Publicações

Nome: VICTOR MANUEL RIVA DE OLIVEIRA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 20/05/2021
Orientador: LUCAS FRIZERA ENCARNAÇÃO

Resumo: Dispositivos de eletrônica de potência são amplamente utilizados em diversas áreas. Atualmente, a maior parte da energia elétrica, antes de chegar ao consumidor final, é processada por tais dispositivos. Neste cenário, com a demanda por uma energia elétrica de melhor qualidade e mais sustentável, torna-se inevitável a busca por topologias de conversores e controladores mais eficientes no ambiente industrial. Os conversores multiníveis surgiram na
década de 1980 para suprir tal demanda. Com o intuito de reduzir a distorção harmônica nas cargas, estes conversores são equipamentos não lineares compostos por uma matriz de semicondutores que sintetizam uma tensão escalonada em vários degraus. Além disso, outras técnicas de controle foram desenvolvidas buscando mais eficiência energética. O controle preditivo é um exemplo de controle moderno não linear que também é amplamente utilizado
atualmente em sistemas de potência. Dessa forma, o atual trabalho tem como objetivo desenvolver um conversor multinível do tipo ponto neutro grampeado, na configuração back-to-back. Adicionalmente, técnicas como o controle vetorial e o controle preditivo de corrente são empregadas para acionar um motor de indução trifásico, podendo regenerar energia para a rede, minimizar o tempo de carga do barramento CC, controlar o fator de potência e controlar
correntes, torque, fluxo e velocidade do motor. Os resultados obtidos via Matlab® e Simulink® mostraram-se bastante satisfatórios, cumprindo as normas de qualidade de energia na rede e acionando o motor de forma eficiente.

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Nome: LUCAS FREIRE SANTOS AZEREDO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 30/04/2021
Orientador: JUSSARA FARIAS FARDIN
Co-orientador: HELDER ROBERTO DE OLIVEIRA ROCHA

Resumo: Diante da crescente busca por fontes de energias renováveis, bem como do aumento do financiamento desse setor no Brasil, as vantagens da energia renovável não se restringem somente à redução dos impactos ambientais, mas também às vantagens que envolvem uma maior confiabilidade, qualidade e eficiência do sistema elétrico. Paralelo a isso, a inserção de novas fontes geradoras em uma rede que foi projetada para operar de maneira unidirecional pode provocar modificações no fluxo de potência. Diante disso, torna-se fundamental estudar os impactos que essas fontes geradoras provocam
no sistema elétrico. O trabalho em questão busca analisar a alocação otimizada de geração distribuída fotovoltaica, banco de capacitores e reatores limitadores de curto-circuito para minimizar a corrente de curto-circuito, as perdas e a taxa de distorção harmônica das redes de 13, 34 e 123 nós do IEEE (Institute of Electrical and Electronic Enginners) usando o MOGWO (Multi-objective Grey Wolf Optimizer). As redes analisadas foram modeladas no OpenDSS (Open Distribution System Simulation) e durante todo o processo de otimização, verificou-se que a maior redução dos parâmetros analisados – perdas, taxa de distorção harmônica e corrente de curto circuito -, está associada com a
localização e com a quantidade de dispositivos que são alocados no sistema.

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Nome: LUÍZA SALEME DE MENEZES
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 16/04/2021
Orientador: LUCAS FRIZERA ENCARNAÇÃO

Resumo: Propõe-se uma metodologia para determinar a alocação ótima de Bancos de Baterias e de Geração Distribuída, cuja energia elétrica é oriunda de painéis fotovoltaicos, em um Sistema de Distribuição. A metodologia faz uso do perfil de geração fotovoltaica na temporada de verão e é baseada na curva de carga de consumidores residenciais de baixa tensão. A otimização da localização das unidades de geração distribuída e dos bancos de baterias visa minimizar as perdas diárias de energia ativa, levando em consideração os limites de tensão nas barras, os custos de instalação dos bancos, sua vida útil e a melhor operação destes, visando, futuramente, reduzir os custos com compra e venda de energia por parte da concessionária. A solução de otimização é obtida através de um Algoritmo Genético, que recebe como entrada os dados diários da potência ativa dos geradores solares e a demanda de carga para buscar melhores soluções para o problema. Para validar a solução proposta, foi realizado um teste em um alimentador radial de 78 barras, resultando em perdas diárias de perfis de tensão e potência ativa. Observou-se que o melhor resultado encontrado foi para a alocação de GD e/ou BESS para cinco barras, uma vez que o retorno financeiro resultante das perdas compensa a quantidade de instalações de GD e BESS existentes na rede.

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Nome: JUNIO CEZAR DE AMORIM
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 29/12/2020
Orientador: WALBERMARK MARQUES DOS SANTOS

Resumo: Um dos meios de transporte mais eficiente e seguro é o transporte ferroviário. No Brasil, são utilizadas na grande maioria das ferrovias locomotivas do tipo diesel-elétricas, onde um motor a diesel fornece energia cinética para um gerador elétrico que alimenta os motores de tração. Neste trabalho é realizado um estudo sobre regeneração da energia produzida pelos motores de tração
em frenagem da locomotiva para alimentação de suas cargas auxiliares, tais como ar condicionado, compressor de ar, ventiladores e sopradores. Este trabalho limita-se ao estudo da frota de locomotivas Dash 9 de uma ferrovia brasileira. Neste trabalho utilizam-se os dados reais de viagens dos trens para determinar o acumulador de energia mais adequado. Para tal, foi necessário a identificação das características das frenagens, como o tempo médio de aplicação do freio, energia média produzida por frenagem e o tempo médio entre as frenagens. Fez-se necessário a identificação em campo das cargas alimentadas pelo circuito auxiliar, pois muitas destas o fabricante não forneceu todas as informações
necessárias para o desenvolvimento deste trabalho.
Foram modeladas as cargas, os motores de tração como geradores e três diferentes tipos de
acumuladores, sendo o primeiro formado por baterias e supercapacitores, o segundo formado
exclusivamente por supercapacitores e o terceiro formado exclusivamente por baterias. Com
posse dos dados armazenados pelo registrador de eventos das locomotivas referente à energia produzida nas frenagens e, dos modelos, determinou-se a melhor configuração de acumuladores para regeneração da energia. É de extrema importância a definição do melhor acumulador a ser utilizado e o seu dimensionamento adequado para redução do custo do projeto, reduzindo o tempo de retorno do investimento comprometido no projeto. Caso, por exemplo, seja sobredimensionamento os acumuladores, ocorrerá uma subutilização destes, aumentando o custo desnecessariamente do projeto. Todavia, o subdimensionamento reduz a quantidade de energia regenerada, não aproveitando adequadamente toda a energia produzida. Neste trabalho, o sistema de regeneração foi modelado como um sistema híbrido, o qual é
constituído por equações diferenciais, ou equações à diferenças e equações lógicas. Tais modelos foram simulados com auxílio do toolbox Hysdel da ferramenta computacional Matlab. Conclui-se neste trabalho que para a ferrovia em estudo, o acumulador formado exclusivamente por baterias foi o que apresentou o melhor resultado. Contudo, em ferrovias cuja o tempo médio de frenagens é inferior à 62 segundos, o acumulador formado por supercapacitores provavelmente apresentará o melhor resultado. Já para as ferrovias cuja o tempo médio de frenagem fique entre 62 e 110 segundos, provavelmente o melhor resultado será obtido utilizando o acumulador formado por baterias e supercapacitores.

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Nome: JOÃO MARCUS RAMOS BACALHAU
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 05/11/2020
Orientador: JUSSARA FARIAS FARDIN

Resumo: O investimento no setor de energia visa garantir um fornecimento contínuo, confiável e de qualidade de energia elétrica impostos pela agência reguladora de eletricidade com o máximo equilíbrio econômico-financeiro. Esta dissertação discute os desafios do processamento de dados de alimentadores de distribuição de média tensão para uso no planejamento de redes de distribuição. A análise dos dados perdidos e dos outliers é feita nas séries temporais trifásicas das medidas de tensão, corrente e fator de potência de 459 alimentadores reais. Além disso, é proposto um método de pré- processamento e imputação de dados ausentes, usando a característica desequilibrada das fases, interpolação e a curva padrão normalizada do dia da semana ajustada.

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Nome: RENATO SANTOS FREIRE FERRAZ
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 18/09/2020
Orientador: AUGUSTO CÉSAR RUEDA MEDINA

Resumo: Atualmente, é possível notar uma elevada integração de Geração Distribuída (GD) em sistemas de distribuição. Apesar dos diversos benefícios causados por essa integração, observam-se algumas modificações das correntes de carregamento e de curto-circuito, as quais podem gerar problemas nos sistemas de proteção, como a falsa operação dos dispositivos de proteção, perda de coordenação, redução do alcance da proteção de distância, entre outros. Outrossim, uma integração de GD de forma inapropriada acarreta
problemas relacionados aos limites operacionais do sistema, como níveis de corrente, de tensão e de fator de potência. Portanto, nesse trabalho, realizou-se um estudo específico referente à alocação e ao dimensionamento otimizado de unidades de GD em um sistema de distribuição, com o propósito de reduzir custos de projeto e de operação, respeitando os limites operacionais e físicos do sistema e dos geradores. Ademais, foi realizada a coordenação otimizada entre religadores e fusíveis a fim de reduzir o tempo de operação desses dispositivos, considerando o perfil de geração e de carga durante o dia, todos os modos de operação das unidades de GD alocadas e todos os tipos de falta. Nesse estudo, o método de otimização utilizado foi o de algoritmos genéticos, devido à capacidade de adaptação, além da operação paralela, os quais, baseados na seleção, mutação e recombinação, são capazes de buscar a solução otimizada dentro do espaço amostral; e, para verificação da metodologia proposta, utilizou-se o alimentador de 34 nós do IEEE. A partir dos resultados alcançados, foi possível notar uma redução de 39,420% dos
custos de investimento e de operação, com base na alocação das unidades de GD. Com relação à coordenação dos religadores e fusíveis, foi possível alcançar um esquema único de proteção, que é capaz de coordenar os dispositivos analisados para todos os casos, simultaneamente, dispensando a necessidade de sistemas adaptativos e limitadores de corrente de falta.

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Nome: DEBORA DE SOUZA MARTINS
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 01/06/2020
Orientador: JUSSARA FARIAS FARDIN
Co-orientador: AUGUSTO CÉSAR RUEDA MEDINA

Resumo: O aumento na utilização de veículos elétricos fomenta os estudos na área de integração de veículos na rede elétrica onde o objetivo é obter respostas sobre formas de tratar a inserção desta tecnologia na sistema elétrico. Ainda neste contexto, surge um novo paradigma no mercado de energia devido à possibilidade dos usuários de veículos elétricos venderem e comprarem energia do sistema. No presente trabalho, apresenta-se uma metodologia de otimização das operações de compra e venda de energia, com o objetivo de minimizar os custos e maximizar o lucro do ponto de vista dos veículos elétricos em dois cenários. No primeiro cenário, considera-se um único veículo elétrico; no segundo cenário, um grupo de veículos elétricos. Além disso, apresenta-se também uma modelagem de baterias, com obtenção de variáveis de decisão e estimação do estado de carga das baterias via Filtro de Kalman Unscented. O gerenciamento da interação entre os veículos elétricos e a rede
elétrica baseia-se, principalmente, no valor do estado de carga da bateria dos veículos elétricos. É importante que o sistema de gerenciamento da bateria forneça informações precisas sobre os estados da bateria do veículo, para que a otimização não submeta as baterias a regimes não adequados de funcionamento. Na presente dissertação a otimização em V2G e a modelagem da bateria não estão integradas. Por isso, as avaliações são feitas separadamente. Os resultados obtidos atendem bem aos objetivos tanto da metodologia de otimização quanto da modelagem de baterias, indicando que estas metodologias são promissoras para a abordagem deste tipo de problema.

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Nome: KAIQUE FERREIRA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 29/05/2020
Orientador: WALBERMARK MARQUES DOS SANTOS

Resumo: Com o crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas, as pesquisas acerca do gerenciamento de energia se tornam de suma importância para garantir a continuidade na entrega deste produto. Uma das técnicas de gerenciamento mais estudadas na literatura é o Peak Shaving, que faz uso de sistemas de acumulação de energia para entregar potência à carga em seus horários de pico, retirando assim do sistema elétrico essa parcela de
energia. Entretanto, ainda existem lacunas quanto ao projeto otimizado de banco de baterias associado com supercapacitores visando a economia do consumidor, bem como os impactos na rede de distribuição. Isto posto, o presente trabalho propõe métodos de otimização para alocação de sistemas de acumulação de energia em configuração mista (baterias e supercapacitores) aplicados a Peak Shaving, bem como avalia os impactos da implementação no sistema elétrico de distribuição IEEE 34 barras. Na análise dos impactos
na rede elétrica, utiliza-se o Simulink – Matlab para resolução do fluxo de potência e traça-se a curva P-V do nó mais crítico. Constata-se então, que a implementação do Peak Shaving pode auxiliar na estabilidade estática de tensão da rede mesmo em barras que não alteraram o perfil de consumo e, dependendo do perfil analisado, a associação de diferentes tecnologias pode resultar em uma maior economia para o consumidor.

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Nome: JOÃO OLIMPIO CALIMAN
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 27/05/2020
Orientador: DOMINGOS SÁVIO LYRIO SIMONETTI
Co-orientador: WALBERMARK MARQUES DOS SANTOS

Resumo: Diante da importância da qualidade da energia elétrica nos sistemas de transmissão e distribuição, ganha força a necessidade do uso de cargas, que se comportem o mais próximo possível de cargas lineares. Para se atingir tal objetivo, pré-reguladores de fator de potência foram desenvolvidos. Sendo assim, neste trabalho, é proposta uma topologia de um retificador pré-regulador de fator de potência trifásico baseado no conversor SEPIC. Todo o equacionamento foi desenvolvido para operação em condução descontínua, abordando inclusive a obtenção de um modelo dinâmico no domínio da frequência que corresponda à variação da tensão de saída quando uma variação é aplicada à razão cíclica de operação. O retificador SEPIC abordado, em seu funcionamento como elevador de tensão, é acionado originalmente por um único sinal PWM com razão cíclica fixa, enviado às três chaves presentes na topologia. Para sua operação como abaixador de tensão, adicionou-se, em série com a saída da ponte retificadora, uma chave semicondutora com acionamento complementar. Para validação da topologia proposta, um conversor de 500W e 200V de tensão de saída, operando com frequência de chaveamento de 20 kHz e alimentado a partir da rede trifásica de 220V é projetado e simulado. Além disso, um protótipo é implementado e os resultados são comparados com os de simulação.

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Nome: MACKLYSTER LANUCY SCHERRE STÓFEL DE LACERDA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 06/04/2020
Orientador: WALBERMARK MARQUES DOS SANTOS

Resumo: Neste trabalho foi implementado um sistema de transmissão de energia (IPT) alimentado por um módulo fotovoltaico. Dois protótipos foram montados, um de 20 W e outro de 100W que foi alimentado por um módulo fotovoltaico de mesma potência. Um retificador em ponte completa monofásico foi colocado na saída do conjunto ressonante do secundário da IPT, e um conversor buck-boost conectado na saída do retificador alimentava uma carga resistiva. Um circuito equivalente de Thevenin da IPT foi determinado, assim como uma equação do fator de acoplamento que depende de parâmetros elétricos medidos. Testes experimentais com a técnica perturba&observa atuando no conversor buck-boost foram realizados com o intuito de rastrear o ponto de máxima potência do modulo fotovoltaico, além de validar a teoria apresentada. Foi definido neste trabalho as variáveis razão e eficiência de rastreamento que são índices de avaliação da performance da IPT quando alimentada por um módulo fotovoltaico.

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