo visual da mosca. Um espelho acoplado a um motor linear movimenta a imagem horizontalmente de acordo com velocidades predefinidas pelo experimentador. Ao contrário dos tradicionais geradores com monitores de raios catódicos - que apresentam imagens através de uma sequencia de quadros entre 60 e 200Hz - o GEN apresenta a imagem de forma contínua. Além de eliminar o problema das altas taxas de quadros por segundo exigidas nestes experimentos, o novo sistema também gera imagens com uma maior resolução, brilho e contraste. Durante a apresentação dos estímulos visuais foram registrados os potenciais de ação do neurônio H1 da mosca Chrysomya megacephala, localizado na placa lobular e responsável pela detecção de movimentos horizontais. Os resultados deste trabalho mostram como a resposta do neurônio estudado depende de parâmetros do estímulo tais como: velocidade, luminância, campo visual estimulado e frequência espacial da imagem utilizada. A influência destes parâmetros na resposta neural demonstram a importância de possuir geradores capazes de simular em laboratório estímulos que a mosca encontra em seu habitat natural. / This work presents the development and the validation of a naturalistic visual stimuli generator, NSG, to be used in neuroscience experiment with the flys visual system. To satisfy the requirement of naturalistic stimuli, the new generator projects a slide onto a screen covering the whole visual field of the fly. A mirror controlled by a linear electrical motor moves the image horizontally according to a predefined velocity profile. In addition, the NSG shows the image continuously as opposed to usual stimuli generators with cathode ray monitors having a frame rate between 60 and 200Hz. A further advantage of the NSG is its high luminance, brightness and contrast. During the stimulus presentations, the activity of the H1 neuron of the blowfly Chrysomya megacephala was recorded, this neuron is sensitive to horizontal image displacements. The results show how the response of the studied neuron depends on stimulus parameters such as speed, luminance, visual field stimulated and the spatial frequency of the image used. The influence of these parameters on neural response demonstrates the importance of generators that reproduces in laboratory the flys natural habitat.