Disciplinas 2º semestre de 2025

Última modificação: Segunda-feira, 16 de junho de 2025

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Análise de Redes Elétricas: Modelos matriciais de componentes e de sistemas em regime permanente. Solução matricial de problemas de curto-circuito. Estudos de fluxo de potência: limites e controles. Análise de contingências. Equivalentes estáticos. Técnicas de esparsidade para a solução de redes de energia elétrica.

Aplicações de Dispositivos Estáticos de Potência em Sistemas de Energia Elétrica: Conversores VSI e CSI. Modulação por largura de pulso. Conversores CA-CA. Conversores multiníveis. Teoria das potências ativas e reativas instantâneas. Sistemas de sincronismo. Controle de corrente em conversores estáticos. Compensação shunt. Compensação série. Compensação shunt-série. Filtros ativos. Filtros híbridos. Controladores digitais para conversores estáticos de potência.

Aterramentos Elétricos: Introdução: considerações preliminares, conceitos básicos, aplicações típicas, aterramento de sistema e sistema de aterramento, influência do aterramento no desempenho dos sistemas elétricos. Técnicas de medição de resistividade de solo e de resistência de aterramento. Modelagem eletromagnética de aterramentos elétricos para fenômenos de baixa e alta frequências. Conceitos básicos de segurança pessoal. Filosofias de aterramento.

Computação Evolucionária: 1-Conceitos básicos de otimização, evolução e seleção natural; 2-Algoritmos Genéticos: conceituação, fundamentos matemáticos, aspectos computacionais, ambientes e técnicas de programação; 3-Introdução à Programação Evolucionária. Introdução à Estratégia Evolutiva; 4 – Introdução à Otimização Evolutiva Multiobjetivo: conceito de dominância, espaços de variáveis e de objetivo, fronteira de Pareto. Algoritmos NSGA-II e SPEA-2; 5 -Métricas de desempenho: distância geracional, distância geracional invertida, hipervolume, espaçamento; 6 – Algoritmos de Estimação de Distribuição. Estratégias para lidar com problemas com muitos objetivos. Algoritmos Evolucionários para Muitos Objetivos: NSGA-III, MOEA-D e MOEA-DD; 7 Aplicações em problemas de engenharia elétrica.

Confiabilidade de Conversores Eletrônicos:  Introdução a confiabilidade. Conceitos básicos. Falhas em conversores eletrônicos. Mecanismos de degradação. Modos de falha típicos. Cálculo de perdas de dispositivos semicondutores, capacitores e indutores. Modelagem térmica. Testes de aceleração. Modelos para estimativa de vida útil. Acúmulo de dano. Confiabilidade a nível de componente. Confiabilidade a nível de sistema. Projeto de conversores com foco na confiabilidade.

Controle Robusto:  Representação de sistemas no espaço de estado. Estabilidade. Incertezas e dependência paramétrica. Fundamentos para controle robusto: convexidade, LMIs, complemento de Schur, transformações de congruência, procedimento S. Análise de Estabilidade e Síntese de Controladores por realimentação de estados via segundo método de Lyapunov, casos contínuo e discreto no tempo: i) precisamente conhecidos, ii) incertos; iii) variantes no tempo. Desempenho: estabilidade exponencial, D-estabilidade, custos H2 e H∞. Relaxações de LMIs. Lema de Finsler. Soluções polinomiais para formulações robustas. Sistemas com atrasos nos estados. Realimentação dinâmica de saída

Dinâmica de Máquinas Elétricas: Fundamentos de Máquinas Elétricas Rotativas. Representação dq0 e por vetores espaciais de Máquinas Elétricas CA. Modelagem Dinâmica de Máquinas elétricas CC, de Indução e Síncrona. Transitórios Eletromagnéticos e Eletromecânicos em Máquinas CA.

Método de Elementos Finitos:  Formulações matemáticas para problemas de contorno. Equações de Maxwell. Métodos de resíduos ponderados e de Galerkin. Método de Elementos Finitos em duas e três dimensões. Técnicas de programação básicas para o método de Elementos Finitos. Introdução à geração de malhas. Funções de forma. Elementos unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais. Formulação isoparamétrica. Integração numérica. Elementos Lagrangianos e Serendipity. Erros, estimativa de erros e convergência. Aplicações.

Eletromagnetismo computacional: Introdução aos problemas de eletromagnetismo computacional. Método de diferenças finitas no domínio do tempo. Método dos elementos finitos. Método dos Momentos.

Eletrônica de Potência: Diodos de potência e circuitos RLC chaveados,   Retificadores com diodos,  Transistores de potência,   Conversores cc-cc,   Conversores cc-ca,   Inversores de pulso ressonante, Tiristores,  Retificadores controlados, Controladores de tensão ca.

Interação entre Descargas Atmosféricas e Sistemas Elétricos:  Introdução: considerações preliminares, efeitos principais das descargas atmosféricas e breve histórico. Aspectos do ambiente elétrico do planeta. Descrição fundamental do fenômeno físico: mecanismo básico de estabelecimento, tipificação e caracterização de parâmetros de descargas atmosféricas. Medição e detecção de descargas atmosféricas. Descargas atmosféricas diretas e indiretas: efeitos e aspectos de segurança. Princípios de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas – interação com edificações residenciais, industriais e em ambientes explosivos. Interações com linhas de distribuição e transmissão e subestações e aspectos de proteção.

Métodos Numéricos: Erros. Sistemas de equações lineares: solução por métodos diretos e iterativos. Derivação e integração numéricas. Diferenças finitas. Interpolação, extrapolação e aproximação de funções. Método de mínimos quadrados. Zeros de funções de uma ou mais variáveis. Ajuste de funções. Resolução numérica de equações diferenciais. Formulações clássicas para problemas de contorno. Método de Elementos Finitos. Método dos Momentos. Técnicas de programação aplicada aos métodos numéricos.

Modelagem e Controle de Conversores Estáticos de Potência –

1. Revisão de conversores CC-CC não isolados
2. Modelagem de conversores PWM operando em modo de condução contínua
3. Modelagem de conversores PWM operando em modo de condução descontínua
4. Funções de transferência de conversores PWM e projeto de controladores
5. Estudo de conversores PWM com controle modo tensão
6. Estudo de conversores PWM com controle por corrente média

Modelagem e Controle de Sistemas Não Lineares: Revisão de sistemas lineares. Introdução a sistemas dinâmicos não lineares. Modelagem matemática e não linearidades do tipo saturação, zona morta, histerese. Análise qualitativa do plano de fase: pontos de equilíbrios, ciclos limites e bifurcações em sistemas unidimensionais e de segunda ordem. Modelagem fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) de sistemas não lineares. Análise da estabilidade via método de Lyapunov. Método de síntese de controladores fuzzy T-S. Análise de estabilidade e síntese de controladores para sistemas sujeitos à saturação ou zona morta nos atuadores. Análise de estabilidade e síntese de controladores para sistemas não lineares afetados por sinais exógenos de energia limitada ou de amplitude limitada.

Planejamento de Sistemas Elétricos: Planejamento da operação – Despacho econômico, Coordenação hidrotérmica, Fluxo ótimo de Potência, Introdução a Mercados de Energia, Manutenção programada de equipamentos. Planejamento da expansão – técnicas clássicas de otimização e métodos heurísticos, modelos determinísticos e probabilísticos, consideração de
incertezas.

Sistemas Multivariáveis:  Representação de sistemas multivariáveis contínuos e discretos no domínio da frequência e no domínio do tempo. Operações sobre sistemas multivariáveis. Polos e zeros de sistemas multivariáveis. Solução de equações de estados para sistemas contínuos e discretos. Controlabilidade, observabilidade e estabilidade. Especificações de desempenho. Normas de sinais e de sistemas. Resposta em frequência de sistemas multivariáveis. Configurações de sistemas de controle multivariável no domínio da frequência. Estratégias de controle no espaço de estados. Síntese de controle multivariável.

Tópicos Especiais em Modelagem e Controle de Sistemas: Acionamento Controlado de Máquinas Síncronas de Ímãs Permanentes e Aplicações: Revisão de acionamentos em corrente contínua. Princípios de funcionamento e construtivos de máquinas síncronas de ímãs permanentes (MSIPs). Modelagem da MSIP por vetores espaciais. Controle vetorial e orientação de campo de MSIP. Enfraquecimento de campo. Controladores de torque e fluxo. Aplicações: hidrogênio verde (compressão em alta velocidade e potência), eletrificação veicular (configurações, benefícios, controlador de velocidade e máximo torque por ampere – MTPA) e geração eólica de velocidade variável (configurações, benefícios e máxima extração de potência).

Tópicos Especiais em: Programação para Sistemas Embarcados: Familiarização com arquiteturas para sistemas embarcados. Incorporação de sistemas operacionais em sistemas embarcados. Interfaces de comunicação: canais seriais, redes com e sem fio, conexão com a internet. Metodologias de projeto de sistemas embarcados. Projeto de interfaces com sensores e atuadores, sinais digitais, sinais analógicos, sensores e atuadores, processamento digital de sinais. Ferramentas de desenvolvimento e depuração. Programação de interface de comunicação com o usuário.