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O presente trabalho tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de novas topologias baseadas no conversor boost intercalado operando no modo de condução descontínuo. Inicialmente são propostos dois novos retificadores não isolados sendo um com entrada monofásica e outro com entrada trifásica. O principal diferencial das duas novas topologias são a configuração de três níveis, reduzindo os esforços de tensão nos semicondutores. Ainda como características destaca-se a baixa ondulação da corrente de entrada e o alto fator da potência sem a necessidade de malhas de controle de corrente, uma vez que operam no modo de condução descontínuo. A forma da corrente de entrada opera como seguidora da tensão de entrada. Estes retificadores são soluções interessantes para baixas potências, frente a sua facilidade de implementação e custo reduzido. Os dois novos retificadores ainda podem ser integrados as principais células multiníveis como NPC, capacitor flutuante e associação série de conversores. Dentro da literatura, apenas trabalhos que realizaram a integração de retificadores intercalados com a célula NPC foram encontradas, assim doze novas topologias são propostas através da integração dos retificadores propostos com as células multiníveis baseadas na associação série de conversores em meia ponte, ponte completa e forward. Para as topologias em ponte completa e forward, por possuírem dois braços de comutação destaca-se a possibilidade da utilização de retificadores duplo na entrada, dividindo, além dos esforços de tensão pela configuração de três níveis, a divisão de corrente e redução dos esforços de condução. Dentro do trabalho realizou-se a análise dos retificadores não isolados, onde os principais resultados de simulação são apresentados. Um protótipo foi desenvolvido para a obtenção dos resultados experimentais. Para os retificadores integrados, em função da quantidade de topologias propostas, apenas as estruturas baseadas na associação série dos conversores meia ponte e ponte completa foram desenvolvidas, totalizando seis topologias. Entre as seis topologias integradas, a fim de não tornar o texto extenso, apenas os resultados experimentais de três são apresentados. Outro ponto de contribuição do trabalho, são as possibilidades de operação dos conversores com três diferentes modulações, sendo elas modulação PWM multifase convencional, modulação PWM assimétrica e modulação em frequência. Para a modulação PWM assimétrica podem ocorrer assimetrias de tensão nos capacitores, onde são propostas duas técnicas de equilíbrio para tal modulação. This work presents the study and development of new topologies based on interleaved boost operating in discontinuous conduction mode. Firstly, are proposed two new rectifiers, one single-phase and another three-phase, where the main differential is the three-level configuration, reducing the voltage stress across the semiconductors. Other characteristics are the low input current ripple and high-power factor without current control loop due to the discontinuous conduction mode, where the input current follows the input voltage. These rectifiers are an interesting solution for low power applications with low cost and simple implementation. The proposed rectifiers can be integrated with multilevel cells as Neutral Point Clamped (NPC), flying capacitor and series connections of converters. In literature review several works present the integration of interleaved boost with NPC cell only, thus twelve new integrated topologies are proposed in the paper based on the integration of proposed rectifiers with flying capacitor, series connection of half-bridge, series connection of full-bridge and series connection of forward converters. For the fullbridge and forward converters a double input rectifier can be used, dividing the current levels. In the paper the analysis of non-isolated converters is presented. The operation is verified by simulation and a laboratory prototype. For the integrated converters, based on half-bridge and full-bridge series connection are discussed, and experimental results are presented. The proposed converters can operate with three different modulations: classical multi-phase PWM, asymmetrical PWM and frequency modulation. For asymmetrical modulation the voltage in output capacitors are unbalanced, thus are proposed two techniques to solve this problem.

Resumo Descreve-se neste trabalho resultados recentes, obtidos com 32 alunos do Ensino Médio a respeito de concepções alternativas sobre corrente elétrica em circuitos simples. Utilizou-se um teste de 14 itens elaborado no IF-UFRGS e validado após aplicação a alunos de engenharia da mesma universidade, em 1989. No presente experimento, 7 alunos foram selecionados para entrevistas clínicas, a partir do padrão de respostas no teste escrito. Os resultados do teste escrito foram comparados àqueles obtidos na UFRGS e analisados no contexto da literatura internacional pertinente ao tema. Confirmou-se a recorrência de concepções alternativas já amplamente relatada por autores de diversos países em diferentes continentes. As entrevistas clínicas permitiram uma investigação mais detalhada deste fenômeno e sinalizaram a necessidade de novas abordagens didáticas no ensino de circuitos elétricos. Abstract This paper describes recent results obtained with 32 students from the Middle School regarding alternative conceptions about electric current in simple circuits. A 14-item test developed at IF-UFRGS was used and validated after application to engineering students from the same university in 1989. In the present experiment, 7 students were selected for clinical interviews, from the standard of answers in the written test. The results of the written test were compared to those obtained at UFRGS and analyzed in the context of the international literature relevant to the topic. The recurrence of alternative conceptions, as observed in the present investigation, has already been widely reported by authors from different countries on different continents. The clinical interviews allowed a more detailed investigation of this phenomenon and signaled the need for new didactic approaches in the teaching of electrical circuits.

Resumo A extensão natural do cálculo diferencial, proposta inicialmente em uma troca de correspondências entre l'Hôpital e Leibniz, levou ao conceito de derivada de ordem fracionária. A aplicação da derivada fracionária permite uma melhor descrição da dinâmica de muitos sistemas reais, indo desde biossistemas até mercados financeiros, que apresentam efeitos de memória, dissipação e dimensionalidade fractal. No presente trabalho, os objetivos principais são a apresentação conceitual da derivada fracionária, algumas de suas definições tanto na forma de diferenças finitas de Grünwald-Letnikov quanto nas formas integrais de Riemann-Liouville, para posteriormente aplicá-las a problemas usuais da teoria de circuitos elétricos em circuitos do tipo RC e RL de ordem fracionária. Abstract A natural extension of differential calculus, initially proposed by l'Hôpital in a letter to Leibniz, leaded to the concept of fractional order derivatives. The application of fractional derivatives allows one to correctly describe the dynamics of many real systems, from biosystems to financial markets, where memory effects, dissipation and fractal dimensionality are present. This paper aims to present an overview of fractional derivatives and its representations, both in the form of Grünwald-Letnikov finite differences as well as in the form of Riemann-Liouville integrals, and to apply it in describing RC and RL electrical circuits of fractional order.

Neste trabalho são discutidos os resultados de uma sequência didática baseada no método Peer Instruction para o ensino de circuitos elétricos, aplicada em sete turmas de ensino médio integrado a cursos técnicos. Os dados obtidos, em dois testes iguais, antes e depois da aplicação do método, foram analisados a partir do ganho normalizado ou ganho de Hake, e comparados a trabalhos na literatura nacional e internacional. Os resultados revelam que seis delas apresentaram ganhos compatíveis com aqueles esperados para turmas submetidas a estratégias de aprendizagem ativa, de acordo com a literatura nacional. Por outro lado, somente os resultados apresentados por três turmas permitiriam classificá-las como turmas em que ocorreu aprendizagem ativa, considerando valores estabelecidos na literatura internacional. Nossos resultados corroboram a ideia de que a sequência didática pode ser utilizada como mediadora da relação ensino-aprendizagem para a discussão de circuitos elétricos. In this paper the results of a didactic sequence based on the Peer Instruction method for the teaching of electrical circuits are discussed. The didactic sequence was applied in seven classes of integrated technical courses at high school level. The data obtained in two equal tests before and after the application of the method were analyzed from the normalized gain or gain of Hake, and compared with Brazilian and international literature. The results show that six of them had consistent normalized gains with those expected for classes under active learning strategies, according to the Brazilian literature. On the other hand, only the results reported by three groups allow classifying them as classes where there was active learning, considering values established in the international literature. Our results strength the idea that the teaching sequence can be used as a mediator of the teaching-learning for the discussion of electrical circuits.

CAPES Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um conversor elevador de tensão, com possibilidade de maior ganho que o conversor boost convencional, para aplicações em condições similares e de maior potência. Apresentam-se os principais conceitos envolvendo o conversor boost e duas de suas variações: o conversor boost de três níveis e o conversor boost intercalado com duas células conversoras. São detalhadas as formas construtivas, as etapas de funcionamento, o equacionamento e os principais pontos positivos de cada conversor, de modo a se verificar os possíveis empregos na construção de um protótipo que une as suas principais vantagens. Na apresentação deste conversor são abordadas as etapas de funcionamento, o equacionamento que rege o seu projeto, as simulações obtidas através de software (PSIM), um comparativo entre os modelos de conversor boost estudados e os resultados experimentais obtidos. This paper presents the development of a boost converter with the possibility of higher gain than the conventional boost converter for applications under similar conditions and increased power. Presents the main concepts involving the boost converter and two variations: the boost converter of three levels and the boost converter interspersed with two converter cells. The breakdown mounting positions, the operating steps, the addressing and the main strengths of each converter in order to check for possible uses in the construction of a prototype joining their main advantages. In the presentation of this converter addresses the operating steps, the equation governing its design, the simulations obtained through software (PSIM), a comparison between the boost converter models studied and the experimental results.

O presente artigo apresenta uma Maplet, programada via Maple, idealizada para obter a solução numérica, via Método das Características, de uma Equação Diferencial Parcial conhecida como Equação do Telégrafo. Este trabalho aborda, de início, algumas noções de Equações Diferenciais Parciais, segue com a apresentação do modelo de um Circuito Elétrico expresso matematicamente por meio destas equa- ções, trabalha com os conceitos necessários para entendimento desse fenômeno físico, descrevendo, passo a passo, os procedimentos que foram implementados para obter a solução numérica por meio do Método das Características; por fim, o funcionamento da Maplet desenvolvida sobre o raciocínio teórico é exposto e a solução numérica de um exemplo particular da Equação do Telégrafo é apresentada, com o auxílio da interface gráfica disponível no pacote Maple. This paper presents a Maplet, programmed via Maple, designed for the numerical solution of a Partial Differential Equation known as the Telegraph Equation by the Method of Characteristics. This work initially addresses basic notions of Partial Differential Equations and proceeds with the presentation of the model of an Electrical Circuit expressed mathematically by means of these equations, working with the concepts needed to understand this physical phenomenon, describing step by step procedures that were implemented to obtain the solution through Method of Characteristics. Finally, the functionality of the Maplet developed on theoretical reasoning is exposed and the numerical solution of a particular example of the Telegraph Equation is presented with the aid of the Maple graphical interface.

Neste artigo analisamos diferentes concepções e raciocínios dos alunos sobre conceitos básicos envolvidos em circuitos elétricos simples, que se tornam obstáculos para a aprendizagem, e apresentamos um produto de um trabalho de pesquisa, que consiste em um conjunto de atividades de simulação e modelagem computacionais, desenvolvidas com o software Modellus, levando em conta tais dificuldades, com o objetivo de auxiliar o aluno a superá-las. In this paper we analyze different student's conceptions and reasonings regarding basic concepts involved in simple electric circuits, that become obstacles for the learning, and present a product of a research work, that consists in a set of computational modeling and simulation activities, developed with the software Modellus, taking into account such difficulties to help students to surpass them.