PRPPG32003013001D0 PRPPG - PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO Telefone/Ramal: Não informado
Dissertações/Teses

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2019
Dissertações
1
  • MATEUS DIAS BRAGA
  • Capacidade de Hospedagem de Sistemas de Distribuição com Inserção de Geração Distribuída Utilizando o OpenDSS

  • Orientador : PAULO FERNANDO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENEDITO ISAIAS LIMA FULY
  • ELIANE VALENCA NASCIMENTO DE LORENCI
  • JOSE LUIZ REZENDE PEREIRA
  • PAULO FERNANDO RIBEIRO
  • Data: 25/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • O uso de sistemas distribuídos - principalmente de painéis solares fotovoltaicos - tem
    aumentado nos últimos anos. Promover o desenvolvimento de energias renováveis tornou-se
    um objetivo comum do Mundo e também do Brasil. A busca por fontes alternativas aliada à
    geração de energia limpa fez com que a energia solar fotovoltaica crescesse
    consideravelmente. Além disso, acordos como o Protocolo de Kyoto e Paris também
    influenciaram este crescimento. Um outro fator que vale a pena destacar é o barateamento do
    preço desta energia, uma vez que em décadas passadas era inviável, apresentando preços
    muito elevados. O crescimento deste tipo de energia por um lado é interessante, pois
    diversifica a matriz energética, diminui a dependência das grandes usinas hidrelétricas e/ou
    térmicas. Contudo, também gera incertezas e preocupações de natureza técnica, econômica e
    social. Dentro deste contexto, esta dissertação busca apresentar os impactos da geração
    distribuída no sistema elétrico de potência. Do ponto de vista técnico, são abordados os
    principais problemas relatados na literatura devido à alta inserção de sistemas distribuídos
    fotovoltaicos, tais como: sobretensão, harmônicos, desequilíbrio de tensão, capacidade
    térmica das linhas e dos transformadores, dentre outros. Desta forma, esta dissertação tem
    como objetivo analisar a capacidade de hospedagem de um sistema de distribuição frente à
    sobretensão e harmônicos. É utilizado o software OpenDSS juntamente com o MATLab para
    avaliar o sistema frente à elevada inserção de geração distribuída. São apresentados,
    comparados e discutidos alguns resultados e os fatores que influenciam diretamente nos
    valores da capacidade de hospedagem deste sistema teste (13 barras) frente a sobretensões e
    distorções harmônicas.


  • Mostrar Abstract
  • The use of distributed generation - mainly of photovoltaic solar panels - have been
    increasing in the last years. Promoting the development of renewable energy has become a
    common goal of the World and Brazil as well. The seek for alternative energy sources allied
    with the generation of clean energy has increased considerably the use of photovoltaic solar
    energy. In addition, agreements such as the Kyoto Protocol and Paris have also influenced it.
    Another factor that is interesting to mention is the price reduction in this type of energy, since
    in previous decades it was unfeasible, presenting very high prices. Moreover, the growth of
    this type of energy is quite beneficial to the society because it diversifies the energy matrix,
    decreasing the dependence on large hydroelectric and/or thermal plants. On the other hand, it
    also generates technical, economic and social uncertainties and concerns. Within this context,
    this work seeks to present the impacts of the distributed generation on the electric power
    systems. From the technical point of view, the main problems reported in the literature due to
    high insertion of distributed photovoltaic systems are: overvoltage, harmonic distortions,
    voltage imbalances, thermal capacity of lines and transformers, among others. In this way,
    this paper work aims to analyze the hosting capacity of a distribution system against
    overvoltage and harmonics. OpenDSS software is used with MATLab in order to evaluate the
    system against high insertion of distributed generation. Some factors that directly influence
    the hosting capacity values of this test system (13 buses) against overvoltages and harmonic
    distortions are presented, compared and discussed.

2
  • IBERÊ CARNEIRO DE OLIVEIRA
  • Análise Econômica da Inserção de Painéis Fotovoltaicos no Campus da UNIFEI - Itajubá com Simulação de Monte Carlo

  • Orientador : BENEDITO DONIZETI BONATTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENEDITO DONIZETI BONATTO
  • FERNANDO NUNES BELCHIOR
  • JOSE LUIZ REZENDE PEREIRA
  • MOISES DINIZ VASSALLO
  • VICTOR EDUARDO DE MELLO VALERIO
  • Data: 10/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Essa dissertação apresenta uma metodologia para se estimar o retorno econômico e o seu risco associado ao investimento em sistemas de geração fotovoltaica (PV), através de simulação de Monte Carlo. Para isso, foram utilizados dados reais de geração e consumo de energia elétrica da UNIFEI, campus Itajubá, com o uso de um sistema supervisório e dimensionado um sistema de geração PV capaz de suprir a energia elétrica consumida pela UNIFEI junto à concessionária. Com base nesse dimensionamento foram modeladas duas arquiteturas para a implantação desse sistema PV: um sistema centralizado construído ao solo, e um sistema descentralizado espalhado pelos telhados dos prédios do campus da UNIFEI em Itajubá. Foram estabelecidas as principais variáveis estocásticas que influenciam no retorno econômico do sistema PV, tais como custo de capital, geração de energia elétrica, CAPEX, OPEX, valor residual, variação da tarifa de energia e a confiabilidade do sistema. Com esses dados foi realizada a simulação de Monte Carlo para os dois sistemas e calculadas as médias e desvio padrão de Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Índice de Rentabilidade (IR) dos sistemas bem seus desvios padrão.


  • Mostrar Abstract
  • This dissertation presents a methodology to estimate the economic return and its associated risk of investment in photovoltaic generation (PV) systems through Monte Carlo simulation. In order to do so, it was used real electricity generation and consumption data from UNIFEI, Itajubá campus, with the use of a supervisory system, and designed a PV generation system able to supply the consumed electrical energy by UNIFEI from the power utility. Based on this design, two architectures were modeled for the implantation of this PV system: a centralized system built to the ground, and a decentralized system spread over the roofs of the UNIFEI buildings in Itajubá. It was established the main stochastic variables that influence the economic return of the PV system, such as cost of capital, electric power generation, CAPEX, OPEX, residual value, energy tariff variation and system reliability. With these data the Monte Carlo simulation was performed for both systems and calculated the values Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Profitability Index (RI) of the systems as well as their standard deviations.

Teses
1
  • PEDRO EUGÊNIO MARCONDES JUSTINO RIBEIRO
  • Compensação de Harmônicas Utilizando Máquina Síncrona

  • Orientador : LUIZ EDUARDO BORGES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO ONOFRE PEREIRA PINTO
  • LUIGI GALOTTO
  • LUIZ EDUARDO BORGES DA SILVA
  • RAYMUNDO CORDERO GARCIA
  • ROBSON BAUWELZ GONZATTI
  • RONDINELI RODRIGUES PEREIRA
  • Data: 29/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • O advento da eletrônica e dos semicondutores trouxe consigo a produção de conteúdo harmônico circulante nas redes elétricas de energia. Essas correntes podem causar aumento de perdas nos condutores e ressonâncias indesejadas se tornando um dos maiores problemas nos sistemas de energia elétrica. Inúmeros trabalhos já propuseram soluções para este problema, entre elas: i) transformadores com enrolamentos especialmente conectados; ii) reatores; iii) filtros ressonantes passivos; iv) filtros ativos paralelos; v) filtros híbridos, iv) outros. Porém nenhuma dessas soluções encontra boa aplicabilidade a medida que os níveis de tensão e potência são elevados. Neste trabalho propõe-se o uso de máquinas síncronas para a compensação de harmônicas através do controle da corrente de excitação da máquina. A este equipamento está sendo proposto o nome de Filtro Ativo Supersíncrono (FAZ). O mesmo pode ser implementado “retrofitting” máquinas síncronas já instaladas, ou em projetos novos.
    Para verificar a viabilidade de uso da máquina síncrona para compensação de reativos, foi apresentada a modelagem da mesma, com foco no campo eletromagnético gerado no entreferro da máquina. Então foi realizada uma simulação de compensação de harmônica com máquina síncrona e comparação com um modelo de referência (filtro ativo paralelo). Ao final, discussões apresentando dificuldades de implementação e temas de pesquisas futuras são apresentadas.


  • Mostrar Abstract
  • The development of electronics and semiconductors brought the circulating of harmonic currents in the electric power grids. These currents can cause losses in conductors and unwanted resonances and have become one of the biggest problems in electric power systems. Therefore, many solutions are presented in the literature, such as, i) specials design transformers windings; ii) reactors; iii) passive resonant filters; iv) parallel active filter; v) hybrid filters. However, none of these solutions has good applicability in high-voltage high-power systems. This dissertation proposes an alternative method off using synchronous machine to compensate the harmonic content of a non-linear load, by controlling its field current. For this equipment, it is being proposed the name of Supersynchronous Active Filter (FAZ). This equipment can be implemented by retrofitting of installed synchronous machines, or in new projects.
    The viability of the synchronous operation for the reactive power compensation is described; it was presents the field and flux machine modeling. The simulation off the operation is shown, for a compensation of a non-linear load, and a comparison with a reference model (parallel active filter) was done. Finally, discussions are made considering the results and the implementation difficulties.

2
  • THIAGO POUZA MUSSOLINI
  • Uma Metodologia para Projeto de uma Referência de Corrente CMOS Independente da Temperatura
    Otimizada para Aplicações de Sinais Mistos

  • Orientador : ROBSON LUIZ MORENO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALTON MARTINI COLOMBO
  • LEONARDO BRESEGHELLO ZOCCAL
  • LEONARDO MESQUITA
  • LUIS HENRIQUE DE CARVALHO FERREIRA
  • PAULO CESAR CREPALDI
  • ROBSON LUIZ MORENO
  • Data: 06/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto para uma referência de corrente
    CMOS independente da temperatura. Esta referência de corrente possui como características:
    alta precisão, boa PSRR e baixa variação; sendo otimizada para aplicações de
    sinais mistos. A topologia é baseada em referências de corrente de bootstrap que apresentam
    uma PSRR de até 60 dB, o qual é necessário para a aplicação proposta, uma vez que
    elas empregam circuitos em que o ruído de chaveamento de alta frequência está presente.
    A abordagem proposta foi verificada com sucesso em um processo padrão CMOS 0.35 μm
    através das simulações elétricas e medidas em laboratório, para uma fonte de alimentação
    entre 2,6 V e 3,6 V e temperaturas entre -40 oC e 80 oC. Por fim, a referência de
    corrente proposta apresenta uma precisão de ±0,5% após o processo de calibração e uma
    dependência média da temperatura relativa de 62,5 ppm/oC.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a design methodology for a CMOS temperature-independent current
    reference. This current reference has the following characteristics: high accuracy, good
    PSRR and low variation; being optimized for mixed signal applications. The topology is
    based on bootstrap current references that present a PSRR up to 60 dB, which is required
    for the proposed applications since they employ circuits where high-frequency switching
    noise is present. The proposed approach was successfully verified in a standard CMOS
    0.35 μm process. The electrical simulations and laboratory measurements confirm that
    for a power supply between 2.7 V and 3.6 V and temperatures between -40 oC to 80 oC
    range. Finally, the proposed current reference exhibits an accuracy of ±0.5% and a mean
    relative temperature dependency of 62.5 ppm/oC.

3
  • ARNALDO DEL RISCO SÁNCHEZ
  • Estratégias para o controle de modo comum do Par Diferencial Simétrico CMOS de Ultra-Baixa Tensão e Ultra-Baixa Potência

  • Orientador : LUIS HENRIQUE DE CARVALHO FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALTON MARTINI COLOMBO
  • LUIS HENRIQUE DE CARVALHO FERREIRA
  • ODILON DE OLIVEIRA DUTRA
  • PALOMA MARIA SILVA ROCHA RIZOL
  • PAULO CESAR CREPALDI
  • ROBSON LUIZ MORENO
  • Data: 11/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Este documento apresenta quatro topologias para a compensação da Rejeição de Modo
    Comum (CMRR) em um par diferencial simétrico de ultra-baixa-tensão e ultra-baixa
    potência, onde os transistores operam na região de inversão fraca. É mostrado a análise
    teórica das estratégias de compensação propostas, assim como as topologias a serem
    utilizadas para melhorar a resposta em modo comum. As estratégias foram verificadas
    aplicando uma simulação de Monte Carlo. Utilizando uma das estratégias, é proposta uma
    arquitetura de par diferencial simétrico sem fonte de corrente de polarização, a qual reduz
    a tensão de alimentação do circuito, realizando o controle de modo comum em paralelo.
    Uma das topologias propostas é fabricada em um processo BiCMOS IBM-130 nm. O
    circuito proposto apresenta uma CMRR de 70,22 dB, com uma transcondutância de 5,33
    nS, corrente de polarização de 4 nA, tensão de alimentação de 400 mV e consumo de
    potência de 10 nW, confirmando sua compatibilidade com circuitos de ultra-baixa potência


  • Mostrar Abstract
  • This work presents four topologies for Common Mode Rejection Ratio (CMRR) compensation
    in a ultra-low-voltage and ultra-low-power symmetrical differential pair with
    transistors operating in the weak inversion region. The theoretical analysis of the compensation
    strategies proposed as well as the topologies to be used to improve the common mode
    response is shown. The proposed strategies were verified using a Monte Carlo simulation.
    Using one of the strategies, a symmetric differential pair architecture without a tail current
    is proposed, which reduces the supply voltage of the circuit by performing the common
    mode control in parallel.
    One of the proposed topologies is implemented in an IBM-130 nm BiCMOS process. The
    proposed circuit has a CMRR of 70,22 dB, transconductance of 5.33 nS, bias current
    of 4 nA, supply voltage of 400 mV and power consumption of 10 nW, confirming its
    compatibility with ultra-low power circuits .

4
  • DÉCIO RENNÓ DE MENDONÇA FARIA
  • SISTEMA ELETRÔNICO DE R ASTREAMENTO E DIRECIONAMENTO DE SINAIS PARA REDES 5G E IoT

  • Orientador : DANILO HENRIQUE SPADOTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANILO HENRIQUE SPADOTI
  • FERNANDA RODRIGUES DA SILVA
  • KENEDY MARCONI GERALDO DOS SANTOS
  • MATEUS AUGUSTO FAUSTINO CHAIB JUNQUEIRA
  • RENAN ALVES DOS SANTOS
  • Data: 24/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente, o sistema móvel de comunicação caminha para
    um novo salto tecnológico, denominado d e quinta geração ( 5G )). Neste sistema cada usuário terá sua própria rede em banda larga e novas tecnologias f a cil itarão a conexão máquina para máquina (M2M
    Machine to Machine ) dando suporte a chamada Internet das Coisas (IoT Internet of Things )
    onde dispositivos eletrônicos poderão trocar mensagens entre si ou com o homem. Para
    atingir esse objetivo a nova rede necessariamente deverá ser ultradensa com inúmeras
    estações atende ndo áreas que antes eram atendidas por uma única estação A complexidade
    dos sistemas, principalmente do sistema de controle será bem maior que o atual. No caso
    específico de uma mudança de célula é de grande va lia estimar para qual célula a unidade
    móvel se desloca, porém esta informação não está disponível at ualmente para a Unidade de
    C ontrole chamada de Entidade de Gerenciamento da Mobilidade ( MME Mobility
    Management Entity ).
    Este trabalho propõe a utilização de um sistema digital de localização que converte o
    ângulo de chegada do sinal (AoA Angle of Arr ival ) em dados para ser em utilizados como
    estimativa de mudança de célula. Atualmente a MME envia sinais de busca para todas as
    estações rádio base na vizinhança da estação móvel para determinar para qual célula o móvel
    se deslocou , esse processo leva a u ma sobrecarga da rede de dados na proximidade do usuário
    final. No novo sistema proposto neste trabalho, a determina ção d o ângulo de chegada permit e
    estimar para onde a unidade móvel se desloca não sendo necessária a ativação de todas as
    estações n a vizin hança da estação atual . Esta proposta é inovadora sendo esta a principal
    contribuição deste trabalho . Adicionalmente, com a informação do ângulo de chegada do
    sinal a estação rádio base pode direcionar os sinais para a estação móvel possibilitando
    assim uma área de cobertura definida por software O desenvolvimento teórico da técnica do
    ângulo de chegada foi confirmado nos testes realizados no La boratório de Telecomunicações
    da UNIFEI. Os resultados experimentais obtidos foram muito próximos aos resultad os
    analíticos . Por fim, um circuito eletrônico foi desenvolvi do apresentando em tempo real o
    ângulo de chegada do sinal , demonstrando que o multipercurs o não inviabiliza o uso deste
    sistema em ambientes internos.


  • Mostrar Abstract
  • Currently, the mobile communication system is headed for a new technological leap
    called fifth generation (5G). In this system each user w ill have their own broadband network
    and new technologies will facilitate the machine to machine connection (M2M) supporting
    the Internet of Things (IoT) concept where electronic devices can exchange messages with
    each other or with the man. To reach this goal, the new network must necessarily be
    ultradense with numerous stations serving areas that previously were served by a single
    station. The complexity of systems, especially the control system, will be much greater than
    the current one. In the specific case of a cell change it is of great value to estimate to which
    cell the mobile unit moves, but this information is not currently available to the Control Unit
    called the Mobility Management Entity (MME).
    This work proposes the use of a digital localization system that converts the angle of arrival of the signal (AoA) into data to be used as estimation of cell change. Currently, the MME sends search signals to all base stations in the vicinity of the mobile station to determine to which cell the mobile has moved, this process leads to an overload of the data
    network in the vicinity of the end user. In the system proposed in this work, determining the
    angle of arrival allows estimating where the mobile unit moves, and it is not necessary to
    activate all stati ons in the vicinity of the current station. This proposal is innovative and this is
    the main contribution of this work. Additionally, with the angle of arrival signal information,
    the base station may direct the signals to the mobile station thereby enabli ng a software
    defined coverage area. The theoretical development of the angle of arrival technique was
    confirmed in the tests carried out at the Telecommunication Laboratory of UNIFEI. The
    experimental results obtained were very close to the analytical res ults. Finally, an electronic
    circuit was developed showing in real time the angle of arrival of the signal, demonstrating
    that the multipath does not invalidate the use of this system in internal environments.

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