Multifunctional converter to interface renewable energy sources and electric vehicles with the power grid in smart grids context

This paper proposes a multifunctional converter to interface renewable energy sources (e.g., solar photovoltaic panels) and electric vehicles (EVs) with the power grid in smart grids context. This multifunctional converter allows deliver energy from the solar photovoltaic panels to an EV or to the power grid, and exchange energy in bidirectional mode between the EV and the power grid. Using this multifunctional converter are not required multiple conversion stages, as occurs with the traditional solutions, where are necessary two power converters to integrate the solar photovoltaic system in the power grid and also two power converters to integrate an off-board EV battery charger in the power grid (dc-dc and dc-ac power converters in both cases). Taking into account that the energy provided (or delivered) from the power grid in each moment is function of the EV operation mode and also of the energy produced from the solar photovoltaic system, it is possible to define operation strategies and control algorithms in order to increase the energy efficiency of the global system and to improve the power quality of the electrical system. The proposed multifunctional converter allows the operation in four distinct cases: (a) Transfer of energy from the solar photovoltaic system to the power grid; (b) Transfer of energy from the solar photovoltaic system and from the EV to the power grid; (c) Transfer of energy from the solar photovoltaic system to the EV or to the power grid; (d) Transfer of energy between the EV and the power grid. Along the paper are described the system architecture and the control algorithms, and are also presented some computational simulation results for the four aforementioned cases. It is also presented a comparative analysis between the traditional and the proposed solution in terms of operation efficiency and estimated cost of implementation.

Predictive control of a current-source inverter for solar photovoltaic grid interface

Solar photovoltaic systems are an increasing option for electricity production, since they produce electrical energy from a clean renewable energy resource, and over the years, as a result of the research, their efficiency has been increasing. For the interface between the dc photovoltaic solar array and the ac electrical grid is necessary the use of an inverter (dc-ac converter), which should be optimized to extract the maximum power from the photovoltaic solar array. In this paper is presented a solution based on a current-source inverter (CSI) using continuous control set model predictive control (CCS-MPC). All the power circuits and respective control systems are described in detail along the paper and were tested and validated performing computer simulations. The paper shows the simulation results and are drawn several conclusions.

The impact of poor power quality in solar photovoltaic microgeneration: technical problems and losses of revenue

This paper presents a critical and quantitative analysis of the influence of the Power Quality in grid connected solar photovoltaic microgeneration installations. First are introduced the main regulations and legislation related with the solar photovoltaic microgeneration, in Portugal and Europe. Next are presented Power Quality monitoring results obtained from two residential solar photovoltaic installations located in the north of Portugal, and is explained how the Power Quality events affect the operation of these installations. Afterwards, it is described a methodology to estimate the energy production losses and the impact in the revenue caused by the abnormal operation of the electrical installation. This is done by comparing the amount of energy that was injected into the power grid with the theoretical value of energy that could be injected in normal conditions. The performed analysis shows that Power Quality severally affects the solar photovoltaic installations operation. The losses of revenue in the two monitored installations M1 and M2 are estimated in about 27% and 22%, respectively.

Three-phase current-source shunt active power filter with solar photovoltaic grid interface

This paper presents the proposal of a three phase current source shunt active power filter (CS-SAPF) with photovoltaic grid interface. The proposed system combines the compensation of reactive power and harmonics with the injection of energy from a solar photovoltaic array into the electrical power grid. The proposed equipment presents the advantage of giving good use to the current source inverter, even when the solar photovoltaic array is not producing energy. The paper describes the control system of the CS SAPF, the energy injection control strategy, and the current harmonics and power factor compensation strategy. Simulation results to assess the performance of the proposed system are also presented.

Evolution of the surface plasmon resonance of Au:TiO2 nanocomposite thin films with annealing temperature

This paper reports on the changes in the structural and morphological features occurring in a particular type of nanocomposite thin-film system, composed of Au nanoparticles (NPs) dispersed in a host TiO2 dielectric matrix. The structural and morphological changes, promoted by in-vacuum annealing experiments of the as-deposited thin films at different temperatures (ranging from 200 to 800 C), resulted in a well-known localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon, which gave rise to a set of different optical responses that can be tailored for a wide number of applications, including those for optical-based sensors. The results show that the annealing experiments enabled a gradual increase of the mean grain size of the Au NPs (from 2 to 23 nm), and changes in their distributions and separations within the dielectric matrix. For higher annealing temperatures of the as-deposited films, a broad size distribution of Au NPs was found (sizes up to 100 nm). The structural conditions necessary to produce LSPR activity were found to occur for annealing experiments above 300 C, which corresponded to the crystallization of the gold NPs, with an average size strongly dependent on the annealing temperature itself. The main factor for the promotion of LSPR was the growth of gold NPs and their redistribution throughout the host matrix. On the other hand, the host matrix started to crystallize at an annealing temperature of about 500 C, which is an important parameter to explain the shift of the LSPR peak position to longer wavelengths, i.e. a red-shift.

Estudo do trabalho numa empresa de produção de pneus e implementação de ferramentas Lean

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial

Renewable energy system for an isolated micro grid

This paper presents the development of the power electronics needed for the interaction between the electrical generator of a wind turbine and an isolated ac micro grid. In this system there are basically two types of receptors for the energy produced by the wind turbine, which are the loads connected to the isolated micro grid and the batteries used to store energy. There are basically two states in which the system will work. One of the states is when there is enough wind power to supply the loads and the extra energy is used to charge the batteries. The other state is when there is low wind power and the batteries have to compensate the lack of power, so that the isolated micro grid has enough power to supply at least the priority loads. In this paper are presented the hardware and the control algorithm for the developed system. The topology was previously tested in computer simulations, using the software PSIM 9.0, and then validated with the implementation of a laboratory prototype.

Bidirectional battery charger with grid-to-vehicle, vehicle-to-grid and vehicle-to-home technologies

This paper presents the development of na on-board bidirectional battery charger for Electric Vehicles (EVs) targeting Grid-to-Vehicle (G2V), Vehicle-to-Grid (V2G), and Vehicle-to-Home (V2H) technologies. During the G2V operation mode the batteries are charged from the power grid with sinusoidal current and unitary power factor. During the V2G operation mode the energy stored in the batteries can be delivered back to the power grid contributing to the power system stability. In the V2H operation mode the energy stored in the batteries can be used to supply home loads during power outages, or to supply loads in places without connection to the power grid. Along the paper the hardware topology of the bidirectional battery charger is presented and the control algorithms are explained. Some considerations about the sizing of the AC side passive filter are taken into account in order to improve the performance in the three operation modes. The adopted topology and control algorithms are accessed through computer simulations and validated by experimental results achieved with a developed laboratory prototype operating in the different scenarios.

Influência da escarificação e da temperatura sobre a germinação de sementes de Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W. Grimes (sete cascas)

Samanea tubulosa (Benth.) Barneby & J.W Grimes (sete cascas) é uma planta arbórea nativa do Pantanal Matogrossense, cujas sementes possuem dormência provavelmente causada pela impermeabilidade do tegumento à água. O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de comparar a eficiência da escarificação mecânica e química para superar a dormência tegumentar e o efeito da temperatura sobre a germinação de sementes de sete cascas. Foram empregados quatro diferentes procedimentos de escarificação: testemunha (sem escarificação); a escarificação mecânica; a escarificação com ácido sulfúrico durante cinco minutos e a escarificação com ácido sulfúrico durante dez minutos. Os níveis de temperatura empregados foram de 20, 25, 30 e 35ºC. A semeadura foi realizada em papel toalha germitest, na forma de rolo. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado com os tratamentos em esquema fatorial 4x4. Para cada tratamento, foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes. Foi avaliada a porcentagem de germinação das sementes, utilizado como critério emissão da raiz primária com 2 mm de comprimento. Foi observado que a espécie S. tubulosa possui dormência tegumentar causada pela impermeabilidade do tegumento a água. As escarificações química com ácido sulfúrico por cinco e dez minutos foram eficientes para superação da dormência e as combinações de escarificação com temperatura que promoveram maiores porcentagens de germinação para a espécie foram a escarificação com imersão em ácido sulfúrico durante cinco e dez minutos e as temperaturas de 25, 30 e 35ºC.

Superação de dormência na qualidade de sementes e mudas: influência na produção de Senna multijuga (L. C. Rich.) Irwin & Barneby

O objetivo deste trabalho foi determinar a qualidade fisiológica e sanitária de sementes de Senna multijuga(L. C. Rich.) Irwin & Barneby relacionada aos métodos de superação de dormência e à interferência na produção de mudas. As sementes foram submetidas aos seguintes métodos: imersão em água fervente, as sementes foram imersas em água, com temperatura de 100°C, até esfriar, por 24 horas; escarificação ácida, onde as sementes foram imersas em ácido sulfúrico (H2SO4) a 90%, por 10 e 20 minutos, e testemunha (sem tratamento). Foram realizados os testes de sanidade, germinação, tetrazólio e avaliação da qualidade das mudas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. Para a avaliação da germinação foi utilizado um esquema fatorial (4 X 2), com quatro métodos de superação de dormência X dois fotoperíodos, para os substratos rolo-de-papel e vermiculita. A escarificação ácida constituiu-se no método mais eficiente para a superação da dormência das sementes de Senna multijuga. Penicillium sp. e Aspergillus sp. tiveram sua incidência aumentada quando o tegumento foi danificado pela escarificação ácida por 20 minutos. O controle de Fusarium spp. aumentou gradativamente com o aumento do tempo de exposição ao ácido sulfúrico.

An interactive web-based tool for breast reduction surgery simulation

In this work, we present a 3D web-based interactive tool for numerical modeling and simulation approach to breast reduction surgery simulation, to assist surgeons in planning all aspects related to breast reduction surgery before the actual procedure takes place, thereby avoiding unnecessary risks. In particular, it allows the modeling of the initial breast geometry, the definition of all aspects related to the surgery and the visualization of the post-surgery breast shape in a realistic environment.

Curva de referência da área do septo interventricular fetal pelo método STIC: estudo preliminar

FUNDAMENTO: A detecção precoce de alterações septais, tais como a hipertrofia septal comumente presente em fetos de mães diabéticas, contribuiria para a redução das altas taxas de mortalidade infantil. OBJETIVO: Determinar intervalos de referência para a área do septo interventricular fetal por meio da ultrassonografia tridimensional (US3D) utilizando o método STIC (Spatio-Temporal Image Correlation). MÉTODOS: Realizou-se um estudo de corte transversal com 69 gestantes normais entre a 18ª e 33ª semanas de gestação. Utilizou-se como referência o plano de quatro câmaras com a ROI (Região de Interesse) posicionada a partir dos ventrículos, sendo a área do septo delimitada de modo manual. Para se avaliar a correlação da área do septo interventricular com a idade gestacional (IG), construíram-se diagramas de dispersão e calculou-se o coeficiente de correlação de Pearson (r), sendo o ajuste realizado pelo coeficiente de determinação (R²). Foram calculadas médias, medianas, desvios-padrão (dp), valores máximo e mínimo. Para o cálculo da reprodutibilidade intraobservador, utilizou-se o coeficiente de correlação intraclasse (CCI). Obteve-se a medida da espessura do septo interventricular e ela foi correlacionada com a IG e a área septal obtida pelo modo renderizado em 52 pacientes utilizando-se o CCI. RESULTADOS: A área do septo interventricular foi altamente correlacionada com a idade gestacional (r = 0,81), e a média aumentou de 0,47 cm² na 18ª para 2,42 cm² na 33ª semana de gestação. A reprodutibilidade intraobservador foi excelente com CCI = 0,994. Não se observou correlação significativa entre a medida do septo interventricular e a IG (R² = 0,200), assim como não houve correlação com a área do septo obtida pelo modo renderizado com CCI = 0,150. CONCLUSÃO: Intervalos de referência para a área do septo interventricular entre a 18ª e 33ª semanas de gestação foram determinados e se mostraram altamente reprodutíveis.

Contribuição para a determinação do nível normal de componentes do sangue bovino canchim

Conduziu-se um experimento na Fazenda Canchim, em São Carlos, SP, para se verificar se determinados componentes do sangue de bovinos jovens refletiriam diferentes estados nutricionais. 0 delineamento estatístico foi o de blocos casualizados. Empregaram - se 36 bovinos canchim desmamados, inteiros, em regime de pasto exclusivo (T1), ou confinados, recebendo feno de soja e rolão de milho (T2), torta de algodão e cana-de-açúcar (T3), ou ração completa (T4), de março a setembro de 1973, e em seguida somente pasto, até março de 1974. No período de confinamento, as pesagens e coletas de sangue foram a cada 2 semanas, passando para 4no período seguinte. Embora os tratamentos houvessem proporcionado diferentes níveis de consumo, de ganho de peso e de conversão, não houve variação correspondente nos diversos componentes de sangue analisados, talvez porque os intervalos de coleta e de pesagens deveriam ter sido mais curtos, para que se relacionassem melhor, pois os primeiros dados corresponderam às médias diárias do intervalo entre pesagens, enquanto que as dosagens correspondiam a uma única determinação do dia da coleta. A utilização de "kits" para análise do sangue comprovou-se plenamente satisfatória, mais simples e rápida em relação ao sistema convencional. Foram assumidos como normais os níveis médios para os seguintes parâmetros do sangue: uréia, 11,1 a 16,1 mg;proteínas totais, 5,92 a 6,32 g; fósforo, 6,24 a 7,11 mg; Ca, 11,01 a 12,66 mg; e hemoglobina, 10,14 a 10,55 g por decilitro.

Studies in a co-infection murine model of Plasmodium chabaudi chabaudi and Leishmania infantum: interferon-g and interleukin-4 mRNA expression

This work aimed to study the T helper type 1/2 (Th1/Th2) cytokine profile in a co-infection murine model of Plasmodium chabaudi chabaudi and Leishmania infantum. Expression of interferon-gamma (IFN-g) and interleukin-4 (IL-4) was analyzed, in spleen and liver of C57BL/6 mice, by reverse transcriptase-polymerase chain reaction. High levels of IFN-g expression did not prevent the progression of Leishmania in co-infected mice and Leishmania infection did not interfere with the Th1/Th2 switch necessary for Plasmodium control. The presence of IL-4 at day 28 in co-infected mice, essential for Plasmodium elimination, was probably a key factor on the exacerbation of the Leishmania infection.

Produtividade de soja e propriedades físicas de um Latossolo submetido a sistemas de manejo e compactação

Em solos sob plantio direto, o tráfego de máquinas pode imprimir ao solo estado de compactação restritivo ao rendimento de culturas. Este trabalho foi realizado na Universidade de Cruz Alta, no município de Cruz Alta (RS). O objetivo foi avaliar os efeitos de sistemas de manejo e estados de compactação do solo sob sistema plantio direto nas propriedades físicas e no rendimento de grãos de seis cultivares de soja. O experimento foi realizado em um Latossolo Vermelho distroférrico, com 427 g kg-1 de argila. Os tratamentos, estabelecidos em blocos ao acaso, com quatro repetições, constaram de sistemas de manejo e estados de compactação criados por um rolo compactador de 2 Mg, foram: plantio direto (PD) contínuo sem compactação adicional (PD-C0), PD com uma passada do rolo compactador (PD-C1), PD com três passadas do rolo compactador (PD-C2), PD com cinco passadas do rolo compactador (PD-C3) e PD escarificado sem preparo secundário (ESCAR). As propriedades físicas avaliadas foram resistência à penetração do solo (RP), densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt), macroporosidade (Macro) e microporosidade (Micro). A compactação do solo causou menores valores de Ds, espaço poroso e RP do solo na camada de 0-0,10 m de profundidade. Houve relação direta entre a Ds, volume de Micro e a RP do solo e relação inversa entre a Ds e o volume de Macro, com o aumento do estado de compactação. Os cultivares de soja apresentaram comportamento semelhante para os diferentes estados de compactação do solo. A escarificação do solo em área manejada por oito anos sob sistema plantio direto não propiciou incremento no rendimento de grãos de soja. Quando os valores de RP foram de até 2,6 MPa, os de Ds de até 1,51 Mg m-3 e volume de Macro superiores a 0,10 dm³ dm-3, em condições de lavoura, não houve comprometimento do rendimento de grãos de soja.