Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Ph. D. Thesis presents a in deep study of the mechanism of resonant transition soft-switching techniques. By means of the principles that rules the PWM resonant transition converters, a novel tool for analysis and synthesis have been developed. This novel tool also permit to be verified some of the main factors that made possible to he ZVT technique to achieve its technology level. By means of this tool and with the definition of the basic requirements of the resonant transition converters a new concept concerning the ZCZVT technique have been generated, the ZCZVT converters with discontinuous auxiliary voltage source . The development of this new concept gives rise to a new family of ZCZVT converters with magnetically coupled auxiliary circuit. It also allowed a better perspective of the ZCZVT converters characteristics, advantages, drawbacks and limitations, which contributed significantly with the grown of the technology. Two of the six topologies with bi-directional auxiliary circuits proposed in the thesis have been mathematically analised. A design methodology based on constrains and dynamic characteristics of the IGBT and diode semiconductors under ZCS and ZVS conditions have been presented. Finally, experimental results proved the efficiency gain of the novel ZCZVT inverters with magnetically coupled auxiliary circuit. The ZCZVT inverter with magnetically coupled auxiliary circuit prototype have been compared with its Undeland snubber counterpart, presenting an efficiency of about 4% superior. It corroborates to the thesis proposal of developing novel topologies with better performance and simplicity. / O presente trabalho apresenta um estudo aprofundado do mecanismo de comutação presente nas técnicas de comutação suave com transição ressonante. Por meio da definição dos princípios que governam as comutações dos conversores PWM com transição ressonante, desenvolveu-se uma nova ferramenta para análise e síntese de novos circuitos com características aperfeiçoadas. Também através desta ferramenta de análise pode-se verificar alguns dos principais fatores que possibilitaram o amadurecimento da técnica de comutação ZVT. Com esta ferramenta e com a definição dos requisitos básicos para a operação dos conversores com transição ressonante foi gerado o conceito de conversores ZCZVT com fonte auxiliar descontínua. O desenvolvimento deste conceito deu origem a uma nova família de conversores ZCZVT com acoplamento magnético. O desenvolvimento de uma nova família de conversores ZCZVT permitiu uma melhor percepção das características destes circuitos e o amadurecimento da técnica de comutação suave ZCZVT. Duas das seis topologias de circuitos auxiliares bidirecionais propostas na tese para os novos inversores ZCZVT monofásicos com acoplamento foram analisadas matematicamente. Uma metodologia de projeto para estes inversores foi apresentada. Esta metodologia é baseada em restrições obtidas das características dinâmicas dos IGBTs e dos diodos que operam sob comutação em zero de corrente (ZCS) e zero de tensão (ZVS). Por fim, foram apresentados resultados experimentais que comprovam o ganho de eficiência do inversores ZCZVT com acoplamento magnético e circuitos auxiliares em derivação proposto. O protótipo do inversor ZCZVT foi comparado experimentalmente com um inversor utilizando snubber de Undeland, apresentando uma eficiência em média 4% superior. O que corroborou com a proposta inicial de desenvolver topologias ZCZVT com desempenho melhorado e maior simplicidade.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3511521 bytes, checksum: b6fc527d9dd12a95d8694d91fe94df32 (MD5) Previous issue date: 2014-05-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents a technique of Pulse Width Modulation (PWM) converters for single-phase three-level with diode clipping, which aims at balancing the tension in the bus capacitors. The technique consists of injecting a signal common mode voltage of the sinusoidal modulating signal width modulation conventional pulse-based Carrier, which introduces an element of DC current in the neutral bus capacitors, this voltage can be controlled, with the main objective to balance the voltage of the capacitor relative to the neutral point. The technique is presented a set of equations, in order to demonstrate how the injected voltage signal introduces a component DC current at the neutral point. To test the proposed strategy, the structure of the three-level converter with diode clipping was simulated with PSIM and mounted using a digital signal processor for generating the control signals of semiconductor devices. Simulations and experimental results that demonstrate the efficiency and quality of the PWM strategy are presented. / Este trabalho apresenta uma técnica de Modulação por Largura de Pulso (PWM) para conversores monofásicos de três níveis com diodo de grampeamento, que tem como objetivo o balanceamento da tensão no barramento de capacitores. A técnica consiste na injeção de um sinal de tensão de modo comum no sinal modulante senoidal, da modulação por largura de pulso convencional baseada em Portadora (Carrier Based Pulse Width Modulation), o qual introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro do barramento de capacitores, podendo essa tensão ser controlada, com o objetivo principal de balancear a tensão dos capacitores em relação ao ponto neutro. A técnica é apresentada em um conjunto de equações, com a finalidade de demonstrar como o sinal de tensão injetado introduz uma componente de corrente CC no ponto neutro. Para testar a estratégia proposta, a estrutura do conversor de três níveis com diodos de grampeamento foi simulada com o PSIM e montada, utilizando um processador digital de sinais para geração dos sinais de comando dos dispositivos semicondutores. Resultados de simulações e experimentais que demonstram a eficiência e a qualidade da estratégia PWM são apresentados.

Este trabalho apresenta um método utilizando redes neurais artificiais para a determinação das amplitudes e fases dos componentes harmônicos presentes na corrente de carga monofásica. O número de harmônicos identificados é previamente selecionado. Os hamônicos identificados estão presentes na corrente de cargas não-lineares de um sistema de iluminação onde é considerada a variação no tempo das características da forma de onda desta corrente. Os harmônicos presentes no sistema degradam a qualidade de energia, sendo assim é apresentado um breve estudo sobre este tema e métodos para atenuar a distorção harmônica no sistema. Dentre estes métodos é dado ênfase na aplicação de filtros ativos de potência em paralelo com carga não-linear. O trabalho também apresenta um estudo sobre os mais comumente métodos utilizados na identificação harmônica. Dentre eles está o método baseado em redes neurais artificiais. Este método é validado com base nos dados levantados por meio de simulação e de forma experimental. / In this thesis artificial neural networks are employed in a novel approach to identifying harmonic components of the single-phase nonlinear load current, whose amplitudes and phase angles are subject to unpredictable changes in steady-state. An identified harmonics number is previously selected. These harmonics are present in the non-linear loads current of electrical illumination system. The harmonics in the power system degrade the power quality, then is exhibited a concise study dealing with power quality problems and methods to mitigate the harmonic distortion in the power system. Among these methods emphasis is given in the application of pure active power filters in parallel with the non-linear load. The thesis also shows a study about the more commonly methods used in the harmonic detection. Among them is the method based on artificial neural networks. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed approach.

A pesquisa desenvolve o projeto e a implementaÃÃo de um microinversor monofÃsico de estÃgio Ãnico obtido da derivaÃÃo de quatro conversores flybacks CC-CC operando no modo descontÃnuo e associado em mÃdulos paralelos. Este arranjo reduz o volume dos magnÃticos, diminui os esforÃos de correntes nos primÃrios dos transformadores, bem como minimiza as oscilaÃÃes no mÃdulo fotovoltaico. Em meio as principais propriedades do microinversor flyback (MIF) desta pesquisa, as chaves dos primÃrios atuam com comutaÃÃo SPWM em alta frequÃncia e defasadas em cento e oitenta graus, enquanto as chaves dos secundÃrios sÃo comandadas por PWMâs complementares. Para validar a pesquisa serà desenvolvido um protÃtipo que efetuarà o processamento de energia interligando um painel fotovoltaico com 200 W de potÃncia, em cargas resistivas com caracterÃsticas senoidais. O sistema proposto està fundamentado na configuraÃÃo mÃdulo inversor integrado (MIC), que por sua vez, possui menores perdas nos semicondutores e elementos magnÃticos da topologia, quando comparado aos complexos sistemas fotovoltaicos centralizados. Dentre as aplicaÃÃes do microinversor flyback encontram-se: abastecimento de sistemas remotos, alimentaÃÃo de aparelhos eletroeletrÃnicos, pequenas estaÃÃes de bombeamentos de Ãgua, conexÃes a rede elÃtrica, entre outros. Apesar da baixa potÃncia, o microinversor apresenta caracterÃsticas elÃtricas essenciais a inserÃÃo na matriz energÃtica, tais como: isolaÃÃo entre a fonte e a carga, formas de ondas de tensÃes e correntes na saÃda com pequenas distorÃÃes e na frequÃncia da rede. Os resultados obtidos em laboratÃrio revelam que o microinversor flyback operando em malha aberta obtÃm rendimentos prÃximos a 90%, sendo entregue à carga cerca de 180 W. Sendo assim, a facilidade na construÃÃo, a utilizaÃÃo de poucos componentes e os resultados coletados experimentalmente habilitam o microinversor flyback a realizar a conversÃo CC-CA de sistemas fotovoltaicos de pequenas potÃncias conectados em cargas lineares monofÃsicas com caracterÃsticas senoidais ou interligados à rede elÃtrica. / The study proposes the design and implementation of a single phase inverter of single stage obtained the derivation of four flybacks converters CC - CC operating in discontinuous mode and associated in parallel modules. This arrangement reduces the amount of magnetic and decreases current efforts in primary transformers and minimizes fluctuations i n photovoltaic module. Among the main properties of micro inverter flyback (MIF) this research, the primary keys work with SPWM switching at high frequency and lagged in one hundred and eighty degrees, while the secondary keys are controlled by PWM's compl ementary. To validate the research, we will develop a prototype that will effect the processing power connecting a photovoltaic panel with 200W power in resistive loads with senoidais characteristics. The proposed system is based on the configuration of th e integrated module drive (MIC), which, in turn, has lower losses in the semi - conductors and magnetic elements of the topology, when compared to complex centralized photovoltaic systems. Among the applications of micro inverter flyback are: supply of remote systems, power electronics devices, small water pumping stations, connections to the grid, among others. Despite the low power, micro inverter has electrical characteristics essential for the insertion in the energy matrix, such as: insulation betwe en the source and the load, types of voltages and currents waves in output with little distortion and frequency of the network. The results obtained in the laboratory show that the micro inverter flyback operating in open loop gets yields close to 90% bein g delivered to the load about 180W. Thus, the ease of construction, the use of fewer components and results collected experimentally enable the micro inverter flyback to perform the CC - CA conversion of photovoltaic systems of small powers connected in sing le - phase linear loads with senoidais characteristics or interconnected to the electric grid

Orientador: Maria Cristina Dias Tavares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZevallosAlcahuaman_MiltonElvis_M.pdf: 2029693 bytes, checksum: 59155e98cbc8a1da85069d7cec8f451e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O arco secundário surge na manobra de abertura monofásica durante a eliminação de faltas monofásicas não permanentes para terra. O problema se apresenta especialmente nas linhas de EAT, no isolamento aéreo, em faltas que têm características não permanentes. Neste trabalho analisamos diferentes linhas de transmissão com níveis de tensão de 345 kV até 765 kV e com comprimentos de 150 km até 900 km, variando seu nível de compensação reativa em derivação de 40 % até 100 % e para as linhas mais longas compensando também 50 % da sua impedância longitudinal. Em linhas de EAT com compensação reativa em derivação é possível aproveitar a associação dos reatores adicionando um reator de neutro para minimizar o acoplamento mútuo entre as fases das linhas de transmissão, sendo este acoplamento a causa principal da manutenção da corrente de arco secundário. Com valores de reatores de neutro ótimos minimizamos a corrente de arco secundário e avaliamos a viabilidade da aplicação do religamento monofásico nos sistemas em estudo, aumentando o desempenho e confiabilidade dos sistemas elétricos / Abstract: The secondary arc appears in single-phase switching during clearing of non-permanent ground single-phase to ground faults. The problem happens especially on EHV lines, on aerial isolation, in faults with non permanent characteristics. In this work different transmission lines with voltage levels of 345 kV up to 765 kV and with 150 km up to 900 km length are analyzed, varying its level of reactive shunt compensation from 40 % up to 100 % and for the longest lines compensating 50 % of its longitudinal impedance. In EHV lines with have reactive shunt compensation, it is possible to add a neutral reactor in order to minimize the phase coupling of the transmission lines, being this coupling the main cause for the maintenance of the secondary arc current. With optimal values of neutral reactors it was possible to minimize the secondary arc current and evaluate the viability of the application of the single-phase reclosure in the systems under study, increasing the performance and reliability of the electrical systems / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_MARCEL SOARES LIMA.pdf: 17818100 bytes, checksum: 95b36384b873fd5da81040a537b53ec1 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / With advancement of power electronics and the wide range of applications involving single-phase inverter voltage, current controllers has gained great prominence, because they control the flow of energy supplied to the grid or to a load and compensate some quality energy problems. For this, various techniques for controlling power has been studied in order to meet the robustness characteristics, accuracy and speed of response. In addition, another important characteristic, which has been adopted for accurately determining the choice of the current driver is the possibility of eliminating disturbances in specific frequency, such as those caused by harmonicas of the fundamental signal. This paper presents the study, analysis and resonant controller design. Since this controller is equivalent to adding two PI controllers synchronously, a positive sequence and negative sequence other, implemented in the stationary frame of reference, we will investigate the possible resonance structures of controlling synchronous equivalent to PI controllers, and vector classic and the advantages and disadvantages of each. The analyses of resonant controllers are held in the continuous domain and then the drivers are implemented in discrete domain, taking into account the computational delay. It is also performed the analysis and design of strategies for controlling resonant with and without a delay compensator. Finally, experimental tests will be performed to confirm the analyzes in this paper. / Com o avanço da eletrônica de potência e a vasta gama de aplicações que envolvem os inversores monofásicos de tensão, os controladores de corrente têm ganhado grande destaque, pois controlam o fluxo de energia fornecida à rede elétrica ou a uma carga e compensam alguns problemas de qualidade de energia. Para isso, diversas técnicas de controladores de corrente têm sido estudadas com o intuito de atender as características de robustez, precisão e rapidez na resposta. Além disso, outra característica importante, e que tem sido rigorosamente adotada para determinar a escolha dos controladores de corrente, é a possibilidade de eliminar distúrbios em frequências específicas, como por exemplo, aqueles causados por harmônicas do sinal fundamental. Esta dissertação apresenta o estudo, análise e projeto do controlador ressonante. Uma vez que este controlador é equivalente à adição de dois controladores PI síncronos, um de sequência positiva e outro de sequência negativa, implementados no referencial estacionário, serão investigados as possíveis estruturas dos controladores ressonantes equivalentes aos controladores PI síncronos, clássico e vetorial, bem como as vantagens e desvantagens de cada um. As análises dos controladores ressonantes são realizadas no dominio contínuo e, posteriormente, os controladores são implementados no dominio discreto, levando em consideração o atraso computacional. Também é realizada a análise e projeto das estratégias de controladores ressonantes com e sem um compensador de atraso. Por fim, serão realizados ensaios experimentais para confirmar as análises realizadas no decorrer deste trabalho.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T12:05:16Z No. of bitstreams: 1 joaorafaelalves.pdf: 18835102 bytes, checksum: c04fec309271ef247ba877e3cd5e2ba8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T19:33:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joaorafaelalves.pdf: 18835102 bytes, checksum: c04fec309271ef247ba877e3cd5e2ba8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T19:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joaorafaelalves.pdf: 18835102 bytes, checksum: c04fec309271ef247ba877e3cd5e2ba8 (MD5) Previous issue date: 2014-09-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se neste trabalho um modelo computacional simplificado que caracteriza a dinâmica espaço-temporal da perfusão sanguínea no miocárdio cardíaco. Especificamente, este modelo visa reproduzir imagens qualitativas obtidas através de exames de contraste, os quais são amplamente utilizados na medicina clínica para avaliar a perfusão cardíaca. A aplicação do contraste permite a detecção de regiões isquêmicas, fibroses e tumores. Aqui foca-se também no caso de um infarto subendocárdico. Para efeitos da modelagem, considera-se o tecido do miocárdio cardíaco como um meio poroso, isto é, uma região sólida com espaços vazios. Para este fim, a modelagem foi baseada em equações diferenciais e na Lei de Darcy, a qual correlacionada a permeabilidade do tecido, a diferença de pressão e o fluxo de sangue no tecido cardíaco. / We present a simplifed computational model that characterizes the spatio-temporal dynamics of blood perfusion in cardiac myocardium. Specifically, we are interested in reproducing qualitative images obtained by contrast-enhanced exams, which are widely used in clinical medicine to evaluate the blood perfusion in the heart. The aplication of contrast allows the detection of injuries, ischemic regions, fibrosis or tumors. Here we focus on the pathological case associated to subendocardial infarct. In our modelling, we will consider the tissue of cardiac myocardium as a porous media, i.e., a solid region with empty spaces. To this end, the modelling was based on differential equations and Darcy's Law, which correlates tissue permeability, pressure difference and the blood ow in the cardiac tissue.

In this investigation, a single phase fluid is used to study the coupling between natural convection heat transfer within an enclosure and forced convection through computer covering case to cool the electronic chip. Two working fluids are used (water and air) within a rectangular enclosure and the air flow through the computer case is created by an exhaust fan installed at the back of the computer case. The optimum enclosure size configuration that keeps a maximum temperature of the heat source at a safe temperature level (85°C) is determined. The cooling system is tested for varying values of applied power in the range of 15-40W. The study is based on both numerical models and experimental observations. The numerical work was developed using the commercial software (ANSYS-Icepak) to simulate the flow and temperature fields for the desktop computer and the cooling system. The numerical simulation has the same physical geometry as those used in the experimental investigations. The experimental work was aimed to gather the details for temperature field and use them in the validation of the numerical prediction. The results showed that, the cavity size variations influence both the heat transfer process and the maximum temperature. Furthermore, the experimental results ii compared favourably with those obtained numerically, where the maximum deviation in terms of the maximum system temperature, is within 3.5%. Moreover, it is seen that using water as the working fluid within the enclosure is capable of keeping the maximum temperature under 77°C for a heat source of 40W, which is below the recommended electronic chips temperature of not exceeding 85°C. As a result, the noise and vibration level is reduced. In addition, the proposed cooling system saved about 65% of the CPU fan power.

No description available.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-14T12:28:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Bautista Nilson.pdf: 11338318 bytes, checksum: ae22c70eb1719f066a5eeb3de436c953 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T12:28:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Bautista Nilson.pdf: 11338318 bytes, checksum: ae22c70eb1719f066a5eeb3de436c953 (MD5) Previous issue date: 2016-01-26 / CNPQ / A modelagem e a simulação numérica do transporte de solutos, como por exemplo traçadores, em meios porosos heterogêneos e anisotrópicos, tais como aquíferos e reservatórios de petróleo constituem-se num grande desafio de natureza matemática e numérica. A modelagem de falhas selantes, canais, poços inclinados, pinchouts e outras características complexas demanda o uso de malhas não-estruturadas e não-ortogonais, capazes de se adaptar naturalmente ao domínio em estudo. Os pacotes computacionais utilizados comumente na indústria do petróleo, na sua grande maioria, se baseiam no Método das Diferenças Finitas com Aproximação de Fluxo por Dois Pontos (Two-Point Flux Approximation - TPFA) e no Método de Ponderação à Montante de Primeira Ordem (First Order Upwind Method - FOU), devido a sua facilidade de implementação e sua eficiência computacional. Infelizmente, os métodos TPFA são incapazes de produzir soluções convergentes em malhas não-ortogonais ou para tensores de dispersão ou permeabilidades completos e os métodos FOU produzem soluções com difusão numérica excessiva, exigindo malhas demasiadamente refinadas para obtermos soluções confiáveis. Uma alternativa ao TPFA, e que permite o uso de tensores completos e malhas não-ortogonais, é o Método dos Elementos Finitos de Galerkin (MEF), porém este método não produz soluções localmente conservativas, o que pode ser um problema sério para a modelagem de problemas envolvendo leis de conservação, como no escoamento em meios porosos. Outra alternativa são os Métodos de Volumes Finitos (MVF). Nas suas variantes mais robustas, estes métodos são capazes de lidar com malhas poligonais quaisquer e tensores de dispersão e permeabilidades completos e com razão de anisotropia arbitrária, além de produzir aproximações discretas de alta ordem e localmente conservativas. Neste contexto, no presente trabalho, apresentamos uma formulação MVF centrado na célula para a modelagem do transporte de um traçador não-reativo num escoamento monofásico em meios porosos heterogêneos e anisotrópicos. Para a discretização dos termos elípticos, tanto da equação de pressão quanto da equação de Advecção-Dispersão-Reação (ADRE), utilizou-se um MVF com aproximação de fluxo por múltiplos pontos que faz uso do estêncil diamante (MPFA-D) e para a discretização dos termos hiperbólicos, usamos o método FOU e um MVF do tipo MUSCL (Monotone Upstream Centered Scheme for Conservation Laws). A fim de testar nossa formulação, resolvemos alguns problemas benchmark encontrados na literatura. / Modeling and numerical simulation of solutes (e.g. Tracers) in heterogeneous and anisotropic porous media such as aquifers and oil reservoirs, constitute a bigger challenge of mathematics and numerical nature. Modeling sealants faults, channels, inclined wells, pinch outs and other complex features of these geological formations demand the use of unstructured and not orthogonal meshes, able to adapt naturally to the domain under study. The computational packages used commonly in the oil industry, mostly, are based on the Finite Difference Method with Two Point Flow Approximation (TPFA) and the Amount First Order Upwind method (FOU), due to its ease of implementation and its computational efficiency. Unfortunately, TPFA methods are unable to produce conver-gent solutions in non-orthogonal meshes or in permeability or dispersion full Tensor and FOU methods produce solutions with excessive numerical diffusion, requiring excessively refined mesh to obtain reliable solutions. An interesting alternative to TPFA, which allows the use of full tensor and not orthogonal meshes, is the Galerkin Finite Element Method (FEM), but this method does not produce solutions locally conservative, which can be a serious problem for modeling problems involving conservation laws as the flow in porous media. An interesting alternative is the Finite Volume Methods (MVF). In its most robust embodiments, these methods are able to cope with any polygonal mesh and full permeability or dispersion tensors and with an arbitrary anisotropy ratio, beyond producing discrete approximations of high order and locally conservative. In this context, the present study, we present one MVF formulation cell centered to modeling the transport of a non-reactive tracer in single-phase flow in heterogeneous and anisotropic porous media. For the elliptical discretization terms, both, the pressure equation as the equation advection-dispersion-reaction (ADRE), we used The FVMF multipoint flow approximation that uses the diamond stencil (MPPA-D) and for the discretization of hyperbolic terms, we use the FOU method and an MVF type MUSCL (Monotone Upstream Centered Scheme for Conservation Laws). In order to test our formulation, we solve some benchmark problems in the literature.