Uma fonte chaveada de 50kW com correção de fator de potência para alimentação de uma tocha de plasma Indutiva utilizando técnicas de controle digital

This work deals with the development of an experimental study on a power supply of high frequency that provides the toch plasmica to be implemented in PLASPETRO project, which consists of two static converters developed by using Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). The drivers used to control these keys are triggered by Digital Signal Processor (DSP) through optical fibers to reduce problems with electromagnetic interference (EMI). The first stage consists of a pre-regulator in the form of an AC to DC converter with three-phase boost power factor correction which is the main theme of this work, while the second is the source of high frequency itself. A series-resonant inverter consists of four (4) cell inverters operating in a frequency around 115 kHz each one in soft switching mode, alternating itself to supply the load (plasma torch) an alternating current with a frequency of 450 kHz. The first stage has the function of providing the series-resonant inverter a DC voltage, with the value controlled from the power supply provided by the electrical system of the utility, and correct the power factor of the system as a whole. This level of DC bus voltage at the output of the first stage will be used to control the power transferred by the inverter to the load, and it may vary from 550 VDC to a maximum of 800 VDC. To control the voltage level of DC bus driver used a proportional integral (PI) controller and to achieve the unity power factor it was used two other proportional integral currents controllers. Computational simulations were performed to assist in sizing and forecasting performance. All the control and communications needed to stage supervisory were implemented on a DSP

Projeto em FPGA de um controlador unificado para correção de fator de potência em retificadores boost bidirecionais monofásicos

The use of Field Programmable Gate Array (FPGA) for development of digital control strategies for power electronics applications has aroused a growing interest of many researchers. This interest is due to the great advantages offered by FPGA, which include: lower design effort, high performance and highly flexible prototyping. This work proposes the development and implementation of an unified one-cycle controller for boost CFP rectifier based on FPGA. This controller can be applied to a total of twelve converters, six inverters and six rectifiers defined by four single phase VSI topologies and three voltage modulation types. The topologies considered in this work are: full-bridge, interleaved full-bridge, half-bridge and interleaved half-bridge. While modulations are classified in bipolar voltage modulation (BVM), unipolar voltage modulation (UVM) and clamped voltage modulation (CVM). The proposed project is developed and prototyped using tools Matlab/Simulink® together with the DSP Builder library provided by Altera®. The proposed controller was validated with simulation and experimental results

Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo

The conventional control schemes applied to Shunt Active Power Filters (SAPF) are Harmonic extractor-based strategies (HEBSs) because their effectiveness depends on how quickly and accurately the harmonic components of the nonlinear loads are identified. The SAPF can be also implemented without the use of the load harmonic extractors. In this case, the harmonic compensating term is obtained from the system active power balance. These systems can be considered as balanced-energy-based schemes (BEBSs) and their performance depends on how fast the system reaches the equilibrium state. In this case, the phase currents of the power grid are indirectly regulated by double sequence controllers with two degrees of freedom, where the internal model principle is employed to avoid reference frame transformation. Additionally the DSC controller presents robustness when the SAPF is operating under unbalanced conditions. Furthermore, SAPF implemented without harmonic detection schemes compensate simultaneously harmonic distortion and reactive power of the load. Their compensation capabilities, however, are limited by the SAPF power converter rating. Such a restriction can be minimized if the level of the reactive power correction is managed. In this work an estimation scheme for determining the filter currents is introduced to manage the compensation of reactive power. Experimental results are shown for demonstrating the performance of the proposed SAPF system.

Técnica de controle adaptativo robusto aplicada a filtros ativos de potência e paralelo

The Methods for compensation of harmonic currents and voltages have been widely used since these methods allow to reduce to acceptable levels the harmonic distortion in the voltages or currents in a power system, and also compensate reactive. The reduction of harmonics and reactive contributes to the reduction of losses in transmission lines and electrical machinery, increasing the power factor, reduce the occurrence of overvoltage and overcurrent. The active power filter is the most efficient method for compensation of harmonic currents and voltages. The active power filter is necessary to use current and voltage controllers loop. Conventionally, the current and voltage control loop of active filter has been done by proportional controllers integrative. This work, investigated the use of a robust adaptive control technique on the shunt active power filter current and voltage control loop to increase robustness and improve the performance of active filter to compensate for harmonics. The proposed control scheme is based on a combination of techniques for adaptive control pole placement and variable structure. The advantages of the proposed method over conventional ones are: lower total harmonic distortion, more flexibility, adaptability and robustness to the system. Moreover, the proposed control scheme improves the performance and improves the transient of active filter. The validation of the proposed technique was verified initially by a simulation program implemented in C++ language and then experimental results were obtained using a prototype three-phase active filter of 1 kVA

Contribuições ao método de rastreamento de máxima potência para sistemas fotovoltaicos

The scarcity of natural resources and the search for alternative energy sources promote a rapid change in the energy world. Among the renewable energy sources, solar energy is the most promising, presenting technology of greatest growth rate nowadays. Researchers around the world are seeking ways to facilitate their progress, developing technologies with higher efficiency and lower cost. As a contribution to global progress, this master thesis proposes the development of a strategy of maximum power tracking based on perturbation and observation method for photovoltaic systems. The proposed control strategy is based on active power balance of the system, with a reduced number of sensors. It also allows the PV system to act as a regulator of the power quality at the point of commom coupling (PCC), compensating the harmonic distortion and power factor of the current netw

Estratégia de controle robusto para interconexão de sistemas PV trifásicos à rede elétrica

Atualmente há uma grande preocupação em relação a substituição das fontes não renováveis pelas fontes renováveis na geração de energia elétrica. Isto ocorre devido a limitação do modelo tradicional e da crescente demanda. Com o desenvolvimento dos conversores de potência e a eficácia dos esquemas de controle, as fontes renováveis têm sido interligadas na rede elétrica, em um modelo de geração distribuída. Neste sentido, este trabalho apresenta uma estratégia de controle não convencional, com a utilização de um controlador robusto, para a interconexão de sistemas fotovoltaicos com à rede elétrica trifásica. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum (PAC) é realizada pela estratégia proposta. As técnicas tradicionais utilizam detecção de harmônicos, já neste trabalho o controle das correntes é feita de uma forma indireta sem a necessidade desta detecção. Na estratégia indireta é de grande importância que o controle da tensão do barramento CC seja efetuado de uma forma que não haja grandes flutuações, e que a banda passante do controlador em regime permanente seja baixa para que as correntes da rede não tenham um alto THD. Por este motivo é utilizado um controlador em modo dual DSM-PI, que durante o transitório se comporta como um controlador em modo deslizante SM-PI, e em regime se comporta como um PI convencional. A corrente é alinhada ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de um PLL. Esta aproximação permite regular o fluxo de potência ativa, juntamente com a compensação dos harmônicos e também promover a correção do fator de potência no ponto de acoplamento comum. Para o controle das correntes é usado um controlador dupla sequencia, que utiliza o princípio do modelo interno. Resultados de simulação são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto

Estimação de potência em tempo real utilizando a transformada wavelet

The goal of the power monitoring in electrical power systems is to promote the reliablility as well as the quality of electrical power.Therefore, this dissertation proposes a new theory of power based on wavelet transform for real-time estimation of RMS voltages and currents, and some power amounts, such as active power, reactive power, apparent power, and power factor. The appropriate estimation the of RMS and power values is important for many applications, such as: design and analysis of power systems, compensation devices for improving power quality, and instruments for energy measuring. Simulation and experimental results obtained through the proposed MaximalOverlap Discrete Wavelet Transform-based method were compared with the IEEE Standard 1459-2010 and the commercial oscilloscope, respectively, presenting equivalent results. The proposed method presented good performance for compact mother wavelet, which is in accordance with real-time applications.

Efeitos do fator de crescimento de fibroblasto Básico (FCFß) na cicatrização de anastomoses do esôfago

Os fatores de crescimento são substâncias moduladoras do processo de cicatrização. O fator de crescimento de fibroblastos básico (FCFß) liberado pelas plaquetas, macrófagos e pelos próprios fibroblastos, estimulam a proliferação celular, a produção de colágeno e de outros elementos da matriz celular, favorecendo o processo da cicatrização, mesmo em situações adversas, como diabetes e uso de corticosteróides. O presente estudo objetivou determinar a influência do FCFb no processo de cicatrização de anastomoses esofageanas em modelo de experimentação animal, avaliando-se a resistência à pressão,formação de tecido de granulação e deposição de colágeno. Método: Foram estudados dois grupos A e B,ambos com 10 ratos de linhagem Wistar, separados de forma aleatória, todos submetidos à secção e anastomose do esôfago por via abdominal. Nos animais do grupo A, foi feita aplicação tópica na linha de sutura de 10ng de FCFb. No grupo B (controle) foi aplicado igual volume de solução salina. Os animais foram sacrificados no 7º dia, o esôfago ressecado para teste de resistência da anastomose, estudo qualitativo do aporte de células inflamatórias, da angiogênese e quantificação do colágeno na zona da anastomose, através de sistema digital. Resultados: A densidade média dos parâmetros histológicos do grupo A foi 9095,51±1284,5, maior que no grupo B, que teve densidade 7162,4±1273,19 (p=0,013). A resistência da anastomose do grupo A teve a média 210±18,88 mmHg, significativamente maior que no grupo B, que atingiu o valor 157±29,55 mmHg (p=0,0024). Conclusão: Este estudo concluiu que o FCFß atuou melhorando a cicatrização e aumentando significativamente a resistência de anastomoses do esôfago realizadas em ratos

Ação do fator de crescimento de fibroblasto básico na cicatrização da aponeurose abdominal de ratos

Objetivo: Trabalho realizado em ratos com o objetivo de estudar o efeito do Fator de Crescimento de Fibroblastos básico (FCFb) na cicatrização da aponeurose abdominal. Métodos: Foram usados 20 ratos Wistar separados aleatoriamente em 2 grupos iguais. Os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico na dose de 20 mg/Kg por via intraperitoneal e submetidos a laparotomia mediana de 4 cm, cuja camada aponeurótica foi suturada com mononylon 5-0. No grupo I foi aplicada a dose de 5mg de FCFb sobre a sutura da aponeurose. No grupo II (controle) foi aplicada solução salina 0,9% sobre a linha se sutura. Após observação por 7 dias os animais foram mortos com superdose de anestésico. A camada aponeurótica com 1,5 cm de largura foi submetida a teste de resistência à tensão empregando a Máquina de Ensaios EMIC MF500. Biópsias das zonas de sutura foram processadas e coradas com HE e o tricômico de Masson. Os achados histopatológicos foram quantificados através de sistema digital (Image pro-plus) de captura e processamento de imagens. Os dados obtidos foram analisados pelo teste T com significância 0,05. Resultados: Nos animais do grupo I (experimental) a zona de sutura da camada aponeurótica suportou a carga de 1.103±103,39gf. A quantificação dos dados histopatológicos desse grupo atingiu a densidade média 226±29,32. No grupo II (controle) a carga suportada pela zona de sutura foi de 791,1±92,77 gf. Quando foram comparadas as médias das resistências à tensão dos dois grupos, observou-se uma diferença significante (p<0,01). O exame histopatológico das lâminas desse grupo relevou densidade média 114,1±17,01, correspondendo a uma diferença significante quando comparadas as médias dos dois grupos (p<0,01). Conclusão: Os dados permitem concluir que o FCFb contribuiu para aumentar a resistência da aponeurose suturada e para melhorar os parâmetros histopatológicos da cicatrização.

O fator de crescimento de fibroblasto básico melhora a cicatrização de anastomoses duodenais em ratos

RESUMO: Objetivo: Avaliar as alterações histológicas, e o ganho de resistência em anastomoses duodenais tratadas com fator de crescimento de fibroblasto básico (FGFb). Métodos: Vinte ratos da raça Wistar foram submetidos a secção transversal do duodeno, seguida de anastomose. Os animais foram divididos em 4 grupos de 5 animais cada: A1 e A2 (experimentais), nos quais foi aplicado FCFb sobre a anastomose logo após seu término; e B1 e B2 (controles), nos quais foi administrada solução salina sobre a zona de anastomose. Os roedores foram mortos com superdose de anestésico, sendo A1, B1 no 5º dia e A2, B2 no 7º dia de pós-operatório. Foi feita avaliação quanto à resistência das anastomoses à pressão e análise da densidade média dos achados histopatológicos com auxílio do sistema digitalizado Image proPlus. Resultados: No grupo A1 a pressão suportada pelas anastomoses foi de 52±14,4 mmHg e no grupo A2 140±34,8 mmHg. Em B1 a pressão atingiu 33,6±15,2 mmHg e as anastomoses do grupo B2 suportaram pressão 105±30,3. No grupo A1 a densidade média dos elementos histopatológicos foi de 93±9,3 e A2 atingiu 181,8±27,6. Nos grupos de controle B1 e B2 as densidades médias foram 67,6±16,7 e 101±12,9 respectivamente. A análise estatística revelou diferença significante entre nos dados dos grupos experimentais e controles (p<0,05).Conclusão: a aplicação tópica do FCFb foi capaz de aumentar a resistência das feridas do duodeno suturadas e observadas após 5 e 7 dias de evolução. Estimulou a neovascularização, a formação de fibroblastos e de fibras colágenas, melhorando os escores histológicos em relação ao controle.

A nicotina atua como fator deletério na reparação da parede abdominal

Objetivo: Avaliar o efeito da nicotina na cicatrização da camada musculoaponeurótica da parede abdominal. Métodos: Estudo experimental em que foram usados 16 ratos da raça Wistar pesando em média 210±8g, separados aleatoriamente em 2 grupos de 8. Nos animais do grupo A foi implantado disco de nicotina (Nicotinel Ò) na dose de 5mg/Kg de peso/dia no subcutâneo da região dorsal, trocado a cada dois dias, a partir do 5º dia antes da operação em que foi feita laparotomia mediana de 5 cm, até o 10o dia de observação. No grupo B (controle) foram usados discos de celulose com o mesmo diâmetro. Tubo de silicone multiperfurado foi implantado no subcutâneo a 1cm da lesão da parede abdominal. A camada musculoaponeurótica e a pele foram suturadas com fio de nylon 5-0. No 10º dia pós-operatório foi colhido 1ml de líquido seroso do tubo de silicone por punção percutânea para dosagem de pO2 e os animais receberam dose letal de anestésico. Foi ressecado um segmento da camada musculoaponeurótica com 2cm de largura para tensiometria, em seguida processado e corado em HE e tricrômico de Masson para análise quantitativa dos dados histopatológicos em sistema digitalizado. A análise estatística foi feita pelo ANOVA e teste Newman-Keuls, com significância 0,05. Resultados: No grupo A a pO2 do líquido tecidual atingiu o valor 17,75±3,4 mmHg e no grupo B (controle) a pO2 = 40,75±6,4 mmHg (p<0,01). A resistência à tensão apresentou o valor de 728,5±161,75gf no grupo A e 1241,6±232gf no grupo de controle (p<0,01), coincidindo com os achados da pO2. A densidade média dos elementos histopatológicos estudados foi de 105±17,1 nos animais do grupo A e 146,2±8,8 no grupo B (p<0,01). Conclusão: após avaliação da pO2 tecidual, tensiometria e histopatologia, concluiu-se que a nicotina por via subcutânea exerce efeito deletério sobre a cicatrização de lesões da parede abdominal de ratos

A Tecnologia da informação como fator de competitividade em um apl: o caso da carcinicultura do RN

Este estudo aborda a utilização da tecnologia da informação de forma competitiva em um Arranjo Produtivo Local APL. Realizou-se no APL da carcinicultura no Estado do Rio Grande do Norte e teve por objetivo buscar a compreensão de como o uso da tecnologia da informação (TI) contribui para o aumento da competitividade na atividade do APL citado. APL pode ser conceituado como uma aliança entre organizações que possuem um projeto coletivo, para elevar a sua competitividade e participação no mercado. Para atingir este objetivo, foi realizada uma pesquisa descritiva, através da utilização de múltiplos casos selecionados dentre as empresas que compõem o APL da carcinicultura no RN. Os dados coletados foram analisados qualitativamente. Os resultados da pesquisa indicaram que as empresas percebem a importância do uso da TI, mas que, na prática, a sua utilização é limitada, principalmente em se tratando de Sistemas Integrados de Gestão e Comércio Eletrônico. Outro resultado encontrado foi que as empresas, embora façam parte do APL, ainda não colaboram entre si, seja através da troca de informações, ou através de Sistemas de Informação Interorganizacional. As principais recomendações diante destes resultados é que as empresas atuem ativamente para o fortalecimento do APL. No que se refere ao uso da TI faz-se necessário que elas invistam na aquisição de sistemas integrados de gestão e sistemas de informação interorganizacional para o melhor gerenciamento das informações ao longo da cadeia

Influência da vermiculita expandida na resistência à compressão e reologia de pastas cimentantes de poços de petróleo

Several problems related to the loss of hydraulic seal in oilwells, causing gas migration and/or contamination of the production zone by water, have been reported. The loss of the hydraulic seal is a consequence of cracks which can be occasioned either by the invasion of gas during the wait on cement or by the expansion of the casing causing the fracture of the cement sheath. In case of the pressure of the formation is higher than the pressure in the annulus, gas can migrate into the slurry and form microannulus, which are channels where gas migrates after the cement is set. Cracks can be also occasioned by the fracture of the cement sheath when it does not withstand the thermal and dynamic loads. In reservoirs where the oil is heavy, steam water injection operation is required in order to get the oil flowing. This operation increases the temperature of the casing, and then it expands and causes the fracture of the cement sheath in the annulus. When the failures on the cement are detected, remedial cementing is required, which raise costs caused by the interventions. Once the use of cement in the construction civil sector is older than its use in the petroleum sector, it is common to bring technologies and solutions from the civil construction and apply them on the petroleum area. In this context, vermiculite, a mineral-clay widely encountered in Brazil, has been used, on its exfoliated form, in the civil construction, especially on the manufacture of lights and fireproof concretes with excellent thermal and acoustical properties. It has already been reported in scientific journals, studies of the addition of exfoliated vermiculite in Portland cements revealing good properties related to oilwell cementing operations. Thus, this study aimed to study the rheological behavior, thickening time, stability and compressive strength of the slurries made of Portland cement and exfoliated vermiculite in 5 different compositions, at room temperature and heated. The results showed that the compressive strength decreased with the addition of exfoliated vermiculite, however the values are still allowed for oiwell cementing operations. The thickening time of the slurry with no exfoliated vermiculite was 120 min and the thickening time of the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite was 98 min. The stability and the rheological behavior of the slurries revealed that the exfoliated vermiculite absorbed water and therefore increased the viscosity of the slurries, even though increasing the factor cement-water. The stability experiment carried out at 133 ºF showed that, there was neither sedimentation nor reduction of the volume of the cement for the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite. Thus, the addition of exfoliated vermiculite accelerates the set time of the cement and gives it a small shrinkage during the wait on cement, which are important to prevent gas migration

Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação

The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole

Adição de poliuretana em pastas de cimento para poços de petróleo como agente de correção do filtrado

Chemical admixtures, when properly selected and quantified, play an important role in obtaining adequate slurry systems for quality primary cementing operations. They assure the proper operation of a well and reduce costs attributed to corrective cementing jobs. Controlling the amount lost by filtering through the slurry to permeable areas is one of the most important requirements in an operation, commonly controlled by chemical admixtures, such as carboxymethylcellulose (CMC). However, problems related to temperature, salttolerance and the secundary retarding effect are commonly reported in the literature. According to the scenario described above, the use of an aqueous dispersion of non-ionic poliurethane was proposed to control the filter loss, given its low ionic interaction with the free ions present in the slurries in humid state. Therefore, this study aims at assessing the efficiency of poliurethane to reduce filter loss in different temperature and pressure conditions as well as the synergistic effect with other admixtures. The temperatures and pressures used in laboratory tests simulate the same conditions of oil wells with depths of 500 to 1200 m. The poliurethane showed resistance to thermal degradation and stability in the presence of salts. With the increase in the concentration of the polymer there was a considerable decrease in the volume lost by filtration, and this has been effective even with the increase in temperature