Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2317

O Doutorado Acadêmico inicio-se em 1998 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Influência da microgeração fotovoltaica no perfil de demanda e seus impactos na geração de harmônicos na rede
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-29) PARIJÓS JÚNIOR, Ivan Ruy de; GALHARDO, Marcos André Barros; http://lattes.cnpq.br/6672470707462259; https://orcid.org/0000-0001-6248-5187; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088; https://orcid.org/0000-0002-6097-8620
Este estudo aborda a inserção da geração fotovoltaica na rede elétrica, enfatizando a necessidade de considerar a alteração no perfil de carga das unidades consumidoras e a presença de componentes harmônicas na corrente da rede, produzidas pelas cargas com características não lineares e pelos inversores fotovoltaicos. No estudo foram considerados diferentes percentuais de carregamento do inversor, com o intuito de avaliar sua influência na operação da rede elétrica, devido aos diferentes níveis de componentes harmônicas. O trabalho compreende uma etapa experimental, uma etapa de elaboração de modelos de corrente de saída de inversores e outra de simulação. Na etapa experimental, foram coletados dados das correntes de saída de três inversores fotovoltaicos. Estes dados foram então utilizados na etapa de elaboração de modelos das correntes de saída dos inversores, para a realização de análises teóricas, avaliando aspectos que influenciam a qualidade de energia elétrica da rede. Esses modelos foram então utilizados na etapa de simulação. As redes avaliadas na etapa de simulações incluem um sistema padrão IEEE e uma rede isolada real, localizada na região Norte do Brasil. Foram feitos os comparativos da Capacidade de Hospedagem das redes utilizando duas estratégias diferentes. Na primeira estratégia foi utilizado o fluxo de potência convencional. A segunda estratégia foi feita aplicando-se os modelos desenvolvidos. Observa-se que a operação de diferentes inversores em uma mesma rede pode contribuir para a atenuação de harmônicos. Além disso, destaca-se que a presença dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede, operando em conjunto com as cargas, causa uma aparente elevação do conteúdo harmônico da corrente na rede, quando, na verdade, ocorre a redução da componente fundamental circulante. Os resultados obtidos apontam que estudos de fluxo de potência convencionais podem subdimensionar a intensidade das correntes circulantes na rede por desconsiderar a presença de componentes harmônicas. O trabalho inova ao realizar a avaliação da circulação de componentes harmônicas na rede devido à operação conjunta da geração fotovoltaica e da carga, considerando diversas situações de carregamento do inversor e os efeitos da corrente elétrica do consumidor, incluindo a fase das componentes harmônicas.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação experimental de estratégias de controle robusto aplicadas à melhoria de desempenho de um conversor de potência CC/CC do tipo buck com estrutura Single Inductor Multiple Output
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-05) MONTAÑO SAAVEDRA, Alvaro Christian; MEDEIROS, Renan Landau Paiva de; http://lattes.cnpq.br/8081923559538095; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Recentemente, conversores de potência CC/CC têm ganhado uma ampla atenção, especialmente na indústria, telecomunicações e no controle de fontes renováveis de energia. O incremento no uso desta tecnologia poder ser explicada pela crescente demanda de uma regulação de tensão DC de alta qualidade em várias aplicações. Adicionalmente, os recentes avanços em eletrônica de potência junto com a engenharia de controle aceleraram o desenvolvimento dos conversores de potência CC/CC. Portanto, buscaram a otimização destes conversores em vários sentidos, por exemplo, melhorando eficiência de conversão e reduzindo seu peso e custo. No trabalho proposto são investigadas estratégias de controle para regulação de tensão em um sistema conversor Buck DC-DC de indutor único e saída dupla (SIDO). Com base em um modelo nominal de planta de múltiplas entradas e múltiplas saídas e requisitos de desempenho, tanto um Regulador Linear Quadrático (LQR) quanto uma lei de controle do tipo PI Desacoplada são projetados para controlar o sistema conversor de energia sob incertezas paramétricas, como variação da fonte de tensão, variações de cargas de potência constante (CPLs) e variações das resistências de carga. Um protótipo de um conversor Buck DC-DC de saída dupla com indutor único foi desenvolvido para testes experimentais. Os resultados indicam que a abordagem da estratégia LQR proposta é razoável e fornece melhorias adequadas de desempenho nos controladores do conversor SIDO nas condições de variação da fonte de tensão e variações nas resistências de carga, oferecendo desempenho robusto e estabilidade do sistema; no entanto, mais pesquisas são necessárias para lidar com variações nas cargas de potência constante e no projeto do controlador PI para sua aplicação neste tipo de planta.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologia integrada utilizando sensoriamento remoto em redes neurais artificiais na quantificação do potencial de biomassa florestal na Amazônia
(Universidade Federal do Pará, 2008-04-08) ALMEIDA, Arthur da Costa; ROCHA, Brigida Ramati Pereira da; http://lattes.cnpq.br/9943372249006341
Reconhecimento e classificação de padrões em imagens digitais é uma habilidade importante nos dias atuais, pois permite reconhecer e identificar objetos de interesse nessas imagens. Este trabalho propõe e implementa uma metodologia integrada de reconhecimento de padrões relacionados com biomassa na floresta amazônica, com o objetivo de extrair daí informações sobre potencial energético dessa biomassa para fins de utilização como combustível primário para produção de energia elétrica para eventual uso em comunidades isoladas da Amazônia. Para isso combina informações de inventário florestal obtidas em campo com classificação e reconhecimento de padrões de biomassa em imagens de satélite de média resolução (LANDSAT, CBERS). A técnica utilizada para isso vem da área de inteligência computacional: as redes neurais artificiais com arquitetura de Funções de Base Radial (RBF) e do tipo Mapa Auto-Organizável (SOM) de Kohonen. Os resultados são combinados em um Sistema de Informações Geográficas gerando um banco de dados para uso em planejamento energético com recursos renováveis, aplicáveis às áreas isoladas da Amazônia.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologia para o projeto preliminar de edifícios utilizando otimização multiobjetivo baseada na simulação de desempenho
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-11) ZEMERO, Bruno Ramos; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
O consumo de energia em edificações tem um grande impacto energético e ambiental em todo o mundo. O projeto arquitetônico tem um grande potencial para resolver esse problema, porque a envoltória da edificação exerce influência sobre o desempenho geral do sistema, mas essa é uma tarefa que envolve muitos objetivos e condicionantes. Nas últimas duas décadas, estudos de otimização aplicados à eficiência energética de edificações ajudaram projetistas a escolher as melhores opções de projeto. No entanto, ainda há uma falta de abordagens de otimização aplicadas ao estágio inicial de projeto, que é o estágio mais influente para a eficiência energética da edificação ao longo de todo o seu ciclo de vida. Portanto, esta tese apresenta um modelo de otimização multiobjetivo para auxiliar os projetistas no partido arquitetônico da edificação, por meio do algoritmo PAES (Pareto Archived Evolutionary Strategies) com o EnergyPlus Simulator acoplado, para avaliar as soluções. O processo de busca é executado por um matriz binária onde os componentes da matriz evoluem ao longo das gerações, juntamente com os outros componentes da edificação. A metodologia visa encontrar soluções ótimas com o menor custo construtivo associado à maior eficiência energética. No estudo de caso, foi possível simular o processo de utilização do modelo de otimização e analisar os resultados em relação a: princípios bioclimáticos, desempenho econômico, desempenho ambiental, desempenho energético, usabilidade e precisão, provando que a ferramenta serve como suporte no projeto de construções. As soluções ótimas atingiram uma considerável economia de energia e emissões operacionais de CO₂ operacionais em relação ao típico, bem como retorno do investimento a curto prazo nos quatro diferentes climas.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologias de controle de tensão com justiça de corte da geração fotovoltaica em redes de distribuição de baixa tensão
(Universidade Federal do Pará, 2024-01-31) LOPES, Andrey da Costa; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A crescente preocupação com as mudanças climáticas e o aquecimento global têm motivado a atual transição energética, que diz respeito à mudança de combustíveis fósseis para fontes de energia renováveis (FER), num esforço para reduzir as emissões de CO2. Esta transição energética tem impulsionado a eletrificação da economia, promovendo crescimento expressivo de FER, com destaque para energia solar fotovoltaica. Nesse contexto, a descentralização do setor elétrico tem possibilitado a integração direta dessas fontes às Redes de Distribuição de Baixa Tensão (RDBTs). Contudo, a integração massiva de Micro Geração Solar Fotovoltaica (µGFV) nessas redes tem causado fluxo de potência reverso, resultando em desafios técnicos como sobretensão e sobrecarga térmica nos ativos das mesmas. Soluções, como o Controle Volt-Watt (CVW) em Inversores Fotovoltaicos (IFVs), têm se mostrado eficazes para lidar com problemas de tensão. No entanto, tal controle tem levado a um corte desigual (injusto) de potência ativa entre os IFVs, durante a atuação do CVW, penalizando por vezes os consumidores mais distantes do transformador de distribuição. Além disso, questões de estabilidade relacionadas à convergência na dinâmica do CVW, devido à inclinação da curva Volt-Watt, têm sido consideradas em diversos estudos. Portanto, este trabalho apresenta uma nova metodologia de ajuste de curvas Volt-Watt, garantindo a estabilidade do CVW e, simultaneamente, assegurando um corte justo entre os IFVs. Essa abordagem é aplicada em duas arquiteturas de controle de tensão, descentralizada e centralizada, respectivamente. Na primeira metodologia utiliza-se um modelo linearizado da rede para o ajuste de curvas Volt-Watt, utilizando medição local nos pontos de conexão dos respectivos IFVs. Já na segunda metodologia, utiliza-se uma matriz de sensibilidade de tensão para o modelo linearizado da rede ao aplicar o ajuste de curvas Volt-Watt, em que os parâmetros dos CVW são coordenados em tempo real, auxiliado por medições locais nos respectivos IFVs. Os estudos foram conduzidos em um conjunto de RDBTs e avaliadas quanto à efetividade e justiça dos cortes de potência de forma quantitativa, utilizando o Índice de Equidade de Jain, do inglês, Jain’s Fairness Index (JFI) como métrica. Os resultados confirmaram a efetividade do controle proposto em mitigar problemas de tensão, atuando de maneira justa ao exportar igualmente o excedente de energia para a rede, ao mesmo tempo em que assegura a estabilidade do controlador. Além disso, as penalidades decorrentes da dependência local dos IFVs nos cortes foram eliminadas em comparação às estratégias convencionais de CVW.

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