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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho vem contribuir para o estudo da máquina de indução trifásica de rotor bobinado acionada como gerador, tanto de forma experimental quanto por meio de simulações computacionais, em condições normais de operação e quando submetida a distúrbios elétricos, tais como: desequilíbrio, distorções harmônicas e variações de tensão. O objetivo principal é verificar a resposta da modelagem matemática da máquina de indução trifásica empregada, denominada por modelo no domínio da fase que, além de não empregar transformações de coordenadas ou de sistemas de referências, contempla os efeitos da saturação magnética. A fim de se atingir o objetivo principal, uma plataforma experimental de ensaios foi desenvolvida para fornecer dados como tensões, correntes e velocidade mecânica, para serem confrontados com aqueles obtidos de forma teórica. Ao final do estudo foi observado uma adequada compatibilidade dos resultados provenientes das simulações computacionais, com aqueles obtidos experimentalmente, para todos os estudos de caso realizados. This work contributes to the study of the three-phase wound-rotor induction machine driven as a generator, both experimentally and through computer simulations, under normal operating conditions and when subjected to electrical disturbances, such as: unbalance, harmonic distortions and voltage variations. The main objective is to verify the response of the mathematical modeling of the three-phase induction machine used, called a model in the phase domain, which, in addition to not employing transformations of coordinates or reference systems, includes the effects of magnetic saturation. In order to reach the main objective, an experimental test platform was developed to provide data such as voltages, currents and mechanical speed, to be confronted with those obtained theoretically. At the end of the study, it was observed an adequate compatibility of the results from the computer simulations, with those obtained experimentally, for all the case studies carried out. Dissertação (Mestrado)

The use of renewable energy sources such as, solar, wind, fuel cells, biomass, among others, have attracted great interest in the field of power generation, as a consequence of the environmental problems that have affected the whole Earth. Brazil presents a great potential in solar electric power generation which has been used by some public and private institutions, despite the high initial implementation costs. In this context, the integration of photovoltaic energy as an alternative power source in the Brazilian energy matrix gained considerable emphasis in the years 2011 and 2012 in the national and international scenarios. After the approval of the Normative Resolution 482 in April 17th, 2012, ANEEL established the general conditions for microgeneration (up to 1MW) and minigeneration (up to 100kW) accessing the electric power distribution systems, as well as the net-metering compensation system of the electric power generated. Since then, several applications for grants for connecting PV systems to the low and medium voltage grid have been performed. In this context, this dissertation presents the design of a 6.58kWp photovoltaic system in the city of Uberlândia, Minas Gerais, following the standards established by that Normative Resolution and in accordance with the ND 5.30, which establishes the criteria for connecting new micro and mini distributed generation systems to the low-voltage grid. The photovoltaic system was installed in the company PGM Suporte em Tecnologia LTDA in partnership with ECONOVA Sistemas de Energia LTDA and Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência (NUPEP) at Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Within this subject, design criteria of PV systems, measurement results of the electric power generation, environmental and economic impacts are presented in this work. Design criteria, measurement results of the electricity generated, tons of CO2 not emitted through the use of PV systems compared to power sources that depend on combustion of fossil fuels, costs and results of the assessments about power quality at the point of common coupling of the installation are presented in this work. A utilização de fontes renováveis, tais como, solar, eólica, células a combustível, biomassa, entre outras, têm atraído grande interesse na área de geração de energia, em decorrência dos problemas ambientais que tem afetado o planeta. O Brasil apresenta um grande potencial para a geração de energia elétrica solar, que tem sido aproveitada por algumas instituições públicas e privadas, mesmo com os elevados custos iniciais de implantação. Nesse contexto, a inserção da energia fotovoltaica como fonte alternativa de energia na matriz energética brasileira ganhou destaque considerável nos anos de 2011 e 2012 no cenário nacional e internacional. Através da Resolução Normativa Nº 482, de 17 de Abril de 2012, a ANEEL estabeleceu as condições gerais para o acesso de microgeração (até 1MW) e minigeração (até 100kW) aos sistemas de distribuição de energia elétrica, assim como o sistema de compensação tarifário da energia elétrica gerada. Desde então, vários pedidos de outorga para conexão de sistemas fotovoltaicos à rede elétrica de baixa e média tensão tem sido realizados. Neste contexto, este trabalho apresenta o projeto de um sistema fotovoltaico de 6,58kWp na cidade de Uberlândia, Minas Gerais, seguindo os padrões estabelecidos pela referida resolução normativa e em conformidade com a ND 5.30 da CEMIG, a qual estabelece os critérios para conexão de novos acessantes ao sistema de distribuição em baixa tensão. Este foi instalado na PGM Suporte em Tecnologia LTDA em parceria com a ECONOVA Sistemas de Energia LTDA e o Núcleo de Pesquisas em Eletrônica de Potência (NUPEP) da Universidade Federal de Uberlândia. Critérios de projeto, resultados de medições acerca da produção de energia elétrica, toneladas de CO2 não emitidas utilizando-se sistemas FV se comparados a fontes que dependem queima de combustíveis fósseis, custos e resultados das avaliações acerca da qualidade da energia elétrica no ponto de acoplamento comum da instalação são apresentados neste trabalho. Mestre em Ciências

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Este trabalho contribui com a implementação e estruturação de uma plataforma para ensaios com motores de indução trifásicos, observando as recomendações da norma NBR 5383-1:2002 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A plataforma possui base ajustável e resistente, permitindo que sejam estudados motores de até 5 cv, com diferentes tipos de carcaças. Ensaios fundamentados em normas técnicas atestam a verificação da situação do motor quanto à sua eficiência, além de auxiliar na identificação e correção de possíveis problemas elétricos e mecânicos. A aquisição e o monitoramento dados como tensão, corrente, potência, velocidade, conjugado, entre outros, é feita com precisão e confiabilidade, e com a garantia de segurança para pessoas e equipamentos. São abordados o princípio de funcionamento e as principais características dos motores de indução trifásicos, assim como a apresentação dos elementos da plataforma de ensaios. O desfecho do trabalho passa pelo detalhamento dos ensaios realizados bem como pela análise dos resultados obtidos. This work contributes to the implementation and structuring of a tests bench with three-phase induction motors, observing the recommendations of NBR 5383-1:2002 standard of the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT). The platform has resistant and adjustable base, allowing to be studied motors until 5 cv, with different types of motor housing. Tests based on technical standards attest to the verification of the state of the motor in terms of efficiency, as well as assisting in the identification and correction of possible electrical and mechanical problems. The acquisition and monitoring data such as voltage, current, power, speed, torque, and others, is made with precision and reliability, and with safety for people and equipment guarantee. The operating principle and main characteristics of three-phase induction motors are discussed, as well as the presentation of the elements of the test bench. The outcome of the work goes through the details of the tests performed as well as the analysis of the results obtained. Dissertação (Mestrado)

Este trabalho tem o objetivo de apresentar inovações no projeto de Geradores a Relutância Variável nas configurações 6x4 e 6x6. Foi proposta uma metodologia específica para projeto de geradores, com estudo das Influências da Saturação Magnética e das Indutâncias Mútuas. Esses estudos - quando comparados com a metodologia clássica de projeto - indicam a necessidade de haver modificações na estrutura e nas dimensões desses conversores, tendo como intuito o aumento de rendimento. Pode-se concluir que as modificações propostas provocaram um aumento significativo da saturação magnética e das indutâncias mútuas no período de excitação. Esse acréscimo na saturação, diminuirá a variação de fluxo magnético nesse período, causando a diminuição do conjugado necessário para mover o gerador. Essa diminuição de necessidade de conjugado provocou o aumento do rendimento. This paper aims to present innovations in design of a Switched Reluctance Generator in settings 6x4 and 6x6. A specific methodology for generators design is proposed, based on the study of magnetic saturation and mutual inductances influences. These studies - when compared to classical methodology design - indicate the need for modifications on structure and dimensions of these converters with the intention of increasing the efficiency. It must be concluded that the proposed modifications cause a significant increment on magnetic saturation and mutual inductances at excitation period. This saturation increasing decreases the magnetic flux variation at this moment, causing the reduction of required torque to move the generator. So, the decrease of this required torque provokes the increasing efficiency. Tese (Doutorado)

Purpose: to present a method, based in finite elements technique, to estimate leakage capacitances on induction motors for common mode studies. Material and Method: It was used the software FEMM (Finite Element Method Magnetics) to do the leakage capacitances computation through its geometric representation. In consequence, it was used some WEG induction motors to take the capacitances and to present a methodology of motor representation in FEMM. Moreover, it was necessary to analyze how the input parameters on FEMM affect the final results and how they interfere on the common-mode studies. Due to the impossibility of taking some leakage capacitances, it was used analytical formulations to calculate the capacitances and validate the methodology developed in this work. Results: after comparing the obtained values in FEMM with the measurements and analytical calculations, it was possible to verify the method effectiveness, being also highlighted with a study of the common-mode currents behavior. Conclusions: the finite elements method is a powerful tool to predict induction motor parameters to the common-mode study, being a valid alternative and sometimes more effective than the traditional method of measurements and calculation. Objetivo: elaborar uma metodologia, baseada na técnica de elementos finitos, para estimar as capacitâncias de fuga em motores de indução e aplicar em estudos de modo comum. Material e Método: Foi utilizado o programa FEMM (Finite Element Method Magnetics) para fazer a computação das capacitâncias de fuga a partir de sua representação geométrica. Para isso, foram utilizados motores de indução WEG como modelos para aquisição dos valores das capacitâncias e determinar uma metodologia de representação no FEMM. Além disso, foi necessário realizar uma análise de sensibilidade aos parâmetros de entrada no FEMM em relação aos resultados obtidos e possíveis conseqüências nos estudos de modo comum. Na impossibilidade de realizar algumas medições, foram utilizadas formulações analíticas para calcular as capacitâncias e validar a metodologia desenvolvida neste trabalho. Resultados: Após comparar os valores obtidos no FEMM com medições e cálculos analíticos, foi possível verificar a eficácia do método, sendo comprovada também a partir de um exemplo de aplicação das capacitâncias encontradas no FEMM em um estudo do comportamento das correntes de modo comum. Conclusões: O método de elementos finitos é uma poderosa ferramenta para a determinação de parâmetros dos motores de indução para estudos de modo comum, sendo uma alternativa válida e relativamente mais eficiente que os métodos tradicionais de medição e cálculo. Mestre em Ciências

Renewable energy sources has been attracting great interest due to well known environment issues and, hence, the development of power electronics converters to deal with the transformation of these sources into conventional energy forms has been the main challenge faced by many researches working in this area of expertise. Within this subject, this paper focuses the establishment of a new control strategy applied to a step-down/step-up single-stage inverter with imposed waveforms of CSI inductor current and output voltage. The proposed control strategy provides high voltage gain without using high frequency transformer, which contributes to weigh and size reduction of the proposed DC-AC converter structure. Theoretical and simulation analysis are presented and corroborated by experimental results of a 180W laboratory prototype. Atualmente, a utilização de fontes renováveis, tais como, solar, eólica, hidrogênio e outras, têm atraído grande interesse na área de geração de energia, em decorrência dos problemas ambientais que assolam o planeta. O desenvolvimento de novas tecnologias para se condicionar a energia e transforme-la em de forma viável em energia elétrica convencional já é uma realidade. Neste contexto, este trabalho de dissertação concentra-se, com o uso da eletrônica de potência, na concepção de um conversor estático de energia com uma nova proposta de controle. O trabalho proposto trata de um conversor CC-CA elevadorabaixador seguidor de tensão de único estágio. O uso deste conversor contribui para o uso de fontes de energia renováveis de forma barata e simples. A estratégia de controle trata de um novo conceito que faz com que o conversor opere de forma independente como um inversor elevador de único estágio sem a presença de um transformador ou pré-regulador. O elevado ganho de tensão se dá pela imposição de duas variáveis, corrente de entrada de uma estrutura inversora CSI e tensão de saída. A versatilidade deste equipamento o torna capaz de operar em diversos cenários, desde o uso em uma zona remota até a co-geração de energia. O desenvolvimento teórico e análise realizada por simulação computacional são apresentadas e comprovadas pelos resultados experimentais obtidos através da construção em laboratório de um protótipo de 180W. Mestre em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work presents the Direct Torque Control technique applied to three-phase cage induction motors. A comparison of two strategies to achieve torque control is made, involving the traditional and discrete space vector modulation techniques. The philosophy of direct torque control is presented. Digital simulations were carried out for the motor operating in several different conditions. A sensorless speed control under direct torque control is achieved. Practical work was developed with basis on digital techniques. All the control strategies were carried out using a fixed point DSP platform. Experimental and simulation results are presented and compared. Este trabalho apresenta a técnica de Controle Direto de Conjugado aplicado a motores de indução trifásico. Uma comparação entre duas estratégias de controle direto de conjugado é realizada, envolvendo as técnicas de controle direto de conjugado tradicional e modulação discreta de vetores espaciais. A filosofia de controle direto de conjugado é apresentada. Simulações digitais foram realizadas para o motor operando em diversas condições de operação. Um controle de velocidade sem sensor mecânico com controle direto de conjugado é realizado. O trabalho prático foi desenvolvido com base em técnicas digitais. Todas as estratégias de controle foram realizadas usando plataforma em ponto fixo DSP. Resultados de simulação e experimentais são apresentados e comparados. Mestre em Ciências

This work presents a study for torque ripple reduction in switched reluctance motors. The work explores two strategies for torque ripple minimization, angle setting and current profile control. The strategy devised for torque ripple reduction is explained with help of diagrams which comprise the machine, the converter, power supply, current controller and torque controller. The system is simulated using MATLAB/SIMULINK/SIMPOWERSYSTEM® environment and the results are presented and discussed. An electronic board able to deliver instantaneous torque estimation was assembled and experimental results using this device are included. O presente trabalho apresenta um estudo detalhado para reduzir as oscilações de conjugado de um motor à relutância variável. O trabalho explora duas estratégias para reduzir essas oscilações: ajustes dos ângulos de chaveamento e controle do perfil de corrente. As representações por diagrama de blocos do sistema para minimizar as oscilações são apresentadas, compreendendo a máquina propriamente dita, a fonte de suprimento de corrente alternada, controlador de corrente e controlador de conjugado. O conjunto completo foi simulado em ambiente MatLab/Simulink/Simpowersystem® e os resultados são apresentados e discutidos. Uma placa de controle foi implementada a fim de viabilizar a construção de um estimador de conjugado. A placa utiliza um microcontrolador de baixo custo e permite estimar o perfil do conjugado de motores à relutância variável de três fases. Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This work presents a study and implementation of a torque estimator for three phase induction motors. Estimation is made from input voltages and currents and stator phase resistance is the only motor parameter needed. Torque estimation is obtained from stator flux estimation. This requires the integration of the phase counter electromotive force. An integration method able to avoid drifting and errors due to initial conditions is chosen and implemented. Torque estimator is implemented using a DSP board so that real time operation is possible. Experimental and simulated results are presented and found to be in good agreement. A proposta deste trabalho é a implementação de um método de estimação do conjugado eletromagnético de motores de indução trifásicos, a partir de amostras de correntes e tensões trifásicas obtidas nos terminais da máquina, sendo que o único parâmetro do motor de indução trifásico a ser utilizado é a resistência estatórica. Para estimar o conjugado é necessário estimar o fluxo. O principal problema em relação à estimação do fluxo é a integração do sinal. Algumas propostas para estimação do fluxo foram estudadas, e dentre estas uma foi escolhida. Para digitalização do método de integração escolhido foi utilizado o Processador Digital de Sinais. O algoritmo implementado é apresentado detalhadamente em todos os seus blocos. São apresentados resultados de simulações e resultados experimentais do sistema implementado, tais como diferentes valores de carga e aplicação e retirada de carga. Mestre em Ciências