Categoria: Dissertações

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Controle Preditivo Aplicado ao Conversor Multinível em Cascata de Média Tensão na Configuração Back-To-Back com Conexão Paralelo-Série

Nome: FELIPE SILVA OLIVEIRA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 26/03/2020
Orientador: LUCAS FRIZERA ENCARNAÇÃO

Resumo: A introdução de equipamentos de alta potência, como motores, laminadores, bombas, ventiladores e compressores nas redes elétricas é uma realidade em diversos parques industriais em escala global. Esse acentuado incremento na demanda energética implica na necessidade de elevação dos níveis de tensão industriais, podendo assim ultrapassar os limites físicos das chaves semicondutoras, impossibilitando o acionamento desses equipamentos por meio de um conversor convencional conectado diretamente à média tensão. Devido a esse déficit tecnológico, uma das propostas bastante difundida na literatura é o uso da topologia de conversores multiníveis com ponte-H em cascata (Cascaded H-Bridge – CHB). Entretanto, a topologia CHB possui limitação operacional ao utilizar a configuração Back-to-Back (B2B),
visto que algumas combinações de estados de chaveamento resultam em curto-circuito entre vários capacitores isolados. A partir dos conceitos de controle preditivo baseado em modelo, construiu-se uma estratégia de chaveamento de alta frequência capaz de eliminar os estados de
curto-circuito nos capacitores sem comprometer a controlabilidade e a qualidade das formas de onda da corrente e da tensão do conversor.

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Modelagem e Controle Preditivo dos Queimadores de uma Caldeira

Nome: GUILHERME LIMA BARBARIOLI
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 02/12/2019
Orientador: JUSSARA FARIAS FARDIN

Resumo: Em industrias de base, como as metalúrgicas, a eficiência energética aliada a redução de emissões atmosféricas são fatores relevantes para sustentabilidade ambiental. Nas usinas metalúrgicas integradas houve um aumento em 60% da eficiência energética na produção do aço nos últimos 50 anos. Entretanto, aprimoramentos futuros na eficiência energética requerem controle e gerenciamento dos gases combustíveis residuais dos processos siderúrgicos. Estes gases são comumente reutilizados na produção do aço e também na
geração de energia elétrica, via termelétrica a vapor. Para otimizar o consumo destes gases residuais, deve haver um otimizador para gerenciar o encaminhamento e consumo dos gases por cada setor ao longo da usina. Abaixo deste otimizador, para cada processo consumidor destes gases, deve haver preferencialmente um controlador avançado para assegurar que os
objetivos definidos no nível de otimização sejam adequadamente alcançados. Neste trabalho é proposto um sistema de controle híbrido baseado no modelo da fornalha da caldeira de uma termelétrica, de modo a fornecer um seguimento de trajetória para vazão do gás sem offset. Neste sentido foi necessário propor uma modelagem híbrida para a fornalha da caldeira, utilizando formulação MLD (Mixed Logical Dynamics), a partir da utilização
das ferramentas disponibilizadas da linguagem HYSDEL (Hybrid System Description Language). Este modelo híbrido integra todos os procedimentos de inicialização, parada, limites físicos do sistema e o modelo comutado por partes, que definem as dinâmicas de vazão do gás. O controle preditivo proposto utiliza o método otimização quadrática inteira-mista on-line, com horizonte de previsão deslizante. Para estimar os estados foi proposto um filtro de Kalman projetado por partes, possibilitando rejeição de ruídos brancos e distúrbios com média diferente de zero. Para avaliar a performance do sistema
realizou-se cinco estudos de caso, incluindo uma comparação com um sistema de controle PI (Proporcional Integrativo).
Palavras-chaves: Sistemas híbridos. Controle. MLD. HYSDEL. Kalman.

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Modelagem do Sistema Elétrico Isolado de uma Plataforma de Petróleo para Análise do Comportamento Dinâmico

Nome: CESAR SPINASSÉ PELUCHI
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 23/09/2019
Orientador: JUSSARA FARIAS FARDIN
Co-orientador: LUCAS FRIZERA ENCARNAÇÃO

Resumo: A estabilidade transitória frente a grandes perturbações eletromagnéticas ou eletromecânicas é fundamental para a operação segura de um sistema elétrico. Por se tratar de um sistema elétrico isolado, as plataformas de petróleo, também chamadas de unidade estacionárias de produção (UEP), tendem a possuir oscilações de tensão e frequência maiores quando comparado a um sistema elétrico interligado. Sendo assim, para se ter previsibilidade nas manobras do sistema, principalmente quando o sistema de geração não se encontra em sua capacidade plena, por exemplo durante uma manutenção preventiva ou corretiva das turbinas e geradores, e evitar, portanto, o colapso da geração, é imprescindível que o sistema elétrico esteja adequadamente modelado. Portanto, os principais componentes do sistema elétricos da UEP, sendo eles os geradores, as turbinas a gás, o sistema de excitação, o regulador de velocidade e os motores de indução, são detalhadamente modelados a fim de se obter uma plataforma de simulação que represente bem esse sistema. A simulação foi desenvolvida no software PTW (Power*Tools for Windows) utilizando o Módulo de Estabilidade, ISIM®.
A validação do modelo é obtida comparando-se os resultados com oscilografias de casos reais de partida de grandes motores, de perda de parte da geração e de atuação de descarte de carga. Os resultados encontrados via simulação foram muito aderentes àqueles obtidos em campo.

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Estudo, Análise e Simulação Computacional de Acoplamentos Indutivos Wireless Utilizando Software de Elementos Finitos

Nome: TATIANA SAVIATO MACEDO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 17/06/2019
Orientador: WALBERMARK MARQUES DOS SANTOS

Resumo: A transferência indutiva de potência tem sido objeto de um número crescente de pesquisas nos últimos anos. Esse avanço foi impulsionado pela conveniência e segurança que essa tecnologia oferece para uma ampla gama de aplicações. Este trabalho apresenta uma análise de parâmetros de sistemas de bobinas utilizados para transferência indutiva de potência tais como geometria, dimensões e distância entre as bobinas, coeficiente de acoplamento, potência entregue na carga e eficiência do sistema de transmissão. Para calcular esses parâmetros foi utilizado um software de elementos finitos, cujos resultados das simulações são demonstrados graficamente. Duas geometrias de bobinas, circular e quadrada, foram consideradas para avaliar o comportamento do campo magnético em condições de variação da distância entre as bobinas e os desalinhamentos laterais. O estudo também analisou teoricamente a influência do uso de blindagem eletromagnética no desempenho dos sistemas de transferência indutiva e concluiu que o uso da blindagem melhora em até 62% o fator de acoplamento, e seu efeito é maior nas bobinas quadradas, apesar da bobina circular apresentar um fator de acoplamento maior mesmo com a blindagem. Para validar os resultados teóricos, esses foram comparados com dados experimentais de um protótipo. A análise comparativa demonstrou que o uso de ferramentas de elementos finitos é válido para o cálculo dos parâmetros e a análise do comportamento do campo magnético, inclusive em condições de desalinhamentos espaciais entre as bobinas de sistemas transferência indutiva de potência. Os resultados tanto teóricos quanto experimentais demonstraram que, para garantir maiores níveis de potência transferida à carga, as dimensões das bobinas devem ser entre 2 e 3,3 vezes a distância entre elas. Nessa faixa de distância o fluxo magnético entre as bobinas atinge seu ponto máximo. Neste trabalho foi observado que para sistemas estáticos de transferência indutiva, as bobinas circulares apresentam um desempenho melhor que as bobinas quadradas quando a distância entre elas é menos da metade da sua largura.
Palavras-chave: transferência de potência indutiva, software de elementos finitos, projeto de bobinas, desalinhamento.

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