Projeto multicritério de filtros harmônicos passivos para instalações industriais utilizando técnicas de inteligência computacional

Devido ao auge do crescimento industrial na Região Norte e, em especial, o Pólo Industrial de Manaus (PIM), são necessários obter ferramentas matemáticas que facilitem ao especialista tomar decisões sobre a seleção e dimensionamento dos filtros harmônicos que proporcionam neutralizar os efeitos prejudiciais dos harmônicos gerados pelas cargas não lineares da indústria e alcançar conformidade com os padrões das normas de qualidade de energia correspondentes. Além disso, como os filtros harmônicos passivos têm a capacidade de gerar potência reativa à rede, estes meios são eficazes compensadores de potência reativa e, portanto, podem conseguir uma economia significativa no faturamento de energia elétrica consumida por essas instalações industriais. Esta tese tem como objetivo geral desenvolver um método matemático e uma ferramenta computacional para a seleção da configuração e parâmetros do projeto de um conjunto de filtros harmônicos passivos para sistemas elétricos industriais. Nesta ótica, o problema de otimização da compensação de harmônicos por meio de filtros passivos foi formulado como um problema multiobjetivo que considera tanto os objetivos da redução da distorção harmônica como da efetividade econômica do projeto considerando as características das tarifas brasileiras. Todavia, a formulação apresentada considera as restrições relevantes impostas pelas normas brasileiras e estrangeiras. A solução computacional para este problema foi conseguida, usando o algoritmo genético NSGA-II que determina um conjunto de soluções ótimas de Pareto (Fronteira) que permitem ao projetista escolher as soluções mais adequadas para o problema. Por conseguinte, a ferramenta computacional desenvolvida tem várias novidades como: não só calcula os parâmetros que caracterizam os filtros, como também seleciona o tipo de configuração e o número de ramos do filtro em cada barra candidata de acordo com um conjunto de configurações pré-estabelecidas; têm implementada duas normas para a avaliação das restrições de qualidade de energia (Prodist-Módulo 8 e IEEE 519-92) que podem ser selecionadas pelo usuário; determina soluções com bons indicadores de desempenho para vários cenários característicos e não característicos do sistema que permitem a representação das as variações diárias da carga; das variações dos parâmetros do sistema e dos filtros; avalia o custo das contas de energia numa rede elétrica industrial que tem diferentes condições de operação (cenários característicos); e avalia o efeito econômico de filtros de harmônicos como compensadores de potência reativa. Para desenvolver a ferramenta computacional adequada desta tese, foi empregado um modelo trifásico em coordenadas de fase para redes de energia elétrica industriais e de serviços onde foram feitos vários programas utilizando várias ferramentas computacionais adicionais. Estas ferramentas compreendem um programa de varredura de freqüência, um programa do fluxo de harmônicos por injeção de correntes e um programa de fluxo de potência à freqüência fundamental. Os resultados positivos desta tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens do método desenvolvido.

Otimização multiobjetivo da compensação de potência reativa em redes de distribuição considerando restrições de distorção harmônica

A localização de bancos de capacitores nas redes de distribuição de energia elétrica, corretamente dimensionados, busca compensar eventuais excessos de circulação de potência reativa pelas linhas, o que implica a redução de custos operacionais pela redução das perdas de energia e um aumento da capacidade de transmissão de potência ativa assegurando os níveis estabelecidos de tensão e fator de potência simultaneamente. A proliferação das cargas não lineares provocou uma mudança nos cenários de estudo dos sistemas elétricos de potência devido aos efeitos nocivos que os harmônicos gerados por elas ocasionam sobre a qualidade da energia elétrica. Considerando este novo cenário, esta tese tem como objetivo geral desenvolver uma ferramenta computacional utilizando técnicas de inteligência computacional apoiada em algoritmos genéticos (AG), para a otimização multiobjetivo da compensação da potência reativa em redes elétricas de distribuição capaz de localizar e dimensionar de forma ótima as unidades de compensação necessárias para obter os melhores benefícios econômicos e a manutenção dos índices de qualidade da energia estabelecidos pelas normas brasileiras. Como Inovação Tecnológica do trabalho a ferramenta computacional desenvolvida permite otimizar a compensação da potência reativa para melhorar do fator de potência em redes de distribuição contaminadas com harmônicos que, diferentemente de métodos anteriores, não só emprega bancos de capacitores, mas também filtros de harmônicos com esse objetivo. Utiliza-se o algoritmo NSGA-II, que determina as soluções ótimas de Pareto para o problema e permite ao especialista determinar as soluções mais efetivas. A proposta para a solução do problema apresenta várias inovações podendo-se destacar que a solução obtida permite determinar a compensação de potência reativa com capacitores em sistemas com certa penetração harmônica, atendendo a normas de qualidade de energia pertinentes, com relação aos níveis de distorção harmônica tolerados.

Estudos teóricos e experimentais da operação conjunta de um supressor eletromagnético e de um filtro ativo de potência

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Studies of azimuthal dihadron correlations in ultra-central PbPb collisions at=2.76 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

PT-symmetric coupler with chi((2)) nonlinearity

We introduce the notion of a PT-symmetric dimer with a chi((2)) nonlinearity. Similarly to the Kerr case, we argue that such a nonlinearity should be accessible in a pair of optical waveguides with quadratic nonlinearity and gain and loss, respectively. An interesting feature of the problem is that because of the two harmonics, there exist in general two distinct gain and loss parameters, different values of which are considered herein. We find a number of traits that appear to be absent in the more standard cubic case. For instance, bifurcations of nonlinear modes from the linear solutions occur in two different ways depending on whether the first-or the second-harmonic amplitude is vanishing in the underlying linear eigenvector. Moreover, a host of interesting bifurcation phenomena appear to occur, including saddle-center and pitchfork bifurcations which our parametric variations elucidate. The existence and stability analysis of the stationary solutions is corroborated by numerical time-evolution simulations exploring the evolution of the different configurations, when unstable.

Teorias de potência conservativa e instantânea: análise comparativa

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

A new species of Pseudopaludicola Miranda-Ribeiro, 1926 (Anura: Leptodactylidae: Leiuperinae) from northwestern state of Sao Paulo, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A Time-domain Harmonic Power-Flow Analysis in Electrical Energy Distribution Networks, Using Norton Models for Non-linear Loading

The purpose of this paper is to present the application of a three-phase harmonic propagation analysis time-domain tool, using the Norton model to approach the modeling of non-linear loads, making the harmonics currents flow more appropriate to the operation analysis and to the influence of mitigation elements analysis. This software makes it possible to obtain results closer to the real distribution network, considering voltages unbalances, currents imbalances and the application of mitigation elements for harmonic distortions. In this scenario, a real case study with network data and equipments connected to the network will be presented, as well as the modeling of non-linear loads based on real data obtained from some PCCs (Points of Common Coupling) of interests for a distribution company.

Análise de desempenho de lâmpadas LEDs e LFCs como alternativas em iluminação residencial em função da implementação da portaria ministerial n° 1007 que limita o uso de lâmpadas incandescentes no Brasil

With the imposition of the suspension of production and subsequent banning of incandescent light bulbs will be necessary to replace it by other more energy-efficient. Although the main alternative is the compact fluorescent lamp, the environmental impact caused by it due to incorrect disposal and the amount of harmonics included in the network resulting in losses related to the quality of electric power system makes them sought new alternatives for lighting systems that are efficient and have low environmental impact. In this context, the LED (Lighting Emitting Diode), based on solid-state components, is presented as an option for new projects and replacement of existing lighting. In this work we studied aspects of energy, environmental and economic impacts of a possible replacement of conventional lighting systems for new technology. From laboratory tests and surveys of the costs of different types of lamps used for residential lighting, we performed a comparative analysis considering energy and economic aspects which showed that the LED technology, but has a high initial investment, it is best when power quality and environmental preservation are relevant factors in decision making for the choice of technology to be used in the lighting system

Reanálise das defasagens de Prometeu e Pandora

In the present work it is proposed to do a revision on some studies on the dynamics of the Prometheus-Pandora system. In special, those studies that deal with anomalous behaviours observed on its components, identi ed as angular lags in these satellite`s orbits. Initially, it is presented a general description, contextualising the main characteristics of this system. The main publications related to this subject are analised and commented, in chronological order, showing the advances made in the knowledge of such dynamics. An analysis of the initial conditions, used by Goldreich e Rappaport (2003a ,b) e Cruz (2004), obtained through observations made by the Voyager 1 and 2 spacecrafts and by the Hubble space telescope, it is made in order to try to reproduce their results. However, no clear conclusion of the values used were found. The tests addopted in the analysis are from Cruz (2004), which reproduced the results and o ered a new explanation on the origin of the observed angular lags. The addopetd methodology involves the numerical integration of the equations of motion of the system, including the zonal harmonics J2, J4 and J6 of Saturn's gravitational potential. A fundamental consideration in this study is the use of geometric elements instead of osculating elements. It was found the set of initial data that best reproduces the results from Goldreich e Rappaport (2003a, b) and Cruz (2004)

Controle de velocidade e tração de rodas independentes para veículos elétricos

This work presents a proposal to replace thetraditional system of traction electric car that usesone electric motor and a mechanical differential, by two electric motors of lower power, controlled byelectronic control low cost. The proposed control isopen loop and uses the technique of Pulse WidthModulation (PWM), discrete and synchronizedaiming to reduce the generation of harmonics. The implementation of two smaller motor one on each wheel-drive distributes the weight of the vehicle, improving the heat exchange of the windings,beyond enable the power components supporting a current of 50% predicted for only one motor . The solution adopted for being open-loop, has a similar behavior to the mechanical differential, where theeffort imposed by the trajectory makes the velocity distribution between the wheels be appropriate tovehicle trajectory

Long-range two-particle correlations of strange hadrons with charged particles in pPb and PbPb collisions at LHC energies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evidence for collective multiparticle correlations in p-pb collisions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Frequency upconversion involving triads and quartets of ions in a Pr3+/Nd3+ codoped fluoroindate glass

Frequency upconversion (UC) processes involving energy transfer (ET) among Nd 3+ and Pr 3+ ions in a fluoroindate glass are reported. In a first experiment, the excitation of Pr 3+ [transition 3H 4→ 1D 2] and of Nd 3+ [transition 4I 9/2→( 2G 7/2+ 4G 5/2)] was achieved with a dye laser operating in the 575-590 nm range. In a second experiment, the Nd 3+ ions were excited with the second harmonic of a Nd: YAG laser at 532 nm. The ET processes leading to UC in both experiments were studied by monitoring the blue fluorescence decay at 480 nm due to the transition 3P 0→ 3H 4 in Pr 3+. In the more relevant UC process, quartets of ions (Nd-Nd-Pr-Pr) are excited due to absorption of three laser photons by two Nd 3+ ions which transfer their energy to two Pr 3+ ions. Each Pr 3+ ion promoted to the 3P 0 level decays to the ground state emitting one photon in the blue region. This conclusion was achieved investigating the dependence of the UC fluorescence intensity as a function of laser intensity, samples concentrations, and temporal behavior of the UC signal. Other UC processes involving nonisoionic groups of three ions are also reported. © 2002 American Institute of Physics.

Caracterização experimental de sistemas mecânicos com comportamento não-linear

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS