Defesas

Terça-feira, 17 de abril de 2018

Última modificação: Segunda-feira, 25 de fevereiro de 2019

RAFAEL BARROSO DE MACEDO

Título: ” MESHLESS IEFGM APLICADO A PROBLEMAS DE ATERRAMENTO ELÉTRICO EM BAIXA FREQUÊNCIA EXCITADO POR CORRENTE”.

BANCA EXAMINADORA:

Prof ª. Dr ª. Úrsula do Carmo Resende – CEFET-MG (Orientadora)

Prof. Dr. Rafael Alípio – CEFET-MG ( Coorientador)

Prof. Dr. Gláucio Lopes Ramos – UFSJ

Prof. Dr. Williams Lara de Nicomedes – UFMG

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Data: 04/04/2018 – Quarta-feira – 09:00 horas

Resumo:

Esta dissertação apresenta um estudo do método sem malhas Element-Free Galerkin aplicado na solução problemas de aterramento elétrico em baixa frequência. O modelo eletromagnético do sistema de aterramento é desenvolvido a partir da aplicação da técnica de injeção de corrente diretamente no ponto de defeito, como forma de excitação da haste de aterramento. Inicialmente, apresentam-se as principais características do método sem malhas e seus conceitos gerais. Então, é desenvolvida a formulação do problema para cálculo da resistência de aterramento e determinação da distribuição de potencial para uma haste inserida em solo homogêneo, bem como, em solo heterogêneo estratificado em duas e três camadas. Para implementação do modelo eletromagnético foi desenvolvida uma ferramenta computacional utilizando-se o ambiente MATLAB. Os resultados obtidos por meio da aplicação do método sem malha
são comparados com valores gerados pelo Método dos Momentos, demonstrando a validade e a precisão da técnica desenvolvida.

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SUZANNE EMANUELLE TAVARES

Título: ” ESTUDO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA SISTEMA DE CONTROLE DE TENSÃO EM UMA MICRORREDE CC”.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Marcelo Martins Stopa – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Alex-Sander Amável Luiz – CEFET-MG (Coorientador)

Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira – UFV

Prof ª. Dr ª. Sílvia Costa Ferreira – UFLA

Local: Auditório 201 do Prédio 20 do CEFET/MG – Campus II

Data: 20/12/2018 – Quinta-feira – 14:00 horas

Resumo:

Recentemente, muito se tem falado sobre as vantagens da inserção da Geração Distribuída (GD) no sistema de distribuição. Entretanto, em grande escala, sua aplicação apresenta alguns desafios tornando o sistema complicado de se controlar. Uma alternativa que tem sido apontada como solução para este problema é o conceito de Microrrede. Micorrede é definida como agregação de cargas e fontes de baixa potência no fornecimento de energia, podendo operar de modo ilhado ou conectado à rede principal. Podem operar em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC). A utilização de CC em microrredes é crescente e apresenta vantagens na integração de cargas CC, armazenadores de energia e fontes para cogeração que necessitem de conversão eletrônica, podendo estas ser fontes de energia renováveis, além de não se fazer necessário o controle de frequência ou fase e potência reativa. Porém, esta simplificação não isenta a microrrede de problemas de estabilidade, que estão relacionados com a necessidade de conversão de energia, a fim de alcançar níveis de tensão diferentes para os vários dispositivos da rede. Estes conversores introduzem efeitos desestabilizadores no sistema, levando a microrrede a exibir oscilações significativas na tensão do barramento CC. O controle do conversor é, portanto, a principal preocupação na operação de uma microrrede. Este trabalho apresenta uma microrrede CC operando em modo ilhado. Controladores são projetados com o objetivo de minimizar o transitório e estabilizar a tensão da rede diante a variação de cargas e entrada/saída de unidades geradoras. A análise é verificada através de simulações em Matlab/Simulink e uma bancada experimental foi montada a fim de comprovar os resultados obtidos.

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LEONARDO BRUNO LOPES

Título: ” ANÁLISE DO ESPALHAMENTO ELETROMAGNÉTICO BIDIMENSIONAL UTILIZANDO O MÉTODO IEFG E PML UNIAXIAL”

BANCA EXAMINADORA:

Prof ª. Dr ª. Úrsula do Carmo Resende – CEFET-MG (Orientadora)

Prof. Dr. Sandro Trindade Mordente Gonçalves– CEFET-MG (Coorientador)

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Prof. Dr. Alfred Gimpel Moreira Pinto – Faculdade Pitágoras

Local: Auditório 117 do Prédio 20 do CEFET/MG – Campus II

Data: 17/12/2018 – Segunda-feira – 09:00 horas

Resumo:

A modelagem matemática de problemas de engenharia envolve o emprego de uma ou mais equações algébricas, diferenciais ou integrais. Determinar uma solução analítica é possível apenas para uma pequena parte desses problemas; na maior parte dos casos, é um processo extremamente complexo ou até impossível. Nestes casos é necessário utilizar técnicas numéricas computacionais que calculem soluções aproximadas. Uma importante classe dessas técnicas é a classe dos métodos sem malha ou meshless, cujo funcionamento, diferentemente de métodos como o de elementos finitos ou de diferenças finitas, não dependem da criação de malhas. Para a representação discreta do problema utilizam um conjunto de nós distribuídos ao longo domínio e das suas fronteiras sem requerer, no entanto, que qualquer relação entre estes nós seja estabelecida. Métodos sem malha já foram aplicados com sucesso na solução de problemas de eletromagnetismo, tanto em baixas quanto em altas frequências, incluindo aí problemas de propagação de ondas. Os problemas de propagação como o do espalhamento eletromagnético são, em geral, problemas abertos ou ilimitados e a sua solução numérica exige a aplicação de alguma técnica de limitação do domínio computacional. As condições de contorno absorventes (ABCs), tradicionalmente utilizadas para esta finalidade, tem sido mais recentemente substituídas por técnicas baseada no conceito de camadas perfeitamente casadas, ou PML. Dentre as diversas variações de PML existentes, destaca-se a PML uniaxial, desenvolvida a partir da interpretação física do conceito originalmente proposto. Nessa abordagem, o domínio é envolvido em camadas de um material anisotrópico fictício cujas características são projetadas para que as camadas se comportem como um absorvedor eficiente perfeitamente casado com o material do domínio. A UPML limita o domínio simulando, contudo, o comportamento de uma onda que se propaga num meio ilimitado. Este trabalho analisa o problema do espalhamento eletromagnético em duas dimensões, suas definições e seu equacionamento matemático. Analisa também o método sem malha IEFG (ou método de Galerkin interpolante livre de elemento), suas características, fundamentação matemática e formulação. O problema do espalhamento de um onda plana por um cilindro infinito na direção z é então solucionado pela técnica numérica combinada IEFG-UPML. A análise da técnica proposta é realizada, primeiramente, na forma de análises paramétricas do método IEFG e da UPML. Em seguida, avalia-se o desempenho do método e a precisão das soluções geradas aplicando-se os parâmetros determinados na solução do espalhamento por cilindros de diferentes dimensões. Utilizam-se nessas análises comparativas a solução analítica e um solução numérica obtida pelo método IEFG-ABC, em que o domínio é limitado pela condição absorvente de Bayliss-Turkel de primeira ordem.

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RENAN CAMPOS SEGANTINI

Título: ” Comportamento de Malhas de Aterramento de Subestação de Energia Frente a Descarga Atmosférica: Ênfase na Avaliação de Técnicas de Melhoria do Desempenho Impulsivo por Meio de Múltiplos Pontos de Injeção de Corrente”

BANCA EXAMINADORA:

Prof . Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Miguel de Brito Guimarães Neto – CEFET-MG

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Profª. Drª. Cláudia Rejane de Mesquita – IFMG

Local: Auditório do Prédio 19 – CEFET/MG – Campus II

Data: 11/12/2018 – Terça-feira – 14:00 horas

Resumo:

As malhas de aterramento, arranjo de eletrodos comumente utilizado em subestações de energia elétrica, que em geral assumem grandes dimensões, são projetadas segundo normas vigentes que levam em consideração apenas solicitações de baixa frequência. No entanto, essas malhas podem ser submetidas a correntes impulsivas advindas de descargas atmosféricas que incidem em cabos de blindagem de linhas próximas à subestação ou mesmo diretamente na subestação. Nesse caso, é importante a adoção de técnicas complementares ao projeto da malha para solicitações lentas, com o intuito de adequar o seu desempenho também a fenômenos impulsivos. Este trabalho se dedica ao estudo do comportamento impulsivo de malhas de aterramento de subestação e à proposição de técnicas de melhoria do desempenho de tais malhas frente a correntes de descargas atmosféricas. Desenvolve-se uma modelagem computacional para malhas de aterramento que inclui a dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo, os fenômenos de propagação, os acoplamentos eletromagnéticos e, adicionalmente, que permite a injeção simultânea de corrente em distintos nós da malha. A partir da aplicação desse modelo, gera-se ume extenso conjunto de resultados do comportamento impulsivo de uma malha típica de aterramento de subestação. De acordo com os resultados, o desempenho impulsivo da malha é sensivelmente influenciado pelo ponto de injeção de corrente: quanto maior a área efetiva no entorno do ponto de injeção, melhor é o desempenho impulsivo. Mostra-se que a distribuição da corrente de descarga por meio de múltiplas terminações de terra melhora de forma significativa o desempenho impulsivo da malha de aterramento.

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MATEUS ANDRADE FERREIRA

Título: “AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO RELÉ DE DISTÂNCIA EM LINHAS DE TRANSMISSÃO COM COMPENSAÇÃO SÉRIE FIXA E UTILIZANDO TCSC“.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Eduardo Gonzaga da Silveira – CEFET-MG (Coorientador)

Prof. Dr. Alex-Sander Amável Luiz – CEFET-MG ( Coorientador)

Prof. Dr. Márcio Matias Afonso – CEFET-MG

Prof. Dr. Clever Sebastião Pereira Filho – UFMG

Local: Auditório 117 do Prédio 20 – CEFET/MG – Campus II

Data: 08/11/2018 – Quinta-feira – 14 horas

Resumo:

Este trabalho tem como propósito apresentar a avaliação do desempenho da função de distância do relé de proteção quando aplicado em linhas de transmissão com compensação série fixa e controlada por TCSC (Thyristor-Controlled Series Capacitor). Este tipo de proteção tem seu funcionamento baseado na impedância da linha, portanto é afetada por problemas relacionados a compensação série. São apresentadas as principais características de funcionamento deste tipo de compensação com maior ênfase no sistema controlado. Também são apontados os efeitos mais comuns da compensação série no funcionamento da proteção de distância. Estes efeitos estão relacionados em sua maior parte com a mudança na impedância da linha protegida, mas também com outros fenômenos, como transitórios e pela atuação de sistemas de proteção dos capacitores. Para a avaliação proposta foi desenvolvida uma montagem prática de linha de transmissão com tensão reduzida, assim como um módulo de TCSC trifásico que permite compensar a linha em até 40%. Estão descritos ensaios em que foram simulados diferentes tipos de faltas com diversas características de compensação em um ponto específico do sistema proposto. Durante os testes as tensões e correntes do sistema são amostrados por meio de uma placa de aquisição de dados e posteriormente processados em um algoritmo, desenvolvido no software Matlab, que simula a função de proteção de distância de característica MHO de um relé. Uma simulação computacional com características semelhantes à da abordagem prática foi desenvolvida no software Simulink para validação dos resultados. Por fim, são apresentadas as conclusões da análise.

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LOURDES APARECIDA MENDES

Título: “COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO DOS CONVERSORES BUCK ENTRELAÇADO DE TRÊS FASES E BUCK BASEADO NA CÉLULA DE COMUTAÇÃO DE QUATRO ESTADOS”.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Fernando Lessa Tofoli – UFSJ (Orientador)

Prof. Dr. Samir Ângelo Milani Martins – UFSJ

Prof. Dr. Aniel Silva de Morais – UFU

Local: Sala 3.06, Prédio Central, Campus Santo Antônio – UFSJ

Data: 15/10/2018 – segunda-feira – 14:00 horas.

Resumo:

O presente trabalho aborda o estudo comparativo de dois conversores CC-CC não isolados, para aplicações em altas potências e altas correntes, isto é, os conversores buck entrelaçado de três fases e buck baseado na célula de comutação de quatro estados. Analisa-se a operação em modo de condução contínua para um ponto de operação no qual a razão cíclica encontra-se entre 2/3 e 1. São realizadas as análises qualitativa e quantitativa adequadamente, permitindo o dimensionamento dos componentes do estágio de potência, como indutor(es) de filtro, capacitor de filtro de saída, interruptores e diodos. Os projetos são validados por simulação, obtendo-se formas de onda para circuitos ideais e com perdas, considerando assim os componentes reais devidamente dimensionados. Os resultados são analisados em detalhes, visando identificar as principais vantagens e limitações das topologias. Como características gerais dos conversores estudados, pode-se destacar que a frequência nos elementos dos filtros é três vezes maior que a frequência de comutação e que a corrente nos semicondutores é um terço do valor existente nos semicondutores ds conversores clássicos. Desse modo, é possível obter uma redução significativa do tamanho, peso e volume, bem como uma resposta dinâmica melhor.

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Mariella Maia Quadros

Título: “CONTROLADORES PI HÍBRIDOS ADAPTATIVOS ROBUSTOS PARA REGULAÇÃO.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Valter Júnior de Souza Leite – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Márcio Júnior Lacerda – UFSJ

Prof. Dr. Sophie Tarbouriech – LAAS / Toulouse – France

Prof. Dr. Jeferson Vieira Flores – UFRGS

Data: 24/10/2018 – 09:00 horas

Local: Auditório do CEFET/MG – Campus Divinópolis

Resumo:

Neste trabalho são propostos controladores PI híbridos com adaptação no valor de reiniciação, visando o controle de sistemas lineares incertos, com seguimento de referência e rejeição de perturbações do tipo constante por partes. Geralmente, as características desejadas para a resposta de um sistema controlado são pequenos tempos de subida e acomodação e baixo valor de sobressinal. Porém, ao utilizar controladores lineares, torna-se uma tarefa difícil obter um controlador que atenda a todas essas especificações simultaneamente. Por outro lado, essa limitação pode ser contornada pelos controladores híbridos, em que um melhor desempenho pode ser alcançado. Entretanto, a maioria dos controladores híbridos encontrados na literatura não são robustos a erros de modelagem e não são capazes de rejeitar perturbações. De modo a contornar esses problemas, primeiramente é elaborado um controlador PI adaptativo robusto (PIHA), que tem o valor de reiniciação do integrador adaptado ao longo do tempo. Em seguida, é proposto um controlador PI híbrido adaptativo com procedimento de plug-in (PIHP), que por meio de um estado adicional, não altera a estrutura original do PI linear e que apresenta comportamento semelhante ao PIHA. Para todos esses casos, são propostas condições para assegurar a estabilidade robusta da malha fechada híbrida. Além disso, são desenvolvidas estratégias para implementação dos controladores com reiniciação de forma discreta e estudada a utilização do preditor de Smith no caso de sistemas com atraso na entrada. A utilização de controladores PI híbridos requer que a sintonia dos controladores sigam diretivas diferentes das utilizadas no caso linear. Para tratar essa característica, são propostas diretrizes para sintonia de controladores PI híbridos para diversos modelos de processos industriais. Por último, os controladores e estratégias abordados são implementados em um sistema de tanques e em um sistema térmico, para análise e comparação quantitativa dos resultados. Assim, por meio de simulações e implementações práticas, pode-se dizer que no geral, os controladores híbridos podem apresentar desempenho bastante superior aos seus respectivos controladores lineares clássicos do tipo PI, tanto para seguimento de referência quanto para rejeição de pertubação.

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Victor Clévio de Barros

Título: ” COMPARAÇÃO DE CONTROLADORES RESSONANTE E REPETITIVO PARA COMPENSAÇÃO DE CORRENTES HARMÔNICAS EM INVERSORES FOTOVOLTAICOS.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira – UFV (Orientador)

Prof. Dr. Marcelo Martins Stopa – CEFET-MG

Prof. Dr. Giovani Guimarães Rodrigues – CEFET-MG

Prof. Dr. Victor Flores Mendes – UFMG

Data: 21/09/2018 – 14:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Este trabalho apresenta um estudo sobre controladores empregados em sistemas fotovoltaicos monofásicos conectados à rede elétrica na compensação de correntes harmônicas. As simulações propostas, utiliza uma estrutura adaptativa de detecção de correntes harmônicas presente na rede elétrica. Para a detecção, são utilizadas algumas estruturas SOGI (Second Order Generalized Integrator) e SRF-PLL (Synchronous Reference Frame- Phase Locked Loop) em cascata. O sistema utilizado foi idealizado para um inversor de 4 kW, e para a compensação de correntes harmônicas de 3ª e 5ª ordem. O estudo possui três objetivos principais: avaliar o desempenho do Controlador Proporcional Multi-Ressonante na compensação de harmônicos de corrente; avaliar o desempenho do Controlador Repetitivo na compensação de harmônicos de corrente; e, por fim, comparar a capacidade de compensar correntes harmônicas de cada um desses controladores. Os resultados mostram que o Controlador Proporcional Multi-Ressonante para o caso estudado, tem uma melhora de 0,8% na compensação do terceiro harmônico de corrente, e uma redução de 30% a mais no quinto harmônico de correntes quando comparado ao Controlador Repetitivo.

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Marcos Alberto Saldanha

Título: ” CONTRIBUIÇÃO À MODELAGEM E À ESTABILIDADE DE PEQUENOS SINAIS DO PARALELISMO SEM COMUNICAÇÃO DE INVERSORES”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Marcelo Martins Stopa – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Rubens Marcos dos Santos Filho – CEFET-MG (Coorientador)

Prof. Dr. Fernando Lessa Tofoli – UFSJ

Prof. Dr. Porfírio Cabaleiro Cortizo – UFMG

Prof. Dr. Marcos Pêgo de Oliveira – ENGETRON

Data: 10/08/2018 – 14:00 horas

Local: Auditório 101 do Prédio 17 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

As Fontes de Energia Ininterrupta ou Uninterruptible Power Supplies (UPS) são equipamentos utilizados para fornecer energia de forma contínua e de alta qualidade a sistemas críticos como os de suporte à vida e de transportes. As UPSs elevam a confiabilidade do fornecimento de energia a níveis superiores aos obtidos nas redes das concessionárias. Porém, assim como qualquer equipamento eletrônico, as UPSs estão sujeitas a falhas. Uma das soluções utilizadas para diminuir a incidência de falhas é introduzir redundância no sistema. No caso das UPSs, isso é realizado através da associação de diversas unidades em paralelo. Esse é o assunto abordado neste trabalho. Mais especificamente, ele se concentra no estudo da melhoria da estabilidade e da simplificação do modelo de pequenos sinais do paralelismo de UPSs sem comunicação, ou seja, que utiliza apenas variáveis locais para o controle das potências. Cada um dos subsistemas presentes na implementação do paralelismo sem comunicação utilizando método droop é analisado em detalhes. O impacto nos autovalores e nos amortecimentos foi investigado utilizando frequências de corte diferentes nos filtros de medição das potências ativa e reativa na presença e ausência de função Power System Stabilizer (PSS). As técnicas propostas são validadas através de simulações e resultados experimentais.

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Diego Carlo Corrêa

Título: “TRANSMISSÃO DE ENERGIA SEM FIO UTILIZANDO ACOPLAMENTO MAGNÉTICO RESSONANTE FORTE E METAMATERIAIS”

Banca Examinadora:

Prof ª. Dr ª. Úrsula do Carmo Resende – CEFET-MG (Orientadora)

Prof. Dr. Gláucio Lopes Ramos – UFSJ

Prof ª. Dr ª. Rose Mary de Souza Batalha – PUC-MG

Data: 09/07/2018 – 09:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Neste trabalho é realizado um estudo teórico, numérico e experimental de um sistema compacto para transmissão de energia elétrica sem a utilização de fios. O sistema investigado empregada bobinas com forte acoplamento magnético ressonante. As bobinas que compõe o sistema são impressas em substrato de FR4 com dimensões de 10 cm x 10 cm. Seus parâmetros geométricos são otimizados de forma a maximizar o fator de qualidade e consequentemente a eficiência do sistema de transmissão. Este trabalho propõe ainda o projeto de um oscilador ressonante que pode ser conectado à rede de distribuição de energia de forma a viabilizar o funcionamento do sistema em aplicações práticas fora do ambiente de laboratório. A literatura especializada, entretanto, adverte quanto a redução exponencial da eficiência e da potência com o aumento da distância de transmissão, neste sentido, este trabalho investiga técnicas para superação desta desvantagem como a inclusão de bobinas retransmissoras e o emprego de materiais especiais conhecidos como Metamateriais.

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Shirleny Pedrosa Feitas

Título: “COMPARAÇÃO ENTRE TOPOLOGIAS DE EMULADOR FOTOVOLTAICO PARA TESTES DE INVERSORES.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira – UFV (Orientador)

Prof. Dr. Victor Flores Mendes – UFMG (Coorientador)

Prof. Dr. Leonardo Bonato Félix – UFV

Prof. Dr. Hélio Marcos André Antunes – UFES

Data: 06/07/2018 – 14:00 horas

Local: Sala de Vídeo Conferência do Prédio do CEAD – Campus UFV – Viçosa/MG

Resumo:

A energia fotovoltaica tem ganhado destaque no contexto atual de geração de energia. O elemento fundamental de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica é o conversor eletrônico. Para que possam ser comercializados, os conversores eletrônicos devem ser testados, certificados de acordo com as normas vigentes e receber o selo de conformidade do INMETRO. No processo de certificação, é utilizado um equipamento conhecido como emulador de módulos fotovoltaicos. Este trabalho tem como objetivo apresentar as modelagens e estruturas de controle de três topologias de emuladores de gerador fotovoltaico, são elas, emulador baseado em circuito de Thévenin, convesor buck com barramento cc constante e em retificador PWM e conversor buck. Além disso, realizar uma análise de desempenho das topologias conectadas a um inversor fotovoltaico, a diferentes condições ambientais e resposta transitória; análise da eficiência dinâmica e instantânea do MPPT e uma análise de perdas e eficiência de cada topologia. Os emuladores de gerador fotovoltaico estudados neste trabalho possuem capacidade para testar inversores monofásicos e trifásicos com potência de 10 kW. Esse valor foi definido baseado na Portaria n°004, de 4 de janeiro de 2011, essa faixa de potência abrange a maioria dos inversores comercializados para aplicações residenciais. Os resultados apresentados mostram que as topologias de gerador fotovoltaico apresentadas são capazes de emular o comportamento de um arranjo fotovoltaico durante variações de radiação solar e temperatura. A topologia baseada em conversor buck é a que apresentar maior eficiência. Contudo, a utilização de cada topologia dependerá do objetivo do operador, pois cada uma apresenta pontos positivos e negativos para diferentes aplicações.

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Raphael Frediani Soares

Título: “SÍNTESE DE CONTROLADORES PI MULTIVARIÁVEIS CENTRALIZADOS E ESPARSOS.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Eduardo Nunes Gonçalves (Orientador)

Prof. Dr. Márcio Júnior Lacerda – UFSJ

Prof. Dr. Márcio Fantini Miranda – UFMG

Data: 21/06/2018 – 13:30 horas

Local: Sala 234 no Prédio da Principal do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Neste trabalho é investigada e avaliada a síntese de controle PI centralizado e esparso para sistemas com múltiplas entradas e múltiplas saídas, principalmente sistemas não quadrados, e com múltiplos atrasos de tempo, visando o desempenho da resposta de rastreamento e o desacoplamento entre as malhas de controle. A formulação do problema de controle se dá como um problema de otimização não linear no espaço dos parâmetros dos controladores PI, com múltiplos objetivos de controle, considerando a aproximação de modelo de referência ℋ_∞ . Os objetivos de controle adicionais que podem ser tratados são a rejeição a perturbações, minimização do esforço de controle e/ou atenuação de ruídos de medição. É proposta uma abordagem para a obtenção dos parâmetros do modelo de referência também baseada em otimização não linear. A metodologia de síntese considera o algoritmo evolução diferencial para resolver o problema de otimização proposto. A efi ciência dos controladores projetados é posta à prova em exemplos ilustrativos contendo processos não quadrados cujos controladores foram projetados utilizando outra metodologia. Demonstra-se que resultados melhores podem ser obtidos utilizando a abordagem proposta neste trabalho quando comparados aos outros métodos baseados em procedimentos analíticos.

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Fabiano Silveira Bicalho

Título: “SISTEMA RECTENNA PARA CARREGAMENTO DE UMA BATERIA LI-ION.”

Banca Examinadora:

Prof ª. Dr ª. Úrsula do Carmo Resende – CEFET-MG (Orientadora)

Prof. Dr. Sandro Trindade Mordente Gonçalves – CEFET-MG (Coorientador)

Prof. Dr. Gláucio Lopes Ramos – UFSJ

Prof. Dr. Fernando José da Silva Moreira – UFMG

Prof. Dr. Gláucio Lima Siqueira – PUC-RJ

Data: 07/05/2018 – 13:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Nos últimos anos, a tecnologia de* rectennas *vem recebendo uma atenção crescente de pesquisadores devido a ampliação das possibilidades de sua aplicação no suprimento de energia para as atuais cargas com baixíssimo nível de consumo energético. Dentro desse contexto, este trabalho apresenta uma investigação teórica e experimental acerca da utilização da tecnologia de *rectenna *com o objetivo de carregar eletricamente um modelo de bateria amplamente utilizado em aparelhos eletrônicos, a bateria de Íons de Lítio (Li-Ion). Inicialmente é realizada uma ampla revisão bibliográfica sobre o tema para subsidiar as investigações conduzidas ao longo deste trabalho. O processo de modelagem da *rectenna* foi iniciado pela otimização do conjunto retificador mais carga utilizando o *software* ADS® (Advanced Design Software). Foram manufaturados diferentes protótipos de circuito retificador operando nas frequências de 2,45 e 1,80 GHz e um circuito capaz de operar em ambas as frequências simultaneamente. Um circuito conversor CC-CC *booster *também foi investigado de forma a possibilitar a operação da *rectenna* a partir de níveis baixos de potência de entrada. Neste trabalho, foram empregadas antenas tipo retangulares impressas, simuladas no *software* CST® (*Computer Simulation Technology*) e conectadas ao retificador. As dimensões das antenas foram otimizadas de forma a se obter valores do parâmetro S11 abaixo de -10 dB e a maior diretividade possível de forma a possibilitar uma maior coleta da energia eletromagnética. Foram também projetadas e manufaturadas duas lentes eletromagnéticas para compor a *rectenna,* baseadas na tecnologia de metamaterial, de forma a promover uma coleta superior de energia. Por fim, as *rectennas *foram submetidas a testes operacionais de carregamento da bateria de Íons de Lítio. As *rectennas* foram conectadas em paralelo no bloco de corrente contínua dos
circuitos com objetivo de se obter o máximo fornecimento de corrente para a bateria.

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Ludmila Rodrigues Milagre

Titulo: “PROJETO DE ANTENAS IMPRESSAS COM TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO E MÉTODO FDTD PARA RECEPÇÃO DE ENERGIA SEM FIO.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Sandro Trindade Mordente Gonçalves – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Eduardo Nunes Gonçalves – CEFET-MG ( Coorientador)

Prof. Dr. Gláucio Lopes Ramos – UFSJ

Prof. Dr. Cássio Gonçalves do Rego – UFMG

Data: 23/02/2018 – 14:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Com o desenvolvimento tecnológico, o uso de sistemas sem fio tornou-se comum e uma grande quantidade de ondas eletromagnéticas são espalhadas no ambiente. Grande parte dessas ondas não alcançam o receptor e tornam-se inutilizáveis, gerando desperdício de energia. Dessa forma, a rectenna surge como um sistema promissor para coleta de energia de radiofrequência e conversão em energia elétrica de corrente contínua. Sendo a rectenna composta por uma antena associada a um retificador, o projeto da antena é de extrema importância para obter um sistema com alta eficiência na conversão de sinais harmônicos em corrente contínua. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo projetar uma antena impressa com plaqueta retangular, alimentada via microfita para integrar um sistema rectenna. Para isso, realizou-se uma otimização empregando o algoritmo de Evolução Diferencial, que tem sido aplicado na resolução de problemas que envolvem antenas, apresentando melhor desempenho que outros algoritmos evolucionários clássicos. Tal algoritmo teve a etapa de seleção modificada baseada no algoritmo NSGA-II para o tratamento dos multiobjetivos. Para o cálculo da função objetivo é necessário a utilização de métodos computacionais que analisem os campos no entorno da antena continuamente, sempre que a geometria da antena for modificada. Dessa forma, verifica-se que o método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo é adequado para a simulação da antena proposta, além de realizar a análise no tempo e para diversas frequências em um única simulação. A associação deste método com uma condição de fronteira absorvente, simula um espaço ilimitado absorvendo os campos que alcançam a fronteira do domínio computacional, assegurando assim a precisão dos resultados. No projeto as dimensões da antena – largura e comprimento da plaqueta e comprimento da reentrância – são utilizadas como variáveis de otimização para alcançar os alvos definidos para o projeto da antena – frequência de ressonância de 2,45.

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Daiane Conceição Rafael

Titulo: “ANÁLISE DO DESEMPENHO DE ATERRAMENTOS DE TURBINAS EÓLICAS FRENTE A DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof ª. Drª. Rosilene Nietzsch Dias – CEFET-MG (Coorientadora)

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Prof ª. Drª. Cláudia Rejane de Mesquita – IFMG

Data: 25/04/2018 – 13:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Esta dissertação é dedicada ao estudo da resposta transitória de aterramentos elétricos de turbinas eólicas frente a descargas atmosféricas e do impacto do fenômeno de dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo nessa resposta. Essa resposta é avaliada por meio de simulações computacionais empregando-se um rigoroso modelo eletromagnético, validado com resultados experimentais, e considerando condições típicas do Brasil em termos de valores de resistividade elétrica e ondas de corrente de descargas atmosféricas. De acordo com os resultados, dada a natureza concentrada de arranjos de aterramento típicos de aerogeradores, eles apresentam comportamento predominantemente capacitivo, considerando-se resistividades igual ou superior a 300 m. Mostra-se que as elevações de potencial nas terminações de terra podem ser bastante severas, particularmente no caso de solos de resistividade elevada e incidência de primeiras descargas de retorno; nesses casos, medidas complementares podem ser necessárias no sistema de aterramento. Ainda de acordo com os resultados, o fenômeno da dependência da frequência dos parâmetros do solo é responsável pela redução dos níveis de elevação de potencial no aterramento, da impedância impulsiva e do coeficiente de impulso, sendo que tais reduções são mais significativas para solos de maior resistividade e para correntes de descargas subsequentes. Finalmente, mostra-se que, para dimensões típicas de sistemas de aterramentos de turbinas eólicas, considerando resistividades igual ou superior a 300 m e parâmetros do solo dependentes da frequência, o desempenho impulsivo do aterramento de um aerogerador individual é melhor do que o seu desempenho em baixa frequência (impedância impulsiva menor do que a resistência de aterramento).

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Matheus Henrique Rosa Duarte

Titulo: “ IMPACTO DA REPRESENTAÇÃO DE SISTEMAS DE ATERRAMENTO NO DESEMPENHO DE PARA-RAIOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Alberto Resende de Conti – UFMG (Coorientador)

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Prof. Dr. Ivan José da Silva Lopes – UFMG

Prof. Dr. Antônio Carlos Siqueira de Lima – UFRJ

Data: 16/03/2018 – 14:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Descargas atmosféricas consistem na principal ameaça à continuidade de operação de linhas de transmissão. Para minimização dos riscos associados a esse fenômeno, busca-se o estabelecimento de bons sistemas de aterramento de pé de torre, e eventualmente, instalação de para-raios em paralelo com isoladores de linha. Nesse contexto, o presente trabalho avalia qualitativa e quantitativamente o comportamento de para-raios instalados em linhas de transmissão quando da incidência de descargas atmosféricas diretamente no topo de suas torres. Essas avaliações são conduzidas a partir de simulações no domínio do tempo. Em adição, avalia-se o impacto da representação do aterramento de pé de torre nos resultados levantados. São comparados os resultados associados à consideração de representações simplificadas do aterramento – a resistência de aterramento em baixas frequências e a impedância impulsiva –, com os resultados decorrentes da representação do rigoroso comportamento dependente da frequência do aterramento. A interação entre linhas de transmissão, para-raios e descargas atmosféricas é avaliada a partir de dois pontos de vista. Primeiramente, levanta-se o potencial de ruptura da rigidez dielétrica de isoladores. Em um segundo momento, avalia-se a energia acumulada no dispositivo para-raios da linha em virtude dessa descarga. Nas análises realizadas, são variados sistemas de aterramento de pé de torre, descargas atmosféricas de diferentes formas de onda e amplitude, entre outros. Essas variações correspondem a condições de incidência passíveis de ocorrência, considerando a realidade do sistema de transmissão brasileiro. Observou-se que a impedância impulsiva pode ser uma boa representação para o sistema de aterramento submetido a correntes impulsivas em simulações cuja cauda da descarga não apresenta um papel relevante no comportamento estudado. Em simulações nas quais a influência da cauda da descarga é considerável, a representação a partir da impedância impulsiva pode incorrer em erros consideráveis, subestimando o potencial danoso de descargas atmosféricas em linhas de transmissão.

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Waldri dos Santos Oliveira

Titulo: “ IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLE NÃO LINEAR PARA DRONE QUADRIRROTOR COM FUSÃO DE SENSORES POR FILTRO DE KALMAN”

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Eduardo Nunes Gonçalves (Orientador)

Prof. Dr. Giovani Guimarães Rodrigues – CEFET-MG

Prof.ª Dr.ª Ana Sophia Cavalcanti Alves Vilas Boas – UFJF

Data: 19/02/2018 – 14:00 horas

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Resumo:

Objetivo desta dissertação de mestrado é a construção de um protótipo de quadrirrotor, um veículo aéreo não tripulado, que permita a implementação e avaliação de estratégias de controle para a estabilização e controle de seus ângulos de atitude. São descritos todos os componentes que compõem o protótipo, entre eles, motores CC brushless para acionamentos das hélices, sistema de controle de velocidade eletrônico dos motores, sensores e microcontrolador. Para implementação das lógicas de medição e controle, é utilizada uma plataforma aberta de hardware, a Arduino^®. No controle de quadrirrotores é fundamental a precisão na medição dos ângulos de atitude, o que afeta a sua estabilidade e segurança. Para a medição dos ângulos de atitude é utilizada uma unidade de medição inercial, composta por um acelerômetro e um giroscópio, construída na forma de um circuito integrado utilizando a tecnologia de sistemas microeletromecânicos. É adotada uma metodologia de fusões de sinais, que utiliza o filtro de Kalman, para determinação do ângulo de atitude a partir dos sinais do giroscópio e do acelerômetro. A metodologia de medição é implementada e avaliada na plataforma Simulink^® para MATLAB^® para posterior implementação na plataforma Arduino^®. É apresentada a modelagem matemática de quadrirrotores que é utilizada para a representação do comportamento do protótipo. Os parâmetros do modelo do protótipo de quadrirrotor são determinados a partir de cálculos baseados nos dados construtivos e por intermédio de testes experimentais. O modelo obtido é utilizado para simulação na plataforma Simulink^® para MATLAB^®, permitindo o projeto e a avaliação da estratégia de controle. É adotada uma técnica de controle não linear, backstepping, que é avaliada tanto por meio de simulação computacional como por testes experimentais no protótipo de quadrirrotor. A metodologia de controle, juntamente com a fusão de sensores pelo filtro de Kalman, são implementadas na plataforma Arduino^® para o controle em tempo real do protótipo de quadrirrotor. Os parâmetros do controlador são obtidos por uma técnica de otimização disponível na plataforma Simulink^®. A técnica de projeto empregada é baseada na obtenção do controlador que garante limites especificados para a resposta transitória da saída controlada. Os resultados experimentais são compatíveis com os resultados de simulação. É verificada a adequação da técnica de controle backstepping para o controle de atitude. Também é comprovada a eficiência do procedimento adotado para o projeto dos parâmetros do controlador não linear.

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AUDINE SENA DE MIRANDA

Título: “Avaliação da Influência dos Modelos de Aterramentos e Linhas de Transmissão na Análise de Sobretensões em Linhas Aéreas Submetidas a Descargas Atmosféricas Diretas Utilizando Plataformas do Tipo ATP/EMTP“.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Prof. Dr. Alberto Resende Conti – UFMG

Prof. Dr. Rodolfo Antônio Ribeiro de Moura – UFSJ

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Data: 15/02/2019 – Sexta-feira – 10:00 horas

Resumo:

As descargas atmosféricas são a principal causa de desligamentos não programados em linhas de transmissão. Com o intuito de definir práticas para reduzir o impacto da incidência de descargas em linhas, as simulações computacionais desempenham papel importante, com destaque para as plataformas de cálculo no domínio do tempo, tais como ATP, EMTP-RV e PSCAD. Nesse caso, é de fundamental importância a rigorosa modelagem dos elementos do sistema elétrico, tendo-se em conta o fenômeno em questão que corresponde a uma solicitação impulsiva, com amplo espectro de frequências associado. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a influência dos modelos
de aterramento e de linhas de transmissão nas sobretensões atmosféricas resultantes da incidência direta de descargas em linhas aéreas, utilizando a plataforma ATP. Com relação ao aterramento elétrico, são consideradas três representações: resistência de aterramento, impedância impulsiva de aterramento e impedância harmônica de aterramento. Com relação à linha de transmissão, são consideradas duas representações: o consagrado modelo JMarti e o modelo chamado neste trabalho de “JMarti modificado” que, diferentemente do modelo JMarti original, contempla a variação dos parâmetros elétricos do solo com a frequência. De acordo com os resultados, a representação do aterramento impacta sensivelmente as sobretensões resultantes e a definição do valor crítico de corrente de descarga que provoca flashover. Considerando a representação via impedância harmônica como referência, a representação via resistência de aterramento leva a valores de corrente crítica inferiores, sendo que as diferenças se tornam mais significativas com o aumento da resistividade do solo. A representação via impedância impulsiva leva a valores de corrente crítica muito próximos àqueles previstos quando se considera a impedância harmônica de aterramento, e pode ser vista como uma boa opção para modelagem do aterramento de linhas de transmissão para estudos de desempenho frente a descargas atmosféricas em programas do tipo ATP/EMTP. Ainda de acordo com os resultados, o modelo de linha apresenta menor influência nas sobretensões resultantes nas cadeias de isoladores. Apenas nos casos de solo de resistividade mais elevada o efeito da inclusão da dependência da frequência dos parâmetros elétricos do solo no modelo de linha (“JMarti modificado”) leva a diferenças perceptíveis nas sobretensões desenvolvidas, especialmente quando se considera a incidência a meio de vão.

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GABRIEL ALVES FERREIRA DIAS

Título: “Cálculo de Transitórios Eletromagnéticos em Linhas de Transmissão Aéreas Trifásicas: Uma Modelagem no Domínio das Fases Considerando a Dependência da Frequência dos Parâmetros Elétricos do Solo “.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Prof. Dr. Marco Aurélio de Oliveira Schroeder – UFSJ

Prof. Dr. Alberto Resende Conti – UFMG

Prof. Dr. Rodolfo Antônio Ribeiro de Moura – UFSJ

Local: Auditório do Prédio 19 do CEFET/MG – Campus II

Data: 15/02/2019 – Sexta-feira – 14:00 horas

Resumo:

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NOVACK HENRIQUE GARCIA SILVA

Título: “Avaliação da Proteção Diferencial de Transformadores de Potência a Partir da Transformada Wavelet “.

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Rafael Silva Alípio – CEFET-MG (Orientador)

Profª. Drª. Úrsula Do Carmo Resende – CEFET-MG

Prof. Dr. Eduardo Gonzaga da Silveira – CEFET-MG

Prof. Dr. Luís Henrique Lopes Lima – UFJF

Local: Sala 101 do Departamento de Computação do CEFET/MG – Campus II

Data: 28/02/2019 – Quinta-feira – 14:00 horas

Resumo:

Os transformadores de potência são equipamentos imprescindíveis ao suprimento de energia elétrica, cujo reparo ou substituição implica em maior tempo de interrupção, custos diretos e indiretos. O alto custo deste equipamento, aliado à sua importância para o sistema elétrico, requer uma atenção especial quanto a sua operação, proteção e manutenção. É essencial que as concessionárias de energia elétrica invistam em sistemas de proteção que garantam ao sistema elétrico segurança, confiabilidade e maior qualidade de serviço. A principal metodologia adotada para proteção dos transformadores de potência corresponde à proteção diferencial, utilizando tradicionalmente a estimação de fasores de frequência fundamental, através dos quais se calculam as correntes de operação e restrição. A partir de um plano operacional, com regiões de atuação e bloqueio, tem-se a atuação ou não do relé. Para discriminar faltas e condições de energização, normalmente utiliza-se a análise harmônica pela transformada de Fourier. Apesar da grande aplicabilidade da proteção diferencial utilizando a ferramenta proposta por Fourier, o relé diferencial pode ser sensibilizado por eventos transitórios em que não se deseja que a proteção isole o sistema. A principal limitação do método de Fourier consiste no fato de não apresentar a capacidade de analisar as correntes diferenciais de operação e restrição em tempo-frequência. O presente trabalho, portanto, propõe a utilização da transformada wavelet cuja característica principal consiste em analisar sinais tanto no domínio do tempo como no domínio da frequência. A metodologia para aprimorar o desempenho da proteção diferencial em transformadores de potência corresponde em decompor o sinal de análise em coeficientes de aproximação e de detalhe a partir da técnica de análise de multi-resolução (AMR) da transformada wavelet e, por meio da variação de energia espectral dos coeficientes, propor uma lógica operacional para discriminar faltas internas de outros eventos. A eficácia do algoritmo é atestada a partir da submissão do algoritmo a um conjunto de simulações obtidas de sistema elétrico modelado no software ATPDraw com elementos suficientes para reproduzir os efeitos dos transitórios eletromagnéticos no transformador de potência.

Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
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Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

PPGEL

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Defesas

Terça-feira, 17 de abril de 2018

Última modificação: Segunda-feira, 25 de fevereiro de 2019

Banca Examinadora: