Planeamento de redes de distribuição de energia

O planeamento de redes de distribuição tem como objetivo assegurar a existência de capacidade nas redes para a fornecimento de energia elétrica com bons níveis de qualidade de serviço tendo em conta os fatores económicos associados. No âmbito do trabalho apresentado na presente dissertação, foi elaborado um modelo de planeamento que determina a configuração de rede resultante da minimização de custos associados a: 1) perdas por efeito de joule; 2) investimento em novos componentes; 3) energia não entregue. A incerteza associada ao valor do consumo de cada carga é modelada através de lógica difusa. O problema de otimização definido é resolvido pelo método de decomposição de benders que contempla dois trânsitos de potências ótimos (modelo DC e modelo AC) no problema mestre e escravo respectivamente para validação de restrições. Foram também definidos critérios de paragem do método de decomposição de benders. O modelo proposto classifica-se como programação não linear inteira mista e foi implementado na ferramenta de otimização General Algebraic Modeling System (GAMS). O modelo desenvolvido tem em conta todos componentes das redes para a otimização do planeamento, conforme podemos analisar nos casos de estudo implementados. Cada caso de estudo é definido pela variação da importância que cada uma das variáveis do problema toma, tendo em vista cobrir de alguma todos os cenários de operação expetáveis. Através destes casos de estudo verifica-se as várias configurações que a rede pode tomar, tendo em conta as importâncias atribuídas a cada uma das variáveis, bem como os respetivos custos associados a cada solução. Este trabalho oferece um considerável contributo no âmbito do planeamento de redes de distribuição, pois comporta diferentes variáveis para a execução do mesmo. É também um modelo bastante robusto não perdendo o ‘norte’ no encontro de solução para redes de grande dimensão, com maior número de componentes.

Controlo vetorial (foc) de um motor de indução trifásico aplicado a um veículo elétrico

Os motores de indução (MI) com rotor em gaiola de esquilo estão muito disseminados nos atuais sistemas de variação de velocidade (“drives”). A sua simplicidade e robustez, aliadas a baixos preços (comparativamente com outras máquinas) e ampla gama de potências disponíveis, são as principais razões. A evolução verificada nos domínios da eletrónica de potência e nos sistemas de controlo (em particular, o controlo digital), permitiram aplicar os MI em sistemas de elevado desempenho dinâmico (e.g., controlo de binário e/ou posição), substituindo os motores DC, cujas características dinâmicas e simplicidade de controlo os tornavam a primeira escolha em tais aplicações. Com efeito, as “drives” baseadas em MI apresentam características dinâmicas em tudo semelhantes aos sistemas DC, incluindo a possibilidade de funcionamento nos quatro quadrantes do plano (T, nr). No entanto, a complexidade do conversores e, sobretudo, dos sistemas de controlo é muito mais elevada nos sistemas AC. Os sistemas baseados no controlo vectorial são os mais usuais nas “drives” baseadas nas máquinas AC convencionais (assíncronas e síncronas). Existem outras metodologias também usadas na indústria (e.g., controlo direto do binário – DTC), mas neste trabalho somente o controlo vetorial será abordado.

Feasibility of Focal Transcranial DC Polarization with Simultaneous EEG Recording: Preliminary Assessment in Healthy Subjects and Human Epilepsy

We aimed to investigate the feasibility of an experimental system for simultaneous transcranial DC stimulation(tDCS) and EEG recording in human epilepsy. We report tolerability of this system in a cross-over controlled trial with 15 healthy subjects and preliminary effects of its use, testing repeated tDCS sessions, in two patients with drug-refractory Continuous Spike-Wave Discharges During Slow Sleep (CSWS). Our system combining continuous recording of the EEG with tDCS allows detailed evaluation of the interictal activity during the entire process. Stimulation with 1 mA was well‐tolerated in both healthy volunteers and patients with refractory epilepsy. The large reduction in interictal epileptiform EEG discharges in the two subjects with epilepsy supports further investigation of tDCS using this combined method of stimulation and monitoring in epilepsy. Continuous monitoring of epileptic activity throughout tDCS improves safety and allows detailed evaluation of epileptic activity changes induced by tDCS in patients.

Diagnosic Classification: Results from a Clinical Experience of Three Years with DC: 0–3

Infancy and early childhood are characterized by a dynamic and ever changing process. Since the beginning of their clinical work at the Infancy Unit, the authors were concerned with individual assessment and the questions about the role played by parents as well as by babies in pathology and intervention.In this article, the authors begin with a description of the path that led them to the selection of DC 0–3 as a diagnostic classification system and how this has been instrumental in helping them to better define infant psychopathology and guide them in treatment orientations. Next, they present the results of the applicationof Axis I and II of DC: 0–3 in their clinical population in the years 1997, 1998, and 1999. The objectives of this study were to learn more about the distribution of mental disorders in a clinical population up tofour years of age. The authors attempted to separate infants at risk for developing psychic disorders from those presenting current psychopathology as well as the possible influence of demographic features on this distribution, to define a target population and design adapted therapeutic measures. The identification of these objectives provides the rationale for the use of a diagnostic tool, like DC: 0–3, which is essential to plan clinical activity, to evaluate therapeutic efficacy, and to develop specific programs.

Projecto e construção de um transformador de potência supercondutor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Armazenamento de sementes de ingazeira (Inga vera Subsp. affinis (DC.) T.D. Pennington).

O objetivo do trabalho foi estudar a germinação de semente de Inga vera subsp (Mimosaceae).

Inquérito sorológico da infecção pelo Echinococcus sp no município de Sena Madureira, AC

Foi realizado no município de Sena Madureira, Acre, um inquérito soroepidemiológico para avaliar o contato de indivíduos com o Echinococcus sp. Escolheu-se duas populações distintas, uma residente na área urbana e a outra na área rural do município, distribuída em comunidades ribeirinhas da região. Foram avaliados no total 1.064 indivíduos, dos quais 851 pertencentes à área urbana e 213 à área rural. O estudo foi dividido em duas partes: inquérito sorológico, no qual foram coletadas e enviadas amostras de sangue ao Laboratório de Sorologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo, onde foram realizados os testes imunológicos pela técnica de contraimunoeletroforese; inquérito epidemiológico para avaliação individual, além de as condições de moradia e hábitos dos indivíduos. A prevalência sorológica na área rural foi 6%, enquanto na urbana fomos 3,5%. A prevalência geral foi 4%. Quando analisada a possibilidade da existência de outros hospedeiros intermediários no ciclo do Echinococcus vogeli, foram encontrados resultados que sugerem ser o porco doméstico o mais provável.

Prevalência da infecção pelo vírus linfotrópico humano de células T e fatores de risco associados à soropositividade em doadores de sangue da cidade de Rio Branco, AC, Brasil (1998-2001)

Para cada doador de sangue soropositivo (ELISA, Abbott®) para HTLV-I/II, de dezembro de 1998 a março de 2001, também foram selecionados dois soronegativos. As amostras séricas foram re-testadas pelo ELISA (Murex®) e aquelas que permaneceram soropositivas foram testadas pelo Western Blot e pela PCR. Das 11.121 amostras séricas, 73 (0,66%) foram positivas (Abbott®), mas somente 12 (0,11%) permaneceram positivas (Murex®), enquanto que as 146 soronegativas foram confirmadas, apesar de ser sofrível o índice de concordância entre os dois ELISA. O Western Blot confirmou as 12 amostras como soropositivas: 8 (0,07%) HTLV-I; duas (0,02%) HTLV-II e duas (0,02%) indeterminadas - sendo pela PCR uma pelo HTLV-I e a outra pelo HTLV-II. Em conclusão, nessa população da Amazônia Ocidental foi muito baixa a soroprevalência de HTLV-I/II, apesar de ser esperada maior prevalência do HTLV-II devido a grande miscigenação racial indígena.

Janelas inteligentes com efeito de memória

Neste trabalho foi desenvolvido um controlador electrónico de potência capaz de actuar sobre a janela inteligente por forma a permitir a transição do estado opaco para o estado transparente. O controlador foi desenhado com o propósito de ser o único elemento necessário para o funcionamento das janelas inteligentes, evitando assim a utilização de uma parafernália de equipamentos isolados, ligados entre si, para executarem o mesmo propósito. A topologia utilizada para criar este controlador baseou-se num módulo rectificador AC/DC, seguido por um módulo Buck e terminado por um inversor do tipo Boost. Esta topologia permitiu que se alcançasse uma grande amplitude de tensões á saída, as quais variam entre os 0V e os 600V, necessárias para o desenvolvimento das janelas inteligentes. Esta solução foi pensada por forma a permitir, no futuro, o desenvolvimento de um controlador capaz de fazer a transição do estado transparente para opaco e a ligação ao software laboratorial LabView para recolha de dados e interpretação dos mesmos.

Limitações dos sistemas de transmissão AC quando aplicados a parques eólicos offshore

De modo a garantir as metas propostas pela União Europeia de diminuição de emissão de gases poluentes, alguns países membros apostaram na tecnologia eólica offshore. Com a evolução tecnológica, estes países pretendem aumentar as potências instaladas nos parques eólicos offshore, garantindo a sua otimização ao estarem em águas profundas, tendo assim um maior aproveitamento do potencial eólico. Com esta dissertação, realizou-se um estudo para analisar, sob o ponto de vista de modelos, as limitações dos sistemas de transmissão em HVAC (High Voltage Alternating Current) quando estabelecidos em cabos submarinos. Os mecanismos dos sistemas de alimentação em HVAC, na forma tradicional (linhas aérea), são confrontados com condicionalismos. Este tipo de infraestrutura submarina impõe restrições, pelo simples facto dos parâmetros de capacidade e indutância serem bastante significativos, que para uma situação de trânsito de energia, inviabilizam o transporte de energia, devido ao elevado consumo de potência reativa, bem como os seus custos extremamente elevados. Assim, os sistemas de alimentação em HVAC quando aplicados a parques eólicos offshore apresentam limitações. O recurso à tecnologia HVDC (High Voltage Direct Current), poderá ser a solução que se revela mais adequada para os sistemas de transmissão de energia associados aos parques eólicos offshore. Para além dos fatores técnicos é fundamental considerar os custos associados à construção e exploração do parque eólico, sendo fundamental analisar todos os dados relacionados com o projeto.

A piezoelectric based energy harvester interface for a CMOS wireless sensor IC

In this thesis a piezoelectric energy harvesting system, responsible for regulating the power output of a piezoelectric transducer subjected to ambient vibration, is designed to power an RF receiver with a 6 mW power consump-tion. The electrical characterisation of the chosen piezoelectric transducer is the starting point of the design, which subsequently presents a full-bridge cross-coupled rectifier that rectifies the AC output of the transducer and a low-dropout regulator responsible for delivering a constant voltage system output of 0.6 V, with low voltage ripple, which represents the receiver’s required sup-ply voltage. The circuit is designed using CMOS 130 nm UMC technology, and the system presents an inductorless architecture, with reduced area and cost. The electrical simulations run for the complete circuit lead to the conclusion that the proposed piezoelectric energy harvesting system is a plausible solution to power the RF receiver, provided that the chosen transducer is subjected to moderate levels of vibration.

Analysis and implementation of a multi-ratio switched capacitor DC-DC converter for a supercapacitor power supply

An energy harvesting system requires an energy storing device to store the energy retrieved from the surrounding environment. This can either be a rechargeable battery or a supercapcitor. Due to the limited lifetime of rechargeable batteries, they need to be periodically replaced. Therefore, a supercapacitor, which has ideally a limitless number of charge/discharge cycles can be used to store the energy; however, a voltage regulator is required to obtain a constant output voltage as the supercapacitor discharges. This can be implemented by a Switched-Capacitor DC-DC converter which allows a complete integration in CMOS technology, although it requires several topologies in order to obtain a high efficiency. This thesis presents the complete analysis of four different topologies in order to determine expressions that allow to design and determine the optimum input voltage ranges for each topology. To better understand the parasitic effects, the implementation of the capacitors and the non-ideal effect of the switches, in 130 nm technology, were carefully studied. With these two analysis a multi-ratio SC DC-DC converter was designed with an output power of 2 mW, maximum efficiency of 77%, and a maximum output ripple, in the steady state, of 23 mV; for an input voltage swing of 2.3 V to 0.85 V. This proposed converter has four operation states that perform the conversion ratios of 1/2, 2/3, 1/1 and 3/2 and its clock frequency is automatically adjusted to produce a stable output voltage of 1 V. These features are implemented through two distinct controller circuits that use asynchronous time machines (ASM) to dynamically adjust the clock frequency and to select the active state of the converter. All the theoretical expressions as well as the behaviour of the whole system was verified using electrical simulations.

8-Phase Ring oscillator for modern receivers

The evolution of receiver architectures, built in modern CMOS technologies, allows the design of high efficient receivers. A key block in modern receivers is the oscillator. The main objective of this thesis is to design a very low power and low area 8-Phase Ring Oscillator for biomedical applications (ISM and WMTS bands). Oscillators with multiphase outputs and variable duty cycles are required. In this thesis we are focused in 12.5% and 50% duty-cycles approaches. The proposed circuit uses eight inverters in a ring structure, in order to generate the output duty cycle of 50%. The duty cycle of 1/8 is achieved through the combination of the longer duty cycle signals in pairs, using, for this purpose, NAND gates. Since the general application are not only the wireless communications context, as well as industrial, scientific and medical plans, the 8-Phase Oscillator is simulated to be wideband between 100 MHz and 1 GHz, and be able to operate in the ISM bands (447 MHz-930 MHz) and WMTS (600 MHz). The circuit prototype is designed in UMC 130 nm CMOS technology. The maximum value of current drawn from a DC power source of 1.2 V, at a maximum frequency of 930 MHz achieved, is 17.54 mA. After completion of the oscillator layout studied (occupied area is 165 μm x 83 μm). Measurement results confirm the expected operating range from the simulations, and therefore, that the oscillator fulfil effectively the goals initially proposed in order to be used as Local Oscillator in RF Modern Receivers.

Study of AC losses in medium-sized high temperature superconducting coils

The study of AC losses in superconducting pancake coils is of utmost importance for the development of superconducting devices. Due to different technical difficulties this study is usually performed considering one of two approaches: considering superconducting coils of few turns and studying AC losses in a large frequency range vs. superconducting coils with a large number of turns but measuring AC losses only in low frequencies. In this work, a study of AC losses in 128 turn superconducting coils is performed, considering frequencies ranging from 50 Hz till 1152 Hz and currents ranging from zero till the critical current of the coils. Moreover, the study of AC losses considering two different simultaneous harmonic components is also performed and results are compared to the behaviour presented by the coils when operating in a single frequency regime. Different electrical methods are used to verify the total amount of AC losses in the coil and a simple calorimetric method is presented, in order to measure AC losses in a multi-harmonic context. Different analytical and numerical methods are implemented and/or used, to design the superconducting coils and to compute the total amount of AC losses in the superconducting system and a comparison is performed to verify the advantages and drawbacks of each method.