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MODELAGEM E CONTROLE DE UM CONVERSOR SEPIC ISOLADO COM CÉLULA ELEVADORA DE TENSÃO PARA APLICAÇÃO EM MICROINVERSORES FOTOVOLTAICOS
Authors: Romitti Leonardo , Andres Bernardo , Hoff Dupont Fabrício , Schuch Luciano
Published: December 2020

Este trabalho tem como principais objetivos realizar a modelagem e o controle de um conversor SEPIC isolado para a aplicação em microinversores fotovoltaicos. A fim de obter o elevado ganho estático necessário para esta aplicação, mas com baixos valores de razão cíclica e relação de transformação, é utilizada uma célula elevadora de tensão do tipo Greinacher no estágio secundário. Para obter o modelo dinâmico do conversor é adotada a técnica do modelo médio por espaço de estados e como estratégia de controle é utilizado um compensador Proporcional Integral (PI) que pode ser usado em conjunto com um Método de Rastreamento do Ponto de Máxima Potência (MPPT). Por fim, são apresentados resultados de simulação considerando um conversor de 340 W, a partir dos quais é possível validar a modelagem e também o projeto do controlador desenvolvidos.
Análise e Controle de um Sistema com Três Graus de Liberdade
Authors: Fossatto Maiza , J. Fiori Leonardo , K. Dutra Manoel , L. Milhomem Rômulo
Published: December 2020

O trabalho busca apresentar o estudo de algumas metodologias de projeto de controladores e observadores aplicados a um sistema com três graus de liberdade, construído para utilização em experimentos práticos de ensino e pesquisa. Pretende-se demonstrar a implementação prática dos sistemas de controle projetados, possibilitando sua utilidade comouma ferramenta de ensino para conceitos de controle moderno, comumente abordados em etapas iniciais de cursos de engenharia. Através da implementação dos controladores e observadores projetados ao sistema, os resultados obtidos puderam ser analisados de acordo com critérios pré-estabelecidos, elencando um controlador e um observador de estados adequados ao sistema.
Transient Voltages on Grounding Grids buried in Stratified Soils
Authors: Anderson R. J. de Araújo Anderson , L. M. de Azevedo Walter , Pissolato Filho José , S. L. Colqui Jaimis , Kurokawa Sérgio
Published: December 2020

Grounding grids (GG) play a fundamental role in the protection of personnel and prevention of damages in equipment during surge transients on substations caused by lightning discharges on power systems. In this context, a precise GG modeling must consider several factors such as the arrangement and the soil compacted in stratified layers. This paper proposes a lumped approach for GG buried in several stratified soils to compute the transient node voltages when subjected to lightning strikes. The vertical and horizontal electrodes are modelled separately by lumped circuit approach. The vertical electrode impedances buried in a stratified soil are computed by the numerical Method of Moments (MoM) in the full-wave electromagnetic software FEKOR , directly in frequency domain, and then, an electric circuit is obtained by the Vector Fitting technique. The horizontal electrodes are modelled based on the electromagnetic radiation theory, where each segment of the electrode can be regarded as a lamental currentcarrying conductor. Lightning currents of fast and slow-front waveforms, are employed in the simulations. Results show that when stratified soils are considered, the differences of the transient voltage peaks, in comparison with the ones calculated for the homogeneous soil is more pronounced as the thickness of soil decreases.
Proposta de uma abordagem multiobjetivo para o projeto de dimensionamento de redes de gás natural
Authors: T. Cordeiro Ottoni Lara , S. Batista Lucas
Published: December 2020

O gás natural vem sendo usado de modo crescente como fonte de energia e se apresenta como uma forte tendência para o futuro. Nesse contexto, levando-se em consideração o alto custo de instalação de gasodutos, o projeto dessas redes requer soluções de qualidade, relacionando não apenas indicadores financeiros mas também de confiabilidade e segurança quanto ao atendimento da demanda. Assume-se uma topologia de rede pré-definida, onde os diâmetros das tubulações definem as variáveis de projeto. Propõe-se algoritmos multiobjetivo baseados na metaheurística Multiobjetive Variable Neiborhood Search (MOVNS), os quais são contrastados com o NSGA-II. Além disso, propõe-se uma modelagem multiobjetivo para o problema e um gerador aleatório de instância definidas a partir dos dados da biblioteca TSPLIB. Os resultados obtidos indicaram diferentes características entre as fronteiras Pareto estimadas pelos algoritmos comparados. Em especial um algoritmo se destacou obtendo, na maioria das vezes, valores de hipervolume maiores que os outros algoritmos.
Desenvolvimento de um sistema de empacotamento automático para embalagem de fitas adesivas
Authors: C. M. Teixeira Ruan , P. S. Guimarães Walter , A. S. Guimarães Felipe , A. Fernandes Rubens , B. F. Nascimento Lennon
Published: December 2020

A evolução de tecnologias para automação de processos produtivos está possibilitando o desenvolvimento contínuo dos setores industriais ao longo do século. Contudo, algumas empresas ainda utilizam a manufatura como método de produção em alguns setores. Com isso, a demanda por tecnologias que permitem automatizar determinadas atividades nesse âmbito vem crescendo, como o caso do Polo Industrial de Manaus. O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de uma solução tecnológica para uma empresa do Polo Industrial de Manaus, do segmento de fitas adesivas, com o intuito de substituir a operação manual de embalagem de fitas por um maquinário capaz de alocar diversos modelos de fitas já rotuladas em caixas de papelão padronizadas de forma automática.
Estudo de Viabilidade de Geração Hidrelétrica em Tubulações na Mineração
Authors: O. Naves Thaissa , R. de Lima Lucas
Published: December 2020

A energia elétrica gerada em tubulações tem se tornado uma alternativa relevante para a integração de fontes de energia renováveis e para o cenário de geração distribuída de energia. Trata-se de uma fonte de energia limpa, contínua e sem impactos ambientais, não possuindo, na maioria dos casos, a intermitência na geração de energia. Uma importante vantagem deste sistema é referente à alta pressão nas tubulações de água que atualmente são solucionadas com válvulas de redução de pressão. Estas válvulas podem ser substituídas por turbinas hidráulicas instaladas nas tubulações e produzirem energia elétrica. Este trabalho objetiva estudar a aplicação dessa forma de geração distribuída de energia, por meio de uma análise de viabilidade baseada no setor de distribuição de água. Além disso, visa realizar um levantamento do potencial de geração de energia hidrelétrico em uma mineração do ramo de minério de ferro. Para isso, o software EPANET foi utilizado e a viabilidade econômica da aplicação de turbogeradores, turbinas e bombas funcionando como turbina (BFTs) foi avaliada.
Análise da Utilização do Synchronverter no Controle do Lado da Rede Convencional de Geração Distribuída Baseada em Conversor de Potência Plena
Authors: Penha da Silva Júnior Guilherme , Sales Barros Luciano
Published: December 2020

A alta integração da geração distribuída baseada em Fontes renováveis (GD-FER) no sistema elétrico convencional aumenta preocupação associada com a confiabilidade da rede e a qualidade da energia gerada. Assim, muitas estratégias de controle do conversor fonte de tensão (VSI) têm sido reportadas para o suporte à rede pela GD-FER, dentre as quais as técnicas de gerador síncrono virtual (GSV), em particular o Synchronverter que apresenta a capacidade de operar tanto no modo de suporte a tensão e frequência como no modo de controle de potências ativa e reativa. No entanto, para utilização maciça do Synchronverter em GD-FER é importante analisar o seu desempenho na operação convencional, ou seja, no controle da tensão do barramento CC e da potência reativa entregue à rede, principalmente perante afundamentos de tensão no ponto de acoplamento comum (PAC). Assim será possível definir se a operação do Synchronverter será permanente ou apenas durante eventos da variação de frequência e combinada com o controle convencional. Este trabalho analisa o comportamento do Synchronverter atuando no controle da tensão do barramento CC, semelhante ao controle convencional, e examinado seu comportamento nos modos de operação PV/Q, frente aos distúrbios na rede. Os resultados obtidos demonstram a eficácia do Synchronverter.
Abordagem Espacial via Quadtree para Detecção de Mudança de Conceito em Fluxos de Dados Contínuos
Authors: A. Coelho Rodrigo , L. de Castro Cristiano
Published: December 2020

No aprendizado online nem sempre os dados se comportam de forma estacionária. Monitorar e detectar as mudanças no fluxo de dados para preservar o desempenho do algoritmo de aprendizado é um desafio. Este trabalho apresenta um método de detecção de mudança de conceito baseado na estrutura de divisão recursiva do espaço da quadtree. Diferentemente dos métodos de detecção baseados em técnicas estatísticas, o modelo proposto utiliza da disposição espacial dos dados para detectar mudanças de conceito. Experimentos utilizando bases de dados reais e sintéticas foram realizados para confrontar nossa proposta com outros métodos do estado da arte, mostrando resultados promissores.
Gêmeos Digitais e Método dos Elementos Finitos, um Estudo de Caso: Mapeamento Térmico de Transformador
Authors: Aragão Rodrigues Gustavo , Silveira Araujo Bruno Vinicius , Vilela Ferreira Tarso
Published: December 2020

O monitoramento de equipamentos elétricos previne falhas e corrobora com a confiabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, os transformadores estão entre os equipamentos mais importantes, devido a sua ampla aplicação na conversão de potência associada a um elevado custo. Perante o exposto, neste trabalho, foi desenvolvido um gêmeo digital, a partir de um modelo 3D, para simular em tempo real o comportamento térmico de um transformador de baixa potência (440 VA, 220/150 V). Os dados de entrada do modelo são: tensão, corrente e condições ambientais. Um software baseado no método dos elementos finitos foi empregado para discretizar o domínio contínuo e encontrar a solução numérica das equações de transferência de calor. Os resultados foram validados por meio de experimentos de variação de temperatura, monitorados por uma câmera termovisora. Para um ponto no centro do enrolamento, o erro médio ficou abaixo dos 5% em todos os experimentos. Já para um ponto no núcleo do equipamento, esse erro foi inferior a 3,5%.
Otimização da pressão interna em almofadas infláveis para mitigação da lesão por pressão em usuários de cadeira de rodas
Authors: Macedo Lemes Parole , Nascimento Júnior Cairo Lúcio , Chiepa Cunha Wagner , Matieli José Elias
Published: December 2020

Este trabalho apresenta um procedimento de otimização para a pressão interna em almofadas infláveis que pode ser usado para mitigar a ocorrência de lesões por pressão em usuários de cadeira de rodas. As simulações computacionais foram realizadas para avaliar o algoritmo proposto usando:1) o método dos elementos finitos e um modelo de corpo humano implementado usando o software SIMULIA Abaqus e 2) algoritmo de otimização implementado usando o software MATLAB.O resultado do algoritmo de otimização é o valor da pressão interna da almofada inflável que minimiza a maior pressão de contato entre a pele humana afetada e a almofada inflável. Três estudos de caso foram investigados:1) uma almofada de ar com um único módulo;2) uma almofada de ar com 8 módulos usando a mesma pressão interna;3) uma almofada de ar com 8 módulos divididos em 2 grupos de 4 módulos, e as pressões internas de cada grupo de módulos são ajustadas independentemente.Para cada estudo de caso, foram simulados corpos humanos com pesos diferentes. As simulações computacionais mostram como a pressão interna da almofada inflável afeta o valor máximo da pressão de contato na pele humana.
Análise da Compensação Feed-forward em Dispositivos Formadores de Rede Monofásico
Authors: Guedes Cota Luciano , Neves Maia Yasmine , Lage Almeida Dias André , Azevedo Fogli Gabriel , Dias Neto de Souza Igor
Published: December 2020

O trabalho propõe um controle da tensão de saída do filtro LC. Na malha interna de corrente, controladores proporcionais ressonantes são sintonizados para garantir rejeição de distúrbios causados por cargas não-lineares e com isso manter uma boa qualidade da tensão de saída. Uma ação feed-forward da corrente da carga é incluída nesta malha a fim de melhorar a eficácia do projeto proposto. Ademais, o amortecimento ativo da ressonância inerente ao filtro LC é analisado. A malha externa é responsável por garantir um rastreamento assintótico da referência, e para isso, é utilizado um controlador proporcional ressonante sintonizado na frequência fundamental da rede elétrica que se deseja formar. Uma comparação da impedância de saída do sistema em malha aberta e fechada é realizada via software Matlab R2018b. Para verificar a eficácia da estrategia de controle proposta, o conversor é testado para diferentes perfis de carga, e a distorção Harmônica Total (DHT) é utilizada como parâmetro de medição da qualidade da tensão de saída.
Estabilização robusta de sistemas lineares discretos e variantes no tempo sujeitos a atuadores com zona morta
Authors: H. P. Antunes Caio , F. P. Silva Luís , J. S. Leite Valter
Published: December 2020

Uma não linearidade muito comum em sistemas de posicionamentos de maneira geral é a zona morta nos atuadores. Isso pode resultar em perda de desempenho ou até mesmo instabilidade para o sistema de controle. Diante disso, condições de análise de estabilidade e síntese de controladores são desenvolvidas neste artigo. Essas condições são desenvolvidas para serem aplicas em sistemas discretos no tempo com parâmetros variantes no tempo. As condições utilizam uma candidata à função de Lyapunov dependente de parâmetros para certificar a estabilidade robusta da malha fechada e são formuladas em termos de desigualdades matriciais lineares. Para resolver os problemas de análise de estabilidade robusta e de síntese de controlador robusto, são também determinados os respectivos conjuntos positivamente invariante, chamados de {\em Ultimate Bounded} ($\UB$), de confinamento das trajetórias. Dessa forma, garante-se que, verificadas as condições, qualquer trajetória que atingir esse conjunto permanecerá confinada nele. Dois procedimentos de otimização são propostos para minimizar o tamanho dos conjuntos $\UB$. Por fim, dois exemplos são apresentados para demonstrar a eficiência das condições propostas e estabelecer comparação com resultados da literatura.
Utilização de Processadores Paralelos Embarcados em FPGA para Cálculo de Parâmetros de Qualidade de Energia Segundo a Norma IEC 61000-4-30
Authors: Luiz Max Mateus , Faceroli Duque Tales , Souza de Almeida Afonso Henrique , Barboza Kapisch Eder , Rodrigues Manso Silva Leandro , Alves Lima Marcelo Antônio
Published: December 2020

O presente trabalho apresenta a implementação de um sistema de cálculo de parâmetros de Qualidade da Energia Elétrica (QEE), a partir da utilização de processadores paralelos embarcados em Field Programmable Gate Array (FPGA). Os algoritmos implementados em cada processador seguem as diretrizes descritas pela norma IEC 61000-4-30, para dispositivos classe A. Os resultados foram obtidos atravás de simulação funcional, a partir do software ModelSim®,da fabricante Intel® .
4-Axis CNC Milling Machine for Production of Dental Prosthesis
Authors: Da Silva Paz Neto Nei , V. Americano da Costa Marcus
Published: December 2020

This paper presents the development of a 4-axis CNC milling machine for making dental restorations. The machine was developed to help spread knowledge about CAD/CAM to future professionals in healthcare area, including automation engineering. The CAD/CAM systems can be found in dental clinics and specialized laboratories with a high added value, as it brings reliability, precision, and speed to the prosthesis developed and, thereby, increasing the qualityof the nal product. With this high cost, not all dental professionals can have this type of technology. However, it is demonstrated the possibility of building these systems at a reduced cost and applying them to restorative dentistry. Therefore, this work results in instigating of the engineering education and training future professionals in mechatronics research with applications to the Odontology.
Técnica híbrida de rastreamento do ponto máxima potência global de sistemas fotovoltaicos
Authors: M. A. Luz Caio , Lessa Tofoli Fernando , Ribeiro Enio Roberto
Published: December 2020

O sombreamento parcial representa um problema para a operação correta dos sistemas fotovoltaicos (PV). Como resultado dessa condição, células ou módulos absorvem a energia gerada pelas células não sombreadas. Para superar esse inconveniente, diodos de desvio ou bypass geralmente são conectados em paralelo às células ou módulos. No entanto, a ocorrência de múltiplos picos na curva de potência versus tensão (P-V) é observada e as técnicas convencionais de rastreamento de ponto máximo de potência (maximum power point tracking - MPPT) podem não conseguir encontrar o ponto de potência máxima global (global maximum power point tracking – GMPPT). Neste contexto, este trabalho apresenta uma solução híbrida baseada na combinação das técnicas de otimização da seção áurea (golden section optimization – GSO) e perturba e observa (P&O) para sistemas PV. Resultados da simulação são apresentados e discutidos detalhadamente considerando vários padrões de sombreamento para validar as considerações teóricos e avaliar a abordagem proposta.
Analysis and Design of Isolated SEPIC Converter with Greinacher Voltage Multiplier Cell
Authors: Andres Bernardo , Romitti Leonardo , Hoff Dupont Fabrício , Roggia Leandro , Schuch Luciano
Published: December 2020

High step-up converters are required and used in photovoltaic applications, due to low voltage of photovoltaic modules. In this paper, an isolated dc-dc high step-up SEPIC with a Greinacher voltage doubler cell is presented. It has the advantage of continuous input current, high efficiency, high voltage gain, isolation and demands a single switch, being suitable for low power grid-tie photovoltaic systems. The operating principles and steady-state analysis are presented, including the detailed analysis of resonant stage, where the value of primary side capacitor is taken into account and plays an important role in the design of the converter, since it directly affects the resonance frequency and RMS current values. Simulation results are presented to validate the analysis and design.
RASTREADOR DO PONTO DE MÁXIMA POTÊNCIA BASEADO EM CONTROLE PREDITIVO PARA O CONVERSOR SEPIC EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.
Authors: G. dos Santos Angelo , O. das Mercês Viviane
Published: December 2020

Recentemente, vem surgindo diversos trabalhos envolvendo técnicas de MPPT baseados em Controle Preditivo e obtendo-se desenpenhos promissores em suas aplicações. Tendo como base essa área de pesquisa, esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma dessas técnicas no conversor SEPIC para um sistema fotovoltaico. O desempenho da técnica de MPPT baseado em Controle Preditivo é vinculado ao tipo do sistema conversor e painel, além de ter relação com a determinação precisa dos parâmetros do conversor. Portanto, esse artigo também tem como objetivo realizar uma analise da sensibilidade da técnica mediante à variações dos parametros do conversor sob diferentes condições de trabalho do painel fotovoltaico. Todo o estudo é realizado mediante à simulação computacional.
Avaliação Probabilística da Reserva Operativa em Sistemas Eólicos Híbridos com Armazenamento de Energia na Presença de Veículos Elétricos
Authors: F. C. Castro José , M. Leite da Silva Armando
Published: December 2020

Este artigo avalia o uso de tecnologias de armazenamento de energia integrados à geração eólica para aumentar a reserva operativa de sistemas de energia elétrica, a fim de melhorar a operação de curto prazo e reduzir o risco de interrupção da carga. Os níveis de reserva girante, necessários para garantir a confiabilidade do sistema, são avaliados por meio de índices de risco estimados pelo método de simulação Monte Carlo e técnicas de Entropia Cruzada (CE - Cross-Entropy). A inserção de veículos elétricos na rede elétrica é representada como incerteza no modelo de carga de curto prazo. O método proposto é aplicado ao sistema IEEE-RTS-Wind e os resultados correspondentes são adequadamente discutidos.
Modelo de Cálculo de Ofertas Estratégicas Formulado como um Programa Matemático com Restrições de Equilíbrio para Companhias Price-Maker
Authors: Silva Lêdo João Augusto , Nepomuceno Leonardo
Published: December 2020

Este trabalho tem como objetivo propor um modelo matemático para a tomada de decisão relacionada ao Cálculo de Ofertas Estratégicas (COE) em mercados de energia do dia seguinte por companhias geradoras price-maker que possuam unidades de geração termoelétricas em seu portfólio. O modelo proposto leva em conta os modelos de decisão adotados pelo operador de mercado, por meio da formulação de um problema de otimização bi-nível, em que as decisões operativas do operador de mercado são consideradas no nível inferior. Essa formulação bi-nível dá origem a um problema de Programação Matemática com Restrições de Equilíbrio (PMRE). O modelo proposto é testado em um sistema elétrico que envolve 32 unidades geradoras e 17 consumidores, interligados em um sistema de transmissão de 24 barras. Os resultados apontam que o modelo de COE é coerente com a teoria microeconômica e que a técnica de solução proposta se mostra eficiente para a resolução do problema.
Uma Análise de Montante de Uso do Sistema de Transmissão na Região de Pato Branco no Paraná
Authors: H. dos Santos Thiago , C. Filietaz Débora , P. Martins Lucas , A. Malagoli Juliana , G. S. Magrin Fabiano , Kowaltschuk Romão
Published: December 2020

O presente artigo tem como finalidade buscar reduzir, mediante a análise de contingências realizada por meio do software ANAREDE, a probabilidade das concessionáarias pagarem valores elevados em encargos devido a parcelas de ineficiência, visando, assim, melhorar a contratação do Montante de Uso do Sistema de Transmissão (MUST). O processo se desenvolveu a partir da verificação do comportamento e impactos do fluxo de potência na região de Pato Branco no Paraná. Por fim, com a análise dos resultados obtidos, tornou-se possível a sugestão de intervalos para a contratação do montante, permitindo que essa fosse feita de modo a evitar as multas pagas por contratação errôneas.
Distribuição de Energia Elétrica em Corrente Contínua: Estudo de Caso em um Edifício Comercial
Authors: P. Dias Douglas , S. Dupczak Bruno , Lago Jackson
Published: December 2020

Esse artigo verificou a necessidade de melhorias na infraestrutura dos sistemas de distribuição de energia elétrica, tendo em vista o elevado número de cargas eletrônicas e geração distribuída presentes no cotidiano da população. Essas cargas necessitam da conversão de energia de corrente contínua para corrente alternada, ou vice-versa, para se conectar à rede elétrica, fato que gera perdas energéticas consideráveis no sistema. No caso do uso da energia solar, os arranjos fotovoltaicos geram energia em corrente contínua, tornando-se necessário o uso de inversores para se conectar à rede de distribuição em corrente alternada. Assim, neste trabalho propõe-se uma rede elétrica em corrente contínua a ser utilizada em edifícios comerciais, com barramento de distribuição em corrente contínua de ± 185 V. O edifício comercial apresentado possui painéis fotovoltaicos para geração distribuída e banco de baterias, utilizado para alimentar o sistema no caso de não fornecimento de energia pela rede elétrica da concessionária. Os resultados obtidos nas simulações, mostram que o sistema de distribuição em corrente contínua perdeu 6,4% a menos da energia demandada da rede em comparação com o sistema tradicional em corrente alternada.
Microgeração Eólica Embarcada para Aerogeradores com Aerofólios Cabeados
Authors: F. Martins Leonardo , L. C. de Oliveira Marcelo , Trofino Alexandre
Published: December 2020

Neste artigo é apresentado o projeto de um microgerador eólico a ser embarcado na unidade de voo de um aerogerador baseado na tecnologia inovadora Airborne Wind Energy. O aerogerador considerado é do tipo pumping kite, o qual consiste basicamente de um aerofólio cabeado, uma unidade de voo e uma de solo. O objetivo do microgerador é realizar o carregamento de um pack de baterias que, por sua vez, alimenta as cargas presentes na unidade de voo: dois servomotores, um microcontrolador, sensores e periféricos. Atualmente a unidade de voo depende exclusivamente desse pack de baterias, o que confere uma autonomia limitada a algumas horas de operação do aerogerador. A ideia é o microgerador aproveitar o forte vento aparente que incide na unidade de voo para manter as baterias carregadas, tornando a autonomia ilimitada. É aplicada a técnica Power Signal Feedback (PSF) para o rastreamento do ponto de máxima potência do microgerador. São apresentados resultados de testes de malha aberta, em túnel de vento, para a identiﬁcação do modelo do sistema. Nesses experimentos o microgerador atingiu uma potência em torno de 28W a uma velocidade do vento em 19m/s.
Aplicação do Método do Relé para identificação e controle PID com escalonamento de ganhos de um sistema não linear
Authors: A. B. Maia Otávio , F. A. D. Bueno Raul , G. de Oliveira Tiago , F. Pugliese Luiz , F. Rodor Fadul
Published: December 2020

Neste artigo, o Método do Relé será utilizado para identificar regiões diferentes de um sistema não linear, aproximá-las às de um sistema linear de primeira ordem com atraso de transporte e sintonizar controladores do tipo PI para estas regiões. Será aplicado o controle utilizando escalonamento de ganhos, e sua resposta temporal será comparada à de um controlador PI de ganhos fixos sintonizado na região central do sistema. Seu desempenho também será avaliado quanto a rejeição a distúrbios. O sistema utilizado é uma planta didática de controle de nível, composta por dois tanques, uma bomba e uma válvula proporcional pneumática. Os resultados indicam que o PI de ganhos fixos apresenta menor tempo de acomodação nas regiões mais altas do tanque, enquanto o de ganhos variáveis se mostrou mais rápido em regiões mais baixas. Considerando o ambiente industrial, o Método do Relé mostrou ser uma boa técnica de autotuning, pois é pouco invasivo e permite sintonizar controladores de maneira simples, atendendo às especificações mesmo em sistemas não lineares.
Aprendizagem em grandes volumes de dados: Seleção de Dados para Treinamento de Máquina em Ambientes com Alta Taxa de Eventos
Authors: E. M. Borges Fernando , D. Ferreira Danton , M. Seixas José
Published: December 2020

Ambientes com alta taxa de eventos gerando grandes volumes de dados estão cada vez mais presentes. Sistemas de aquisição e análise de dados, exigindo ferramentas de mineração complexas vêm sendo adotados em diversas áreas. Tais sistemas possuem requisitos durante seu desenvolvimento e operação, como tempo de processamento e consumo de memória. Propor um método de seleção inteligente de dados, que permita reduzir o tempo de desenvolvimento de máquinas em ambientes de big-data, atingindo resultados similares de desempenho entre os conjuntos de treinamento total e reduzidos pela seleção, torna-se uma abordagem viável na otimização do desenvolvimento destes sistemas. Neste artigo é proposta uma seleção inteligente de eventos utilizando Curvas Principais, que explora correlações não lineares dos dados. A seleção se dá pelo mapeamento das distâncias de cada evento à Curva Principal. Para testar o método, utilizou-se uma base real de dados referente ao sistema de filtragem online de elétrons do experimento ATLAS do CERN (Centro Europeu para a Pesquisa Nuclear). Após a seleção dos dados, estes são testados em uma Rede Neural do tipo multicamadas (MLP) para simular o processo real do sistema. Resultados preliminares apresentaram resultados de detecção e falso alarme similares entre os conjuntos completo e reduzido.
A Visual Analytics Approach for Inferring Passenger Demand in Public Transport System based on Bus Trajectory
Authors: T. Mariotto Flávio , F. Ugarte Luis , Lacusta Jr Eduardo , C. de Almeida Madson
Published: December 2020

The control and monitoring of public transport buses considering the Global Positioning System (GPS) produce a data tsunami for the creation of indicators related to public transportation. The conventional techniques of data analysis for this type of information require programming effort, execution of algorithms with high processing in extensive databases to get at the end the production of the idealized statistical and visualization reports. In this process, the search for new analyzes or visualizations may require a restart of the process, a control of the versioning of the developed programs and repetitive high processing algorithm. This form of acting hinder the cognitive process, the analysis capability and the inference of relevant information. In this context, this paper proposes a methodology based on Visual Analytics to infer passenger demand based on the trajectory of conventional buses for planning new routes served by electric buses at the State University of Campinas - UNICAMP. The methodology includes a space-time stage and another for human interactivity, with easily configurable graphics for evaluation of indicators. Results show the locations and times with the highest use of the transportation service and can be used to identifying new routes to be served by electric buses on campus.
Rastreamento do ponto de máxima potência para o controle do retificador trifásico duplo boost intercalado em modo de condução descontínua com aplicação em gerador eólico de pequeno porte
Authors: P. Custódio Luís , F. Cortez Daniel , A. Assef Amauri , Gules Roger , A. Badin Alceu , F. R. Romaneli Eduardo
Published: December 2020

Este artigo propõe o controle de um retificador trifásico duplo boost intercalado operando em modo de condução descontínua aplicado em um gerador eólico com potência nominal de 2 kW, utilizando o rastreamento do ponto de máxima potência baseado no método de perturbar e observar. Neste estudo, o método usa uma perturbação na frequência de comutação e desta maneira, avalia a variação de potência para que o retificador opere no ponto de máxima potência. A simulação foi realizada através do software PSIM, com variações na velocidade do vento, demonstrando que o método é funcional e aplicável para esta topologia.
Supervisão de Sistemas de Microgeração Fotovoltaicos: Uma Abordagem de Baixo Custo
Authors: M. M. Silva Giullio , S. Rocha Thiago , S. L. Simonetti Domingos
Published: December 2020

Esse trabalho apresenta uma proposta de sistema de baixo custo para supervisão automática em microgeração fotovoltaica. Em geral os sistemas existentes não são atrativos em aplicações de menor potência, devido ao alto custo envolvido dos equipamentos. Para apresentar a metodologia proposta, primeiro são tratados os tipos de supervisão usuais, os métodos utilizados e os problemas que podem ser encontrados. Na abordagem desenvolvida, a análise da planta fotovoltaica é feita apenas com os dados elétricos já disponibilizados pelo inversor, e também fazendo uso de dados climáticos que podem ser obtidos sem custos adicionais ao projeto, o que permite realizar diversos diagnósticos da planta sem onerar o sistema. É apresentado o fluxograma de tratamento das informações, e a proposta é aplicada a uma microgeração de 7,5 kWp, demonstrando a operação do sistema supervisório apresentado.
Projeto e Implementação de um Inversor Monofásico Grid-Tie de Baixo Custo para Sistema de Geração Fotovoltaica
Authors: Lage A. Dias André , F. Bastos Renan , N. Maia Yasmine , G. Cota Luciano
Published: December 2020

Um inversor é um conversor de potência capaz de transformar sinais de corrente contínua em sinais de corrente alternada. Os inversores que operam nos sistemas de geração distribuída conectados à rede elétrica são comumente chamados de on-grid ou grid-tie. Neste trabalho são abordadas as etapas de projeto e implementação da bancada experimental de um inversor monofásico grid-tie de 900VA, utilizando o driver FNA41560 de baixo custo da Fairchild Semiconductor. A partir de ensaios práticos foi possível comparar resultados reais e simulados. Para o sincronismo com a rede elétrica foi utilizado um PLL (Phase-Locked Loop). O sistema foi controlado em malha fechada a partir de um controlador PIR (Proporcional-Integral-Ressonante), além disso, o projeto conta também com um algoritmo MPPT (Busca do Ponto de Máxima Potência) aplicado ao arranjo de painéis fotovoltaicos.
Modelo de Leilão Multi-período de Sistemas Hidrotérmicos para Mercados do Dia Seguinte
Authors: Manarelli Gaspar João Paulo , Nepomuceno Leonardo
Published: December 2020

Este artigo propõe um modelo de leilão para mercados do dia seguinte de sistemas hidrotérmicos que utiliza a linearização da função de produção hidráulica por meio de envelopes de McCormick. Além disso, o artigo também propõe a linearização das cotas de montante, a partir de linearização local em torno do ponto de operação, a linearização das cotas de jusantes por meio de aproximantes lineares, e linearizações das funções de potência e vazão turbinada máximas. O modelo proposto busca a otimização da função de bem estar social, que corresponde aos excedentes de produção e de consumo e representa as principais restrições físicas de unidades geradoras termelétricas e hidrelétricas. Os resultados mostram que os despachos de geração e consumo, bem como as políticas de operação hidráulica são consistentes.
Controlador PID Ótimo Baseado em PSO Aplicado a um Aeropêndulo
Authors: N. Barros Stayner , B. C. Lima Rafael
Published: December 2020

Nesse artigo está sendo proposta a utilização de um algoritmo de enxame de partículas para otimizar a sintonia de um controlador PID, aplicado a um aeropêndulo. O problema de otimização é calculado iterativamente a partir do modelo não linear do sistema, para tal, foi proposta a formulação de uma função de custo como uma combinação do critério ITSE (Integral time Squared Error) e TV (Total Variation) ponderando assim o erro de rastreamento, assim como o esforço de controle. A sintonia resultante foi comparada com um LQR e um PID derivado deste, ambos baseados no modelo do sistema linearizado em um ponto de operação.
Identification and Switched Control of an Aeropendulum System
Authors: R. M. Silva Hyago , T. M. Ramos Igor , Cardim Rodrigo , Assun¸c˜ao Edvaldo , C. M. Teixeira Marcelo
Published: December 2020

An aeropendulum system built at the Control Research Laboratory of UNESP Ilha Solteira is presented, identified and controlled. The system has nonlinear dynamics and unknown parameters. An identification method using MatLab software is used to obtain local linear models and enable the design of automatic controllers using Linear Matrix Inequalities (LMIs). Therefore, the dynamic of the system can be approximated by local linear models at different points of operation combined by membership functions which are unknown in this case. From the approximated mathematical model of the system and the Lyapunov's stability theory, switched controllers considering decay rate and bounds on norm of the state feedback matrices K are designed. The switched control does not require knowledge of the membership functions to compose the control signal and it is an important characteristic that solve the control problem of aeropendulum modelled by Takagi-Sugeno fuzzy models. Practical applications illustrate the efficiency of the methodology used, the results of the implementations are shown and compared.
Localização de Defeitos com Método Baseado em Deep Learning em Ensaios Não Destrutivos por Ultrassom
Authors: R. de Souza Andréia , A. Guarneri Giovanni , Casanova Dalcimar , R. Pipa Daniel , A. R. Passarin Thiago , P. Pires Gustavo
Published: December 2020

Existem vários métodos aplicáveis à análise de sinais ultrassônicos que possibilitam a caracterização e localização de defeitos em objetos. Dentre tais métodos, destacam-se os que usam reconstrução de imagens, pois facilitam a visualização dos resultados. Nesse contexto, diversos algoritmos, com abordagens diferentes, objetivam melhorar a qualidade das imagens reconstruídas . Uma abordagem proposta em muitas aplicações e que começou a ser introduzida na reconstrução de imagens de ultrassom é a de aprendizagem profunda (deep learning). Este artigo apresenta um método de estimação das coordenadas para a localização geométrica de defeitos dentro de uma região de interesse, a partir de uma imagem reconstruída por meio de uma rede neural profunda (Deep Neural Network - DNN). Para tanto, dados simulados com refletores acústicos infinitesimais (representando pequenos defeitos) foram usados para treinar e validar uma rede neural do tipo autoencoder convolucional. Os resultados demonstram que o método faz estimativas das coordenadas geométricas dos refletores com erros da ordem de 0,3167 mm para o eixo x, e 7,9720 μm para o eixo z, sendo também robusto ao ruído presente nos sinais de ultrassom.
Otimização baseada em algoritmo genético aplicada a um MPPT P&O durante condições de sombreamento parcial
Authors: De Oliveira Nunes André Luiz , De Freitas Nunes Evandro Ailson , Santana de Vasconcellos Brunna
Published: December 2020

Os sistemas fotovoltaicos têm apresentado um significativo crescimento na matriz energética mundial, diante das necessidades de se obter fontes alternativas de energia elétrica. No entanto, esses sistemas, além de possuírem uma baixa eficiência, são sensíveis às variações climáticas, ocasionando redução na produção de energia. Para contornar esses problemas, foram desenvolvidos métodos de extração da máxima potência, diante de condições desfavoráveis de operação dos módulos fotovoltaicos. Uma das técnicas que mais se destaca é o algoritmo de perturbação e observação (P&O), o mais difundido devido a sua baixa complexidade e facilidade de implementação. Contudo, esse método falha quando os geradores fotovoltaicos estão sob a influência de um sombreamento parcial, que é o efeito que provoca diversos picos de potência na curva P-V. Para tentar mitigar essas influências, o presente artigo apresenta uma otimização de um método P&O tradicional, que em conjunto com um algoritmo genético, busca superar a dificuldade de rastrear picos de potência.
Projeto e Montagem de Laboratório Para Testes Experimentais de Faltas de Alta Impedância em Redes Aéreas de Distribuição.
Authors: P. Leão André , L. Tostes Maria Emília , A.Vieira João Paulo , H. Bezerra Ubiratan , C. Santos Marcelo , L. de Sousa Ádrea , R. Heringer Wesley , A. M. Cordeiro Murillo , H. Paye Juan Carlos , De Paula A. Pinheiro Lucas
Published: December 2020

Esse artigo apresenta o projeto e a montagem de um laboratório para testes experimentais de faltas de alta impedância (FAI) em redes aéreas de distribuição. Testes experimentais de FAI em uma instalação elétrica trifásica de média tensão podem ser usados para determinar características e, por conseguinte, modelos matemáticos de FAI. O laboratório pode também ser usado para validação de métodos de detecção de FAI introduzidos como função em relés de proteção. O laboratório é composto essencialmente por um transformador trifásico de 225 kVA - 220 V/13,8 kV, um relé de proteção, uma contatora, disjuntores, elos fusíveis, cabos, TPs, TCs, um transformador trifásico de 75 kVA - 13,8 kV/220 V, cargas elétricas, e as diferentes superfícies de contato como objetos de teste. Nesse artigo, as principais características de FAIs foram levantadas, para diferentes superfícies de contato, por meio de testes experimentais realizados no Laboratório de Alta e Extra Alta Tensão (LEAT) da Universidade Federal do Pará (UFPA), em Belém-PA.
Desenvolvimento de uma Interface Gráfica Didática para o Ensino de Aprendizado por Reforço com Futebol de Robôs
Authors: Santos de Jesus Higor , C. Ottoni André Luiz
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma interface gr´áfica para a realização de experimentos de Aprendizado por Reforco (AR) aplicado ao domínio do futebol simulado. O ambiente de aprendizado proposto permite ao usuário trabalhar com os principais parâmetros do AR, condicionado a diferentes combinações, como: taxa de aprendizado e fator de desconto. Osresultados obtidos, a partir de uma metodologia experimental proposta, evidenciam que é possível realizar um estudo comparativo de rendimento do aprendizado no futebol de robôs a partir de dados gerados pela interface gráfica apresentada.
Análise da Sensibilidade das Perdas Técnicas em um Alimentador de Distribuição em Função da Localização da Microgeração Fotovoltaica
Authors: H. S. Leão Gustavo , A. Shayani Rafael , O. Frontin Sergio
Published: December 2020

O crescente consumo de energia elétrica implica em um igual aumento na geração. Historicamente, a gera-ção de energia é dependente dos combustíveis fósseis, porém este panorama está em mudança. Com a crescente preo-cupação em preservar o meio ambiente, a necessidade de diversificação de fontes, a fim de se obter maior confiabili-dade no sistema, as fontes renováveis ganharam força. Neste contexto, a Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV) representa uma alternativa de grande potencial para o desenvolvimento de um panorama energético sustentável. En-tretanto, as redes de distribuição existentes foram, majoritariamente, concebidas para uma geração centralizada, tor-nando desafiador a integração de GDFV. Com base nisto, o presente trabalho elucida, através do estudo de caso de um alimentador radial real, a influência da localização de GDFV no que tange as perdas técnicas do sistema. O método consiste na variação de localização de instalação GDFV, onde há o cálculo do fluxo de potência a cada hora para 300 possibilidades em quatro níveis de penetração. Este método permitiu observar que a influência da localização aumenta concomitantemente com o nível de penetração de GDFV, também é perceptível que não há necessidade de simular 300 possibilidades de localização diferente para os níveis de penetração entre 10% e 40%.
Projeto e Implementação de um Inversor de Frequência NPC Trifásico com Modulação SVPWM controlado por FPGA
Authors: L. Taschetto Rodrigo , F. Cortez Daniel , A. Assef Amauri
Published: December 2020

Os inversores de potência multiníveis vêm sendo amplamente utilizados em diversas aplicações que requerem alta potência e alta tensão. Entre as técnicas aplicadas para melhoria de rendimento e redução dos níveis de distorção harmônica, o inversor de três níveis com ponto neutro grampeado (NPC) é uma topologia multinível promissora em sistemas de energia renovável. Este artigo apresenta o projeto e a implementação de uma estratégia de modulação vetorial espacial por largura de pulso (SVPWM) baseada em FPGA para inversor trifásico NPC de três níveis. As etapas necessárias são descritas e o desempenho do sistema proposto é validado através de simulações e experimentalmente em um protótipo construído.
Estratégias de controle aplicadas para mitigação de oscilações decorrentes de CPL em uma microrrede CC do tipo boost-buck
Authors: V. de Bessa Isaías , L. P. de Medeiros Renan , V. de Bessa Iury , A. C. Ayres Junior Florindo , M. de Carvalho Marenice , J. S. Farias Nei
Published: December 2020

A utilização de fontes renováveis de energia em paralelo com o desenvolvimento da eletrônica de potência possibilitou o desenvolvimento de microrredes CC. Nesse sentido este trabalho realiza uma revisão de estratégias de controle clássicas aplicadas para mitigar oscilações de um conversor boost conetado a uma CPL buck, onde essas estratégias são aplicadas ao conversor boost que irá operar como um regulador de tensão. As metodologias escolhidas utilizam estrutura de realimentação de saída, através da solução da equação Diofantina e lugar geométrico das raízes, e estruturas de realimentação de estados, através da solução da equação de Lyapunov e da solução da equação de Riccati.
An Incremental Learning approach using Long Short-Term Memory Neural Networks
Authors: C. Lemos Neto Álvaro , A. Coelho Rodrigo , L. de Castro Cristiano
Published: December 2020

Due to Big Data and the Internet of Things, Machine Learning algorithms targeted specifically to model evolving data streams had gained attention from both academia and industry. Many Incremental Learning models had been successful in doing so, but most of them have one thing in common: they are complex variants of batch learning algorithms, which is a problem since, in a streaming setting, less complexity and more performance is desired. This paper proposes the Incremental LSTM model, which is a variant of the original LSTM with minor changes, that can tackle evolving data streams problems such as concept drift and the elasticity-plasticity dilemma without neither needing a dedicated drift detector nor a memory management system. It obtained great results that show it reacts fast to concept drifts and that is also robust to noise data.
Métricas de Cálculo de Eficiência na Produção de Energia em Plantas Fotovoltaicas
Authors: D. Yamada Guilherme , C. Stadzisz Paulo , L. Ribeiro Robson , E. Lazzaretti André , Oroski Elder , L. Moritz Guilherme , A. de Faria Rubens , H. da Costa Clayton , P. Rodrigues Marcelo , Lexinoski Gilberto
Published: December 2020

O retorno de investimento sobre uma planta fotovoltaica (FV) de geração distribuída ao longo de cinco ou mais anos de vida útil exige o acompanhamento e garantia de eficiência de sua operação. Embora não exista uma métrica única que forneça a eficiência global da planta fotovoltaica, pode-se acompanhar a qualidade de operação da planta por meio de um conjunto variado de métricas referenciadas nas normas e materiais técnicos e científicos da área. Este artigo realiza um estudo sobre métricas de performance e seleciona um conjunto de oito métricas para a realização da análise de eficiência de um sistema fotovoltaico de 5 kWp, conectado à rede elétrica. São apresentados os resultados obtidos em um período de amostragem de trinta dias permitindo observar o comportamento preliminar e as inter-relações entre as métricas consideradas, e tornando esta análise mais abrangente do que comumente encontrado na literatura.
Um Estudo Comparativo de Metaheurísticas para Planejamento da Geração Distribuída
Authors: R. B. Alencar Mariana , A. Souza Benemar , L. A. Neves Washington
Published: December 2020

A propósito de comparação de desempenho, três metaheurísticas são aplicadas para localização ótima de geradores distribuídos com o objetivo de minimizar as perdas totais de potência em um sistema de distribuição. Os critérios de esforço computacional, menor valor encontrado para a função objetivo e dispersão das soluções são as métricas utilizadas. Os resultados mostraram leve superioridade do algoritmo de busca Cuco em comparação ao algoritmo genético e ao algoritmo de libélula. Em razão disso, o problema completo do planejamento da geração distribuída, qual seja, de determinar as localizações e dimensionamentos ótimos dos geradores na rede de distribuição é resolvido empregando-se a busca Cuco.
Estudo Comparativo Entre Duas Técnicas de Controle Aplicadas A Filtros Ativos de Potência Paralelo
Authors: R. Franklin Lucca , L. Valle Rodolfo
Published: December 2020

Este artigo apresenta um estudo comparativo entre duas estratégias aplicadas no controle das correntes de um filtro ativo de potência paralelo (FAPP) e no controle da tensão do barramento CC. São comparados e investigados os efeitos do zero da função de transferência em malha fechada para as estratégias de controle proporcional-integral (PI) e integral-proporcional (IP) no sistema de coordenadas síncronas. Resultados de simulação são obtidos no software PSCAD/EMTDC para avaliar o desempenho de cada técnica.