Mestrado em Engenharia Elétrica

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TRABALHO Ações
MODELOS DE PREDIÇÃO E ANÁLISE DE SENSIBILIDADE UTILIZANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS E MODELOS ESTATÍSTICOS PARA TOPOLOGIAS HÍBRIDAS DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SEM FIO
Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
Tipo Trabalho de Conclusão de Curso
Data 06/03/2025
Área ENGENHARIA ELÉTRICA
Orientador(es)
  • Ruben Barros Godoy
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • Rafael de Souza Silva
    Banca
    • Edson Antonio Batista
    • Luigi Galotto Junior
    • Ruben Barros Godoy
    • Tiago Henrique de Abreu Mateus
    Resumo Este trabalho apresenta uma análise comparativa de sensibilidade paramétrica entre as
    topologias Double LCC e LCC-S para sistemas de transferência de energia sem fio (WPT),
    bem como desenvolve e avalia métodos de estimação de parâmetros do circuito secundário
    utilizando técnicas de regressão e redes neurais artificiais. O estudo emprega o método de
    Monte Carlo para gerar um espaço amostral considerando tolerâncias típicas de componentes
    comerciais, permitindo avaliar o impacto das variações paramétricas no desempenho dos
    sistemas. A análise de sensibilidade revelou que o fator de acoplamento e as bobinas
    principais são os elementos de maior influência no desempenho de ambas as topologias,
    sendo a LCC-S mais robusta a variações paramétricas em termos de estabilidade da corrente
    de saída e mais sensível em relação a demais esforços de tensão e corrente. Para a estimativa
    de parâmetros do secundário, foram implementadas e comparadas diferentes técnicas,
    incluindo Rede Neural de Função Base Radial (RBF), Regressão por Componentes Principais
    (PCR), Regressão Ridge, Regressão Kernel e Regressão por Quadrados Mínimos Parciais
    (PLS). Os resultados demonstram que todas as técnicas são capazes de estimar parâmetros do
    secundário utilizando apenas medições do circuito primário, com destaque para o desempenho
    superior da PLS na redução de dimensionalidade e precisão das estimativas. A RBF
    demonstrou excelente capacidade na estimativa do fator de acoplamento, enquanto a
    regressão Ridge apresentou boa relação entre complexidade e precisão. As técnicas
    desenvolvidas podem ser aplicadas em sistemas de controle adaptativo, contribuindo para o
    desenvolvimento de sistemas WPT mais eficientes e confiáveis.
    Palavras-chave: Transferência de Energia sem Fio, Análise de Sensibilidade,
    Estimação de Parâmetros, Aprendizado de Máquina, Topologias Híbridas.
    Projeto e Validação de Sistema de Controle Embarcado para Análise de Desempenho de Algoritmos de Compensação Utilizados em Filtros Ativos de Potência
    Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
    Tipo Dissertação
    Data 25/02/2025
    Área ENGENHARIA ELÉTRICA
    Orientador(es)
    • Ruben Barros Godoy
    Coorientador(es)
    • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
    Orientando(s)
    • NICHOLAS DELBEN DE ANDRADE
    Banca
    • Cristiano Quevedo Andrea
    • Edson Antonio Batista
    • Ruben Barros Godoy
    • Tiago Henrique de Abreu Mateus
    Resumo Este trabalho compara o desempenho da Teoria da Potência Instantânea e
    da Teoria da Potência Conservativa na geração de correntes de compensação para
    correção da Qualidade de Energia Elétrica com operação de Filtros Ativos de Potência Paralelos. São realizadas simulações no ambiente Simulink, e também simulações
    em tempo real, aproveitando da técnica de Hardware-in-the-Loop, por intermédio
    do dSPACE e da placa DS1104. As teorias de potência são embarcadas no microcontrolador F28379D para atuar na simulação em tempo real e validar os cálculos
    embarcados. Outrossim, um aplicativo de celular provido de comunicação bluetooth
    e um webserver local com comunicação Wi-fi foram desenvolvidos, com dados comunicados por um microcontrolador ESP32, respectivamente, no MIT App Inventor e
    usando o node-RED, para envio de dados do sistema e possibilidade de supervisão.
    Atestou-se a geração correta das correntes de compensação no microcontrolador
    principal, além da necessidade de hardwares para simulação em tempo real mais robustos, possibilitando menores passos de simulação e melhores respostas a rápidos
    transientes, sobretudo no cenário de cargas com elevada distorção harmônica.
    MÉTODO DE MPPT HÍBRIDO PARA CONTROLE DE UM MICROGERADOR HIDROCINÉTICO DE CANAIS ABERTOS EM​ MODO CONECTADO À REDE ELÉTRICA
    Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
    Tipo Dissertação
    Data 29/11/2024
    Área ENGENHARIA ELÉTRICA
    Orientador(es)
    • Luigi Galotto Junior
    Coorientador(es)
      Orientando(s)
      • Edigar Nunes de Siqueira Júnior
      Banca
      • Leonardo Bruno Garcia Campanhol
      • Leonardo Poltronieri Sampaio
      • Luigi Galotto Junior
      • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
      • Ruben Barros Godoy
      Resumo A busca por matrizes mais limpas e sustentáveis se tornou uma tendência global e, de certa forma, tem favorecido o desenvolvimento de tecnologias que antes eram tratadas apenas conceitualmente. Um exemplo é a conversão hidrocinética que, devido à razoável previsibilidade e ao reduzido impacto ambiental, vem conquistando notoriedade entre as fontes renováveis. Nesse contexto, esta dissertação propõe o desenvolvimento de um algoritmo de seguimento do ponto de máxima potência (maximum power point tracking – MPPT) destinado ao controle de um microgerador hidrocinético de canais abertos em modo conectado à rede elétrica. A estratégia,
      que alia a flexibilidade do tradicional método de “perturbação e observação” com a estabilidade da curva V–P (tensão–potência), visa maximizar a captação energética e garantir a confiabilidade operacional. A central geradora, com capacidade de 10 kW, é composta por uma turbina de correnteza, gerador síncrono de ímã permanente, retificador não controlado em ponte completa e inversor fonte de tensão trifásico. O estágio de controle, além do subsistema de MPPT, é formado por um regulador da tensão do barramento CC, compensadores das correntes de saída, malhas de captura de fase (phase-locked loops – PLLs), detectores de ilhamento por desvio de frequência no modo escorregamento (slip mode frequency shift – SMS) e dispositivo de modulação por largura de pulso senoidal (sinusoidal pulse width modulation – SPWM). Abordando uma metodologia baseada em simulação na plataforma MATLAB/Simulink®, a técnica foi validada a partir das respostas do modelo perante a variação das condições de fluxo, alcançando um fator de rastreamento médio de 96,21%.
      Análise de Viabilidade Técnica e Econômica para Implantação de um Eletroposto de Carga Rápida no Setor III da UFMS
      Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
      Tipo Dissertação
      Data 30/08/2024
      Área ENGENHARIA ELÉTRICA
      Orientador(es)
      • Ruben Barros Godoy
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • Daiane Soares Corrêa
        Banca
        • Edson Antonio Batista
        • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
        • Ruben Barros Godoy
        • Tiago Henrique de Abreu Mateus
        Resumo Pretende-se apresentar, nesta dissertação, uma abordagem sobre a viabilidade de implantação de um Eletroposto de recarga rápida na Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS, no Setor III. A análise compreenderá uma abordagem técnica e econômica, inspirada nas características do Eletroposto existente no Setor I, resultante do projeto “Desenvolvimento de Sistema Nacional de Recarga Rápida de Bicicletas e Veículos Elétricos para Aplicações V2G”. O modelo caracterizado indica uma proposta promissora sobre uma padronização para uma infraestrutura otimizada, por outro lado, é possível instigar um provável cenário da rede de média tensão, abordando características do perfil de tensão nos barramentos, bem como as perdas na distribuição. Com isso, o diferencial do estudo é a totalidade das contribuições para fomentar o modelo de negócio na área de políticas públicas, do estudo da rede, da precificação e, principalmente, auxiliar na tomada de decisão dos diferentes setores elétricos através dos indicadores que serão apresentados. Para a análise dos dados para estudo de fluxo de potência, foram atribuídos diferentes cenários de demanda elétrica, utilizando a modelagem da rede de distribuição do Setor III como um estudo de caso para estimar o perfil de utilização. Uma vez definido o consumo na ponta e fora de ponta, foi realizada uma análise financeira para tarifação, estabelecendo a precificação para as modalidades Azul e Verde conforme a tarifa aplicada pela concessionária local para o grupo A. Os resultados da análise técnica referente ao perfil de tensão nos barramentos indicam valores dentro dos limites aceitáveis, e as perdas técnicas do alimentador obtidas são da ordem de aproximadamente 2%. Ao considerar um consumo mensal de 4.950 kWh em horários na ponta, 11.175 kWh nos horários fora de ponta, juntamente com uma geração solar mensal de 1.879 kWh, a tarifa Azul mostrou-se a opção mais econômica, sem e com o contrato de demanda em R$ 9.157,00 e R$ 22.039,00, respectivamente. Sob a perspectiva do orçamento para três possíveis cenários, sugere-se o cenário parcial com geração distribuída, indicando rentabilidade e viabilidade, tendo em vista a TIR de 21% e o VPL de aproximadamente R$ 503 mil, e a tarifa de recarga veicular em R$ 2,21, mas sem inclusão de encargos. Desse modo, pôde-se verificar este modelo de Eletroposto como uma possível referência nacional na solução da eletromobilidade com foco na precificação por meio de análises técnicas e econômicas realizada no Setor III da UFMS.
        {Desenvolvimento de um Controlador Preditivo Generalizado Otimizado com Algoritmo Genético para Rastreamento de Sinais Senoidais com Nível CC
        Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
        Tipo Dissertação
        Data 15/07/2024
        Área ENGENHARIA ELÉTRICA
        Orientador(es)
        • Raymundo Cordero Garcia
        Coorientador(es)
          Orientando(s)
          • MATHEUS CÓRDOBA CARAMALAC
          Banca
          • Edson Antonio Batista
          • Luigi Galotto Junior
          • Rafael Araujo de Sousa
          • Raymundo Cordero Garcia
          • Walter Issamu Suemitsu
          Resumo O Controle Preditivo baseado em Modelo (do inglês \textit{Model Predictive Control} - abreviado para MPC) é uma das técnicas de controle mais avançadas que pode ser usada em diferentes aplicações industriais. Entre as técnicas que são englobadas por esta denominação de controle se encontra o Controle Preditivo Generalizado (do inglês, \textit{Generalized Predictive Control} - GPC), cujo objetivo é obter um conjunto de leis de controle futuras que sejam capazes de reduzir o erro existente entre as saídas preditas e os valores futuros da referência da planta. Entretanto, a técnica de GPC tradicional não é capaz de ser utilizada para rastrear sinais senoidais, as quais são de grande importância em aplicações práticas. Ademais, algumas aplicações requerem que a referência senoidal possua um nível CC, ou que perturbações tipo degrau sejam rejeitadas.
          Assim sendo, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e implementação experimental de um algoritmo GPC que seja capaz de rastrear referências que sejam uma combinação de sinais degrau e senoidal, além da utilização de algortimos genéticos para a determinação dos parâmetros ótimos de implementação de uma planta em tempo discreto sujeita a ruídos brancos gaussianos. Resultados de simulação e experimentais comprovam que a técnica aqui proposta é capaz de reastrar adequadamente estes tipos de referências citadas, e também possui a capacidade de rejeitar perturbações senoidais e tipo degrau.
          Sistemas de Seguimento de Máxima Potência do tipo Current Sensorless para Sistemas Fotovoltaicos em Condições de Sombreamento Parcial
          Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
          Tipo Dissertação
          Data 05/07/2024
          Área ENGENHARIA ELÉTRICA
          Orientador(es)
          • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
          Coorientador(es)
            Orientando(s)
            • GUILHERME MENDONÇA DOS SANTOS MARTINES
            Banca
            • Edson Antonio Batista
            • Gustavo Brito de Lima
            • Luigi Galotto Junior
            • Luiz Carlos Gomes de Freitas
            • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
            Resumo Impactos relacionados ao aquecimento global estão se tornando cada vez mais frequentes. Países de todo o globo buscam soluções para conter a elevação da temperatura terrestre. A previsão é que ocorra um acréscimo considerável na demanda de energia elétrica, impulsionada pelo setor de transportes e aparelhos eletroeletrônicos, agravando o problema. Nesse sentido, como forma de contribuir para suprir a demanda de energia de forma limpa e sustentável, os sistemas fotovoltaicos se destacaram com acréscimo de capacidade instalada em torno dos 345 Gigawatt (GW), no mundo, em 2023. Para a máxima extração da energia disponível dos sistemas fotovoltaicos, se deseja operar a geração sempre no ponto de máxima potência. Para isso, é necessário utilizar algoritmos de rastreamento do ponto de máxima potência, principalmente em situações com sombreamento parcial, quando o sistema passa a ter diversos pontos de máximos locais (LMPPs); o que dificulta a tarefa, uma vez que algoritmos convencionais como Perturba e Observa (P&O), geralmente convergem para os máximos locais. Nesse sentido, técnicas baseadas em inteligência artificial, metaheurísticas e híbridas são apresentadas na literatura, com intuito de obter sistemas capazes de encontrar o MPP global (GMPP). Outro ponto que merece destaque é que, normalmente, independentemente do método utilizado, se observa a dependência de sensores de corrente e tensão para funcionamento dos algoritmos. Assim, esse trabalho tem como objetivo abordar algoritmos inteligentes para rastrear o GMPP em sistemas fotovoltaicos com sombreamento parcial, utilizando apenas um sensor de tensão, visando a redução de custos e aumento de confiabilidade. O método proposto será comparado com o convencional que utiliza ambos sensores, métricas como tempo de busca pelo GMPP, oscilação de potência em estado estacionário e eficiência de rastreamento serão abordadas para resultados de simulação e experimentais. Por fim, nota-se que os algoritmos sensorless implementados conseguem manter eficiência bem próxima, ou até mesmo superior, em relação aos métodos que utilizam de ambos sensores, com destaque para o método Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO) com metodologia sensorless que, experimentalmente, obteve Fator de Rastreamento (FR) igual a 99,08% em comparação com o PSO convencional com um FR de 99,03%, considerando o perfil de potência analisado neste trabalho.
            Sistemas de Seguimento de Máxima Potência do tipo Current Sensorless para Sistemas Fotovoltaicos em Condições de Sombreamento Parcial
            Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
            Tipo Dissertação
            Data 04/07/2024
            Área ENGENHARIA ELÉTRICA
            Orientador(es)
              Coorientador(es)
              Orientando(s)
                Banca
                • Edson Antonio Batista
                • Luigi Galotto Junior
                • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                Resumo
                Combinando métodos de detecção de objetos com sistema de localização e mapeamento simultâneos
                Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                Tipo Dissertação
                Data 26/03/2024
                Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                Orientador(es)
                • Wesley Nunes Goncalves
                Coorientador(es)
                  Orientando(s)
                  • RODRIGO DE ALMEIDA SILVA
                  Banca
                  • Hemerson Pistori
                  • Jonathan de Andrade Silva
                  • Jose Marcato Junior
                  • Wesley Nunes Goncalves
                  Resumo Este trabalho explorou a combinação entre Deep Learning (DL) e Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) para melhorar a agricultura de precisão, com ênfase na detecção e estimativa de distância de maçãs em pomares. Realizamos uma revisão detalhada da literatura, analisando abordagens que unem redes neurais profundas com métodos tradicionais de SLAM, identificando aplicações promissoras em várias áreas, incluindo a agricultura. A coleta de dados foi feita usando a câmera estereoscópica, que captura
                  imagens com informações de profundidade. Anotamos manualmente bounding boxes nas maçãs visíveis e adicionamos o conjunto MinneApple ao nosso dataset para aprimorar a generalização dos modelos. Treinamos 12 variações da arquitetura YOLO e a YOLOv5x alcançou o melhor desempenho, atingindo 0.861 em F1-Score no conjunto de validação. Desenvolvemos um algoritmo para estimar a distância até cada maçã detectada, integrando-o ao fluxo de detecção da YOLO. Os resultados demonstraram a precisão e viabilidade do sistema em tempo real, permitindo a detecção e estimativa de distância das maçãs de maneira eficiente. O trabalho contribui para a evolução da combinação entre DL e SLAM, abrindo novas perspectivas de pesquisa para a automação e robótica,
                  especialmente em aplicações de monitoramento e colheita de frutas em pomares.
                  Algoritmo genético para alocação ótima de sensores de corrente para detecção de faltas de alta impedância
                  Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                  Tipo Dissertação
                  Data 01/12/2023
                  Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                  Orientador(es)
                  • Edson Antonio Batista
                  Coorientador(es)
                  • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                  Orientando(s)
                  • Hugo Cézar Sales de Souza
                  Banca
                  • Edson Antonio Batista
                  • Luigi Galotto Junior
                  • Marcos Roberto de Araujo
                  • Ruben Barros Godoy
                  Resumo Faltas de alta impedância são defeitos que ocorrem em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica. Além de perda de energia, este tipo de falta ameaça as vidas na região próxima ao contato, podendo causar danos nas estruturas, fatalidades e incêndios, causando impactos negativos nos índices de DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora). Diversas pesquisas visam desenvolver uma plataforma eficiente de detecção deste tipo de distúrbio, visto que, os métodos de detecção tradicionais não são capazes de identificar as características intrínsecas deste evento. Paralelamente a isso, com a evolução da computação e dos métodos computacionais, a resolução de problemas ganha novas ferramentas. Redes neurais, algoritmos evolucionários, lógica nebulosa, aliados ao aumento da capacidade computacional, favorecem a implementação em hardware e, por consequência, auxiliam no desenvolvimento de métodos para detecção das FAIs. Este trabalho visa implementar um algoritmo de detecção de FAIs junto a um algoritmo para alocação otimizada de sensores. Os resultados demonstram a necessidade de robustez no algoritmo de detecção e de alocação, visto que o último depende do primeiro. Apesar disto, o trabalho demonstra que o algoritmo de alocação consegue reduzir de forma satisfatória a quantidade de sensores de forma otimizada, sendo a alocação de sensores uma ferramenta importante para aumentar a efetividade dos métodos de detecção de FAI.
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                  ANALYSIS OF THE VOLTAGE-REACTIVE POWER CONTROL MODE IMPACT ON PHOTOVOLTAIC SYSTEMS ENERGY GENERATION CURTAILMENT
                  Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                  Tipo Dissertação
                  Data 07/09/2023
                  Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                  Orientador(es)
                  • Luigi Galotto Junior
                  Coorientador(es)
                    Orientando(s)
                    • Wisam Ali Mohamad Issa
                    Banca
                    • Joao Onofre Pereira Pinto
                    • Leon Tolbert
                    • Luigi Galotto Junior
                    • Luiz Eduardo Borges da Silva
                    • Raymundo Cordero Garcia
                    Resumo Este trabalho possui como tema principal o estudo da redução do aproveitamento de sistemas fotovoltaicos interligados à rede na produção de energia elétrica devido ao emprego do algoritmo de controle tensão-potência reativa, popularmente denominado volt-var, quando a potência reativa resultante da aplicação dele é priorizada em contrapartida à potência ativa feita disponível para conversão pelos painéis fotovoltaicos. Mais especificamente, almejou-se como objetivo principal o estudo da sensibilidade da limitação de conversão de energia elétrica perante parâmetros das linhas dos sistemas, as diferenças sazonais entre a demanda de cargas e a disponibilidade de irradiação solar, a influência de dispositivos de regulação de tensão da operadora do sistema (bancos de capacitores e reguladores de tensão em transformadores), assim como a intensificação da participação de sistemas fotovoltaicos na rede.
                    Para alcançar esses objetivos, foram executadas diversas simulações em três alimentadores disponibilizados na literatura. Após a exibição dos resultados, foi possível constatar, dentre outras conclusões, que quando a penetração de geradores solares distribuídos é baixa, os esforços realizados por seus inversores para a mitigação de desvios de tensão da rede possuem relação mais forte com condições intrínsecas à rede do que com a própria geração deles, embora o contrário tenha sido verificado quando o nível de penetração é alto.
                    A sazonalidade das curvas de demanda das cargas e de irradiação solar permitiram observar diferenças importantes nas estações em que os piores casos de redução de geração ocorreram, que também dependem do nível de penetração dos sistemas fotovoltaicos na rede.
                    Verificou-se também que até mesmo em sistemas elétricos considerados fortes é possível que ocorra uam redução alta na produção de energia elétrica caso o carregamento neles seja alto e o nível de penetração de seus sistemas fotovoltaicos seja baixo.
                    Por sua vez, nível de penetração em sí é um fator importante, especialmente para redes fracas cujas porcentagens de redução na geração de energia dependem mais intensamente dessa variável.
                    Por fim, embora reguladores de tensão tenham demonstrado impacto predominantemente positivo na redução do esforço necessário pelas unidades de geração distribuída para a regulação de tensão, e, consequentemente, tenham contribuído para mitigar a redução de produção de energia delas, foi possível identificar situações em que, devido ao fato desses dispositivos afetarem a regulação de tensão de partes do sistema de distribuição apenas, a redução do esforço despendido pelas unidades geradoras localizadas nessas regiões contribuiu de forma significativa para o aumento do esforço por outras localizadas fora delas.
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                    Sistema bidirecional de transferência de energia sem fio usando topologia double-sided LCC para aplicações V2G
                    Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                    Tipo Dissertação
                    Data 06/09/2023
                    Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                    Orientador(es)
                    • Ruben Barros Godoy
                    Coorientador(es)
                      Orientando(s)
                      • Matheus Arakaki de Souza
                      Banca
                      • Jose Wanderley Scucuglia
                      • Luigi Galotto Junior
                      • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                      • Ricardo Ribeiro dos Santos
                      • Ruben Barros Godoy
                      Resumo Este trabalho apresenta um sistema bidirecional de transferência de energia sem fio por efeito indutivo utilizando acoplamento magnético ressonante com a topologia duplo LCC. Este sistema foi desenvolvido para promover a interação entre um eletroposto proposto com veículos elétricos. Este sistema é capaz não só de carregar os veículos elétricos, mas de realizar aplicações V2G também. Na transferência de energia G2V, transferiu-se potência de 221 W para a carga com rendimento da topologia duplo LCC de 81,5%. No sentido V2G, transferiu-se potência de 195,2 W para a carga com rendimento da topologia ressonante de 76%. Foi proposto um conversor bidirecional capaz de operar como inversor em um sentido e como retificador no outro para operar no primário e no secundário do sistema. Para controlar o sentido do fluxo de potência, foi desenvolvido um sistema de comunicação via rádio entre os lados primário e secundário para ocorrer intertravamento, cuja função é impedir o acionamento simultâneo dos conversores.
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                      Implementação dos Algoritmos de Funcionamento e Controle de um Inversor Bidirecional Conectado à Rede de um Eletroposto com Aplicação V2G em um Microcontrolador C2000 F2837xD​
                      Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                      Tipo Dissertação
                      Data 05/09/2023
                      Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                      Orientador(es)
                      • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                      Coorientador(es)
                        Orientando(s)
                        • Artur Alves de Carvalho
                        Banca
                        • Edson Antonio Batista
                        • Flávio Alessandro Serrão Gonçalves
                        • Luigi Galotto Junior
                        • Luis Armando de Oro Arenas
                        • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                        Resumo Este trabalho é baseado no projeto de pesquisa e desenvolvimento de um Sistema Nacional de Recarga Rápido de Bicicletas e Veículos Elétricos para Aplicações V2G (Vehicle-to-Grid). Dentre os conversores que compõem o sistema do eletroposto, o inversor bidirecional é responsável por fazer o interfaceamento entre o barramento CC e a rede elétrica. Foram implementados os algoritmos de travamento de fase do tipo PLL (phase-locked-loop), das malhas de tensão de corrente, e da comunicação com os demais conversores e a nuvem, em um microprocessador da Texas Instruments, TMS320F28379D. O firmware desenvolvido propicia ao conversor boa capacidade de rastreamento das tensões de referência da rede elétrica, e possui desempenho satisfatório quando atua nas potências para qual foi projetado, injetando corrente com formas de onda que atende as normativas internacionais com relação à distorção da onda.
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                        Modelagem e Análise da Dinâmica Não-Linear de um Conversor Multiportas
                        Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                        Tipo Dissertação
                        Data 05/09/2023
                        Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                        Orientador(es)
                        • Marcio Luiz Magri Kimpara
                        Coorientador(es)
                          Orientando(s)
                          • Pedro Henrique de Paula
                          Banca
                          • Luciano de Souza da Costa e Silva
                          • Marcio Luiz Magri Kimpara
                          • Marcus Felipe Calori Jorgetto
                          • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                          • Raymundo Cordero Garcia
                          Resumo Ao longo das últimas décadas, a demanda por fontes de energia renováveis vem crescendo cada vez mais. Um dos principais fatores é a alta dependência de combustíveis fósseis e os impactos ambientais gerados por estes. Neste contexto, soluções que permitam integrar mais que uma fonte de energia renovável para diversas aplicações tornam-se bastante atraentes, dado a alta intermitência do fornecimento de potência pelas mesmas. Já existem várias topologias com essa funcionalidade na literatura, porém, as mesmas ainda possuem pouco destaque e não são abordadas do ponto de vista da dinâmica não linear, que é um comportamento presente na maioria dos conversores CC-CC. Logo, o trabalho se resume em validar o modelo de um conversor de múltiplas entradas, bem como aplicar a teoria da bifurcação para o estudo de sua dinâmica não linear, a fim de fornecer diretrizes para o projeto prático da topologia do conversor e seu controle. Por meio dos resultados de simulação obtidos, foi possível verificar uma grande faixa de estabilidade para a variação dos parâmetros físicos do conversor, bem como observar a interferência das perdas e não idealidades no seu comportamento. Ainda, foi possível comparar os prós e contras de diferentes estratégias de controle para o conversor adotado.
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                          Inversor Interleaved Bidirecional para Estações de Recarga de Veículos Elétricos do tipo V2G
                          Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                          Tipo Dissertação
                          Data 28/08/2023
                          Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                          Orientador(es)
                          • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                          Coorientador(es)
                            Orientando(s)
                            • Anderson da Silva Volpato
                            Banca
                            • Edson Antonio Batista
                            • Flávio Alessandro Serrão Gonçalves
                            • Luis Armando de Oro Arenas
                            • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                            • Ruben Barros Godoy
                            Resumo O setor de transportes é um dos maiores vilões quando se trata da quantidade de
                            gases de efeito estufa que são emitidos todos os anos na atmosfera terrestre, o que
                            vem causando grandes impactos ambientais como o aumento da má qualidade do
                            ar e também alterações climáticas severas em diferentes pontos do globo. Uma das
                            maneiras de reverter esta situação é realizar a substituição dos veículos à combustão
                            (VC) por veículos elétricos (VE) que não emitem poluição diretamente ao meio
                            ambiente, porém, para isto será necessário superar uma grande barreira cultural e
                            comercial que foi instaurada há mais de 100 anos. Do ponto de vista de incentivo,
                            observa-se a necessidade dos governos em distribuir postos de recarga pelo território
                            para popularizar esta nova vertente. Com isso se verificam novas oportunidades
                            de pesquisa em relação à utilização dos veículos elétricos operando como geradores distribuídos (local e móveis) em adição à já utilizada GD fotovoltaica - com o
                            intuito de melhoria da qualidade de energia. Esta dissertação apresenta o estudo
                            teórico e aplicação experimental do controle de um sistema de dois inversores em
                            paralelo interleaved para interface e controle de tensão de um barramento de tensão
                            contínua principal da microrrede de um posto de recarga de bicicletas elétricas com
                            metodologia veículo para rede (do inglês, V2G - vehicle to grid) quando conectado
                            à rede elétrica de distribuição. O protótipo implementado foi projetado para uma
                            potência nominal de 20 kW, porém, em laboratório, chegou-se aproximadamente a 8
                            kW por limitações nos equipamentos utilizados, contudo, os resultados experimentais apresentados são mais do que suficientes para validar a estabilidade e qualidade
                            de energia do sistema se generalizado para a potência nominal, tanto injetando
                            potência na rede elétrica como absorvendo.
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                            ANÁLISE MULTICRITÉRIO DO GLP COMO COMBUSTÍVEL DE TRANSIÇÃO EM GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA
                            Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                            Tipo Trabalho de Conclusão de Curso
                            Data 19/07/2023
                            Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                            Orientador(es)
                            • Marcio Luiz Magri Kimpara
                            Coorientador(es)
                              Orientando(s)
                              • GABRIEL ENSINAS VALIÑO PEDREIRA
                              Banca
                              • Carolina Lino Martins Pompeo de Camargo
                              • Joao Batista Sarmento dos Santos Neto
                              • Lucas Borges Leal da Silva
                              • Marcio Luiz Magri Kimpara
                              • Wesley Nunes Goncalves
                              Resumo A utilização do gás liquefeito de petróleo (GLP) vem crescendo conforme as mudanças legislativas quanto ao seu uso se atualizam. Sendo visto como um combustível de transição, existem interesses por projetos que estudem a viabilidade da aplicação do GLP em relação a outras fontes energéticas. Este trabalho propõe um modelo de decisão multicritério para avaliar o potencial de uso do GLP em grupos geradores de energia elétrica, ranqueando combustíveis com base nas preferências de um decisor. Para tanto, foi utilizado o método FITradeoff, que se mostrou uma ferramenta eficaz e prática para resolver diversos problemas de decisão envolvendo multicritérios. Através do Value Focused Thinking (VFT), foi possível extrair os valores de dois decisores, individualmente, e selecionar 6 critérios de avaliação, sendo eles: custo de operação, custo de investimento, custo de manutenção, troca de estoque, disponibilidade de mão de obra qualificada para manutenção corretiva e nível de emissão de CO2. Os decisores são: um empresário que deseja adquirir um gerador de energia elétrica de 150 KVA para regime de standby e um engenheiro em geradores. Por fim, seguindo as preferências individuais de cada decisor, ambos chegaram no mesmo resultado: o diesel foi o primeiro no ranking de combustíveis para geradores, seguido do GLP e do gás natural, respectivamente. Depois de concluída a análise de sensibilidade, foi possível validar a robustez do modelo e a validação do resultado por meio de aplicação a dois decisores separadamente.
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                              Sistema de Apoio à Decisão Baseado em Inteligência Artificial para Gerenciamento de Resíduos Sólidos
                              Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                              Tipo Dissertação
                              Data 09/03/2023
                              Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                              Orientador(es)
                              • Marcio Luiz Magri Kimpara
                              Coorientador(es)
                              • Joao Onofre Pereira Pinto
                              Orientando(s)
                              • João Marcos Soares Anjos
                              Banca
                              • Joao Onofre Pereira Pinto
                              • Luigi Galotto Junior
                              • Marcio Luiz Magri Kimpara
                              • Pedro Eugenio Marcondes Justino Ribeiro
                              Resumo Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de apoio à decisão para auxiliar na gestão de resíduos sólidos urbanos. O sistema foi criado com base em algoritmos de inteligência artificial/aprendizado de máquina, o que o torna capaz de realizar previsões precisas sobre a quantidade e a caracterização dos resíduos gerados, de acordo com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS).
                              Para a criação deste sistema, foi realizada uma pesquisa de campo na cidade de Campo Grande, Mato Grosso do Sul, onde foram coletados dados referentes à geração de resíduos sólidos em 158 domicílios. Os dados coletados foram usados para construir modelos de predição por meio de técnicas de regressão e classificação.
                              Os modelos desenvolvidos foram utilizados para estimar a quantidade de resíduos sólidos gerados por domicílio, e sua caracterização de acordo com as diretrizes da PNRS. O uso desses modelos permitiu que o sistema de apoio à decisão pudesse fornecer informações importantes e precisas sobre a gestão de resíduos sólidos.
                              O sistema de apoio à decisão também foi projetado para ser escalável e adaptável, permitindo sua implementação em outras cidades e regiões. A implementação bem sucedida deste sistema de apoio à decisão pode ajudar a melhorar a gestão de resíduos sólidos urbanos em todo o país, contribuindo para a preservação do meio ambiente e a promoção de uma vida mais sustentável.
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                              Projetos de Controladores Fracionários e Preditivos com Testabilidade Usando FPGA-in-the-Loop
                              Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                              Tipo Dissertação
                              Data 19/12/2022
                              Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                              Orientador(es)
                              • Edson Antonio Batista
                              Coorientador(es)
                                Orientando(s)
                                • LUIS FELIPE DA SILVA CARLOS PEREIRA
                                Banca
                                • Cristiano Quevedo Andrea
                                • Edson Antonio Batista
                                • Ruben Barros Godoy
                                Resumo Neste trabalho é apresentado uma nova forma de sintonizar controladores PIDOF robustos com a propriedade de amortecimento iso ou do inglês iso-damping, utilizando algoritmos de evolução diferencial e com a redução de ordem de sistemas lineares aplicando norma L2. Além disso, apresenta-se uma forma de projetar controladores preditivos multivariáveis baseados em funções ortonormais de Laguerre e com grau de estabilidade prescrito para a comparação com o PIDOF. Para a validação de ambos os controladores, a ferramenta FPGA-in-the-loop, disponível em ambiente MATLAB®/Simulink, foi utilizada em con- junto com uma biblioteca matricial para a elaboração dos códigos em VHDL. Assim, os controladores PIDOF e MPC foram sintonizados para controlar o ciclo de trabalho de operação de um conversor Boost com restrições, e testes experimentais foram realizados em bancada com FPGA para validar ambos os métodos. Os resultados dos controladores supracitados foram satisfatórios, sendo que o MPC-Boost teve, em geral, melhor resposta dinâmica, porém com um custo computacional maior do que o PIDOF-Boost. Por fim, esta dissertação extrapola a aplicação do controle preditivo GPC para o rastreamento de referências polinomiais com funções de Laguerre, restrições na variável de controle e prescrição de estabilidade sobre sistemas multivariáveis. A elaboração do código em VHDL para o GPC tipo m foi comparada com o seu modelo matemático proposto e resultados em FPGA-in-the-loop corroboraram o método.
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                                SISTEMA DE APOIO À DECISÃO ESPACIAL MULTICRITÉRIO PARA EXPANSÃO DA DISTRIBUIÇÃO DE GÁS NATURAL
                                Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                                Tipo Dissertação
                                Data 09/09/2022
                                Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                                Orientador(es)
                                • Edson Antonio Batista
                                Coorientador(es)
                                • Carolina Lino Martins Pompeo de Camargo
                                Orientando(s)
                                • Naylil Líria Baldin de Lacerda
                                Banca
                                • Carolina Lino Martins Pompeo de Camargo
                                • Edson Antonio Batista
                                • Joao Batista Sarmento dos Santos Neto
                                • Lucas Borges Leal da Silva
                                • Wesley Nunes Goncalves
                                Resumo O mercado energético vem passando por transformações em função do aumento da demanda, disponibilidade de novas tecnologias e a pauta da transição energética. A versatilidade do gás natural o faz um competidor potencial perante a quase todos os demais combustíveis alternativos. Porém, a garantia de um investimento eficiente é um desafio dentro da cadeia do gás natural, pois depende de múltiplas variáveis do âmbito econômico, operacional e regulatório, e tem se tornado primordial socioeconomicamente, onde tal combustível é o pilar de sustentação de um ambiente prospero na desconjuntura de combustíveis fósseis. No Brasil, para o consumo do gás natural despontar, um preço competitivo é imprescindível ao consumidor final, o qual é reflexo de investimentos prudentes por parte de todos os elos da cadeia de valor, principalmente das distribuidoras de gás natural. Existem escassos trabalhos que têm o enfoque no planejamento das expansões de redes de distribuição de gás natural, principalmente no que tange a abrangência de múltiplos fatores. Com o propósito de atender a todos os interesses de stakeholders, apoiar e aprimorar o processo de tomada de decisão das companhias distribuidoras de gás natural, este trabalho apresenta um estudo de caso com a modelagem multicritério de um problema central de decisão, que é a determinação do portfólio de projetos de expansão e propõe o desenvolvimento de um Sistema de Decisão Multicritério integrado a informações geográficas. Para tal fim, utilizou-se a abordagem de modelagem Multicritério de Apoio a Decisão (Multicriteria Decision Making/Aid - MCDM/A) do método FITradeoff com a abordagem de portfólio de projetos, que considera a relação de custo-benefício de cada projeto potencial para a expansão, alinhado aos diversos objetivos estratégicos de uma companhia brasileira. Ao final do estudo, a padronização de um novo processo decisório foi desenhada a partir da integração entre as funções de MCDM/A e as funções geográficas de um Sistemas de Informação Geográfica (SIG), além da especificação da arquitetura de um Sistema de Apoio a Decisão Espacial Multicritério (MC-SDSS), que contribui para a estruturação, dinamicidade, sinergia e robustez na determinação na tomada de decisão da companhia distribuidora.
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                                IMPLEMENTAÇÃO E AVALIAÇÃO DE MÉTODOS DE APRENDIZAGEM PROFUNDA PARA MAPEAMENTO DE POSTES EM ORTOIMAGENS AÉREAS
                                Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                                Tipo Dissertação
                                Data 04/08/2022
                                Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                                Orientador(es)
                                • Wesley Nunes Goncalves
                                Coorientador(es)
                                  Orientando(s)
                                  • Matheus Bueno Gomes
                                  Banca
                                  • Edson Antonio Batista
                                  • Jonathan de Andrade Silva
                                  • Jose Marcato Junior
                                  • Raymundo Cordero Garcia
                                  • Wesley Nunes Goncalves
                                  Resumo Atualmente a gestão de ativos é um processo de grande importância dentro de uma concessionária de energia, visto que é fundamental para as tomadas de decisões da corporação e está diretamente ligada ao equilíbrio econômico financeiro da empresa. Um grande aliado neste processo são coordenadas georreferenciadas de cada ativo, auxiliando a corporação no planejamento de novos investimentos além de fornecer um panorama completo da infraestrutura da companhia. Vislumbrando a possibilidade de um maior controle regulatório através de dados geoespaciais, a partir de 2009 a ANEEL (Agência Nacional De Energia Elétrica) instituiu o Banco de Dados Geográfica da Distribuidora (BDGD), que impôs as concessionárias de energia o fornecimento anual do cadastro georreferenciado de seus ativos. A ANEEL não determina uma metodologia de geocadastramento específica para as companhias, que ainda frequentemente dispensam o uso de recursos tecnológicos e optam por metodologias de trabalho custosas e arcaicas, mapeando os ativos por meio de profissionais que inspecionam a rede elétrica rua a rua. Esta dissertação visa analisar duas propostas de metodologias de aprendizado profundo que auxiliem na georreferenciação automática de ativos elétricos através de ortoimagens aéreas. A primeira proposta é a utilização da arquitetura Adaptive Training Sample Selection (ATSS) nesta tarefa, um método novo e pouco utilizado no ramo de sensoriamento remoto. O desempenho do método foi comparado com as arquiteturas Faster R-CNN e RetinaNet, já comumente utilizadas no ramo de sensoriamento remoto, na execução da mesma tarefa. A segunda proposta é a implementação e análise dos métodos ATSS, TOOD (Task-aligned One-stage Object Detection), Varifocal-Net e Deformable DETR (Detection Transformer) na tarefa de detecção e classificação de seis classes de postes presentes no dataset.
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                                  Modelagem e Simulação de uma Micro Geração Hidroelétrica Conectada à Rede de Energia Elétrica
                                  Curso Mestrado em Engenharia Elétrica
                                  Tipo Dissertação
                                  Data 29/07/2022
                                  Área ENGENHARIA ELÉTRICA
                                  Orientador(es)
                                  • Luigi Galotto Junior
                                  Coorientador(es)
                                  • Naji Raji Nasri Ama
                                  Orientando(s)
                                  • Júlio Cezar Oliveira de Souza Lescano
                                  Banca
                                  • Luigi Galotto Junior
                                  • Mauro Conti Pereira
                                  • Moacyr Aureliano Gomes de Brito
                                  • Raymundo Cordero Garcia
                                  • Rhasla Ramos Abrão
                                  • Ruben Barros Godoy
                                  Resumo As hidroelétricas convencionais contêm um problema ambiental e social causado pela necessidade de barragens para a criação de reservatório para, além de armazenar água - e consequentemente energia potencial hidráulica - controlar a vazão de água no bico injetor para a turbina. Uma forma de eliminar esses problemas é a geração hidrocinética, que utilizam apenas a vazão natural dos rios, análogos à geração eólica. O presente trabalho primeiramente apresenta um modelo de simulação de uma turbina hidroelétrica do tipo Pelton, utilizando dados coletados em um projeto anterior do autor.

                                  Após o modelo gerado para a simulação, a segunda etapa do projeto consiste em elaborar um conversor de potência e um sistema de controle para a injeção de potência na rede elétrica. O sistema de geração é composto por um gerador síncrono de ímã permanente, que tem sua tensão de saída retificada, entregue a um barramento de corrente contínua, que por um inversor fonte de tensão, injeta corrente elétrica na rede. O sistema de controle é composto por: um MPPT (Maximum Power-Point Tracking), que afere a tensão e corrente no barramento de corrente contínua e gera a uma referência de tensão do link CC para a máxima potência do sistema turbina-gerador; um controlador de tensão do link CC, que fornece a referência para o controle de injeção de corrente elétrica na rede; e pelo PLL (Phase-Locked Loop), que produz a modulante para o inversor fonte de tensão.

                                  O presente projeto tem outra importante contribuição, que consiste na análise da operação da turbina hidráulica em conjunto com o gerador de ímã permanente e o retificador, onde foi possível identificar a tensão e a potência do conjunto disponível para cada valor de vazão de entrada na turbina. Destaca também os pontos de máxima potência deste sistema, em função da vazão e dos limites físicos de tensão escolhidos para a operação do inversor de tensão a ser conectado à rede elétrica.

                                  Por fim, as análises foram repetidas com uma turbina de eixo horizontal, para a validação e aplicação do método, demonstrando a facilidade da metodologia proposta, que pode subsidiar futuros desenvolvimentos e implementações práticas.
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