DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 01/06/2022 -
Horário: 14:00
Local: Videoconferência
Aluno: Iury Valente de Bessa
Orientador(a): Reinaldo Martínez Palhares
Título: Reconfiguration Blocks For Fault-tolerant Control Of Nonlinear Systems
Banca:Prof. Dr. Reinaldo Martínez Palhares - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Alexandre Sanfelice Bazanella ((UFRGS))
Prof. Dr. Diego de Souza Madeira ((UFC))
Prof. Dr. Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira ((UNESP/IS))
Prof. Dr. Roberto Kawakami Harrop Galvão ((ITA))
Prof. Dr. Tiago Roux de Oliveira ((UERJ))
Resumo/abstract
Resumo
Essa tese aborda o problema de controle tolerante a falhas de sistema não-lineares baseado em abordagens de mascaramento de falhas. As abordagens de mascaramento de falhas garantem a recuperação de um sistema com falha por meio da inserção de um bloco de reconfiguração entre a planta com falha e o controlador nominal. Em particular, as principais contribuições dessa tese são: i) novas estruturas de blocos de reconfiguração, incluindo blocos estáticos e de passivação; ii) novas condições construtivas de projeto para blocos de reconfiguração são fornecidas de forma a garantir a recuperação de estabilidade por mascaramento de falhas de sistemas não-lineares representados por modelos fuzzy Takagi-Sugen; iii) o problema de recuperação de dissipatividade por mascaramento de falhas e sua relação com a recuperação de estabilidade são descritos, assim como condições de projeto baseadas nessa ideia para blocos de reconfiguração estáticos; iv) o conceito de mascaramento de falhas baseado em passivação é apresentado, assim como novas condições para recuperação de estabilidade e dissipatividade por mascaramento de falhas para sistemas não-lineares.
Abstract
This thesis addresses the problem of fault-tolerant control of nonlinear systems based on fault hiding approaches. The fault hiding approaches guarantee the recovery of a faultysystem by inserting a reconfiguration block between the faulty plant and the nominal controller (a plus is that the controller does not need to be redesigned). In particular, the key contributions of this thesis are: i) novel reconfiguration block structures, including static blocks and passivation blocks, are proposed without explicit dependence on the nominal and faulty plant models; ii) novel constructive design conditions for the reconfiguration blocks are provided for stability recovery by fault hiding of nonlinear systems represented by Takagi-Sugeno fuzzy models; iii) the dissipativity recovery by fault hiding problem and its relation with stability recovery are described as well as design conditions based on that idea are provided for static reconfiguration blocks; iv) the passivation-based fault hiding concept is provided as well as novel design conditions for stability and dissipativity recovery by fault hiding of nonlinear systems.
Data: 06/06/2022 -
Horário: 1330
Local: ---
Aluno: Jonathan Hunder Dutra Gherard Pinto
Orientador(a): Seleme Isaac Seleme Júnior
Co-Orientador(a): Heverton Augusto Pereira
Título: Modeling, Design And Performance Evaluation Of Battery Energy Storage Systems Based On Modular Multilevel Converter
Banca:Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Júnior - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira (Coorientador) (DEL (UFV))
Prof. Dr. Allan Fagner Cupertino (Coorientador) (DEMAT (CEFET-MG))
Prof. Dr. Wallace do Couto Boaventura (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Sidelmo Magalhães Silva (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Alessandro Luiz Batschauer (DEE (UDESC))
Prof. Dr. Fabrício Bradaschia (DEE (UFPE))
Resumo/abstract
Resumo
O sistema de armazenamento de energia de bateria baseado em conversor modular multinível (MMC-based BESS) pode desempenhar um papel importante quando aplicado a sistemas de energia, por exemplo, estabilizando e melhorando a qualidade da energia. A associação das baterias com o MMC pode ocorrer de duas formas: centralizada ou distribuída. Na configuração centralizada o banco de baterias é conectado no barramento cc do MMC. Já na configuração distribuída, o banco de baterias é conectado em cada SM do MMC. Neste trabalho o foco é na configuração distribuída. Dentro da configuração distribuída o banco de baterias pode ser associado ao SM de duas formas: estágio único e dois estágios. Para a abordagem de único estágio, as baterias são conectadas diretamente aos submódulos (SM) do MMC. Já na abordagem de dois estágios, o conversor c.c. realiza a interface entre as baterias e o MMC. Essas duas topologias já estão consolidadas na literatura. No entanto, existe uma lacuna em termos de projeto, otimização de custos e estratégia de controle dos sistemas MMC-based BESS. Desta forma, esta tese de doutorado visa preencher esta lacuna, fornecendo as seguintes contribuições: (i) comparação de topologias mais adequada para a associação de baterias; (ii) proposta de uma metodologia para estimar as perdas de energia do sistema; (iii) análise da vida útil das baterias (iv) análise comparativa dos custos para as duas abordagens e (v) metodologia para realizar o controle e os ajustes nos ganhos dos controladores para MMC-based BESS de um e dois estágios. As conclusões foram desenvolvidas por análises realizadas nos softwares Matlab e PLECS. São analisados os custos referente às despesas do projeto (do inglês, \textit{capital expenditure} - CAPEX) e os custos operacionais (do inglês, \textit{operational expenditure}- OPEX) referente às perdas de energia e a necessidade de substituição das baterias. A metodologia é baseada em determinar um valor ideal de tensão para os SM para que em um determinado intervalo de tempo, os custos do MMC-based BESS sejam mínimos. Além disso, de forma a diminuir o sobredimensionamento de energia disponível em um projeto, este trabalho propõe duas soluções: a padrão (do inglês, \textit{standard}) que são os projetos realizados com banco de baterias comerciais e as customizadas (do inglês, \textit{customized}) que são os projetos com banco de baterias formado por células. O estudo de caso proposto analisa um sistema de 10.9 MVA/5.76 MWh conectado à uma rede de 13.8 kV, que fornece serviços auxiliares, principalmente nos horários de ponta. Para o projeto do sistema são analisados semicondutores com diferentes tensões de bloqueio e diferentes valores máximo e mínimo do estado de carga (do inglês, \textit{state-of-charge}- SOC) das baterias. %Além disso, a metodologia proposta pode ser usada para encontrar a combinação ideal do tipo de bateria e do tipo de IGBT (do inglês, \textit{insulated-gate bipolar transistor} - IGBT) com base em um determinado conjunto inicial.
Abstract
Modular Multilevel Converter-based Battery Energy Storage System (MMC-based BESS) can play an important role when applied to power systems, for example, stabilizing and improving power quality. The association of batteries with the MMC can occur in two ways: centralized or distributed. In the centralized configuration, the battery bank is connected to the DC-link of the MMC. In the distributed configuration, the battery bank is connected to each SM of the MMC. In this work, the focus is on the distributed configuration. Within the distributed configuration, the battery bank can be associated with the SM in two approaches: single-stage and two-stage. For the single-stage approach, the batteries are connected directly to the MMC submodules (SM). For the two-stage approach, the batteries are decoupled from the MMC via a dc/dc converter. These two topologies are already consolidated in the literature. However, there is a gap in terms of design, cost optimization and control strategy of MMC-based BESS systems. This PhD thesis work aims to fill this gap, providing the following contributions: (i) comparison of topologies more appropriate to the association of batteries; (ii) proposal of a methodology to estimate the power losses of the system; (iii) analysis lifetime of battery; (iv) comparative analysis of costs for the two approaches and (v) methodology for tuning the controllers for MMC-based BESS of one and two stages. All conclusions are supported by analyzes and simulations developed in the software Matlab and PLECS. All conclusions are supported by analyzes and simulations developed in the software Matlab and PLECS. Both capital expenditures (CAPEX) and operational expenditures (OPEX) due to energy losses and battery replacement are taken into account. The methodology identifies what is the optimum SM voltage reference which minimizes the MMC-based BESS total cost for a given target of operating time. Furthermore, in order to reduce project energy oversizing, this work proposes two solutions: standard, which are projects carried out with a commercial battery bank, and customized, which are projects with a battery bank formed by cells. The case study is based on a 10.9 MVA/5.76 MWh connected to a 13.8 kV power system, which provides ancillary services, especially at peak hours. Different rated blocking voltages are assumed for the semiconductor devices. Moreover, different maximum and minimum allowed state-of-charge (SOC) are adopted in the converter design. The proposed methodology can also be used to find the optimum combination of the battery and insulated-gate bipolar transistor (IGBT) part numbers based on a given initial set.
Data: 16/06/2022 -
Horário: 13:00
Local: ---
Aluno: Frederico Fernandes Afonso Silva
Orientador(a): Bruno Vilhena Adorno
Título: Dynamic Modeling Of Robotic Systems: A Dual Quaternion Formulation
Banca:Prof. Dr. Bruno Vilhena Adorno - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Guilherme Vianna Raffo (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Prof. Dr. João Yoshiyuki Ishihara (ENE (Universidade de Brasília))
Prof. Dr. Edson Roberto De Pieri (Departamento de Automação e Sistemas (Universidade Federal d)
Resumo/abstract
Resumo
Essa tese propõe uma técnica para a modelagem dinâmica de robôs seriais e ramificados utilizando álgebra de quatérnios duais. O modelo considera tanto todas as juntas do tipo lower-pair kinematic quanto juntas de seis graus de liberdade e, adicionalmente, o procedimento permite a composição modular sistemática de modelos dinâmicos compostos de múltiplos subsistemas, cada um deles, por sua vez, composto de diversos corpos rígidos. A estratégia proposta é aplicável ainda que alguns subsistemas se comportem como caixas pretas, exigindo apenas os heligiros e as heliforças do ponto de conexão entre eles. Para auxiliar na composição de modelos, é também proposta uma representação em grafos que codifica a propagação de heligiros e heliforças dentre os subsistemas. As heliforças das juntas são resultado do cálculo da matriz de interconexão do grafo, tornando intuitivo o procedimento de modelagem. O formalismo proposto foi validado utilizando manipuladores robóticos de 6-DoF e 50-DoF, um manipulador móvel de base holonômica de 9-DoF e um robô ramificado de 38-DoF, composto de 9 subsistemas. Os resultados foram comparados com as bibliotecas Robotics Toolbox, desenvolvida pelo Peter Corke, e Spatial V2, desenvolvida pelo Roy Featherstone, além do simulador V-REP/CoppeliaSim, demonstrando que o método proposto é tão preciso quanto as bibliotecas do estado da arte.
Abstract
This thesis proposes a technique for the dynamic modeling of serial and branched robots using dual quaternion algebra. The modeling accounts for all lower-pair kinematic joints and six-degree-of-freedom joints, and the framework enables the systematic modular composition of dynamic models comprising several subsystems, each, in turn, composed of multiple rigid bodies. The proposed strategy is applicable even if some subsystems are regarded as black boxes, requiring only the twists and wrenches at the connection points between different subsystems. To help in the model composition, a unified graph representation that encodes the propagation of twists and wrenches between the subsystems is also proposed. The joint wrenches result from the calculation of the interconnection matrix of the graph, making the modeling procedure straightforward. The framework was validated using serial manipulators of 6-DoF and 50-DoF, a 9-DoF holonomic mobile manipulator, and a 38-DoF branched robot composed of 9 subsystems. The results were compared with Peter Corke's Robotics Toolbox, Roy Featherstone's Spatial V2, and the robot simulator V-REP/CoppeliaSim, demonstrating that the proposed formalism is as accurate as state-of-the-art libraries.
Exames de Qualificação
Data: 26/05/2022 -
Horário: 09:00
Local: ---
Aluna: Leticia Diniz da Cruz
Título: Construção de Algoritmos de Otimização Para Planejamento do Deslocamento de Bobinas Em Uma Fábrica de Tubos Flexíveis
Banca:Prof. Dr. Eduardo Gontijo Carrano - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi (DMAT (UFMG))
Prof. Dr. Martín Gómez Ravetti (DCC (UFMG))
Profa. Dra. Deisemara Ferreira (PPGEPS (UFSCAR))
Data: 27/05/2022 -
Horário: 08:00
Local: ---
Aluna: Laís Abrantes Vitoi
Título: Controle Coordenado Multi-etapas Aplicado A Plataformas Marítimas de Óleo e Gás
Banca:Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dra. Janaína Gonçalves de Oliveira (DEE (UFJF))
Prof. Dr. Fernando Pinhabel Marafão (DEE (UNESP-Sorocaba))
Prof. Dr. Sidelmo Magalhães Silva (DEE (UFMG))
Eng. Felipe Silva Oliveira (Libra (Petrobras))
Suplente: Prof. Dr. Braz de Jesus Cardoso Filho (DEE (UFMG))
Data: 03/06/2022 -
Horário: 14:00
Local: Seminário 1014 da EEUFMG
Aluno: Adriano Jotadiemel Masi
Título: Desenvolvimento de Uma Rede de Comunicação Resiliente e Plug-and-play Para Uma Microrrede
Banca:Prof. Dr. Thiago Ribeiro de Oliveira ((UFMG))
Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Braz de Jesus Cardoso Filho (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Luiz Antonio de Souza Ribeiro (DEE (UFMA))
Prof. Dr. Denilson Laudares Rodrigues ((Celer Biotecnologia S/A))
Dissertações de Mestrado
Data: 26/05/2022 -
Horário: 13:30
Local: Via videoconferência
Aluno: André Lage Almeida Dias
Orientador(a): Gabriel Azevedo Fogli
Co-Orientador(a): GUILHERME MONTEIRO REZENDE
Título: Desenvolvimento de Um Protótipo de Sistema de Geração Eólica Utilizando Gerador de Indução Duplamente Alimentado
Banca:Prof. Dr. Gabriel Azevedo Fogli - Orientador ((UFMG))
Prof. Dr. Guilherme Monteiro de Rezende ((UNIFEI - Itabira))
Prof. Dr. Victor Flores Mendes (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Thiago Ribeiro de Oliveira ((UFMG))
Prof. Dr. Clodualdo V. de Sousa ((UNIFEI - Itabira))
Prof. Dr. João Lucas da Silva ((UNIFEI - Itabira))
Resumo/abstract
Resumo
Esta dissertação aborda o estudo realizado para colocação de uma planta didática que emula um sistema de geração eólica baseado em DFIG (do inglês, Doubly-fed Induction Generator) de 10kW em funcionamento, assim como sua operacionalização e controle. A principal vantagem da utilização do Gerador de Indução Duplamente Alimentado em sistemas de geração eólica com velocidade variável, é que a eletrônica de potência utilizada corresponde apenas a uma fração da potência nominal do gerador, tendo em vista que apenas a potência de escorregamento é processada pelo conversor estático conectado ao circuito do rotor. Ao longo do texto são abordados detalhes desde as etapas de modelagem matemática dos conversores e projeto dos controladores, até a caracterização e operação da bancada. Resultados simulados e experimentais são mostrados e análises transitórias mediante diferentes condições precedentes a conexão do estator com a rede são discutidas, validando a eficácia das estratégias de controle utilizadas. Tais condições envolvem o paralelismo havendo diferença entre as amplitudes das tensões da rede e do estator, e o paralelismo com velocidade diferente da síncrona.
Abstract
This dissertation addresses the study carried out to put a didactic plant that emulates a 10kW DFIG based wind generation system in operation. The main advantage of using the Doubly-fed Induction Generator in variable speed wind generation systems is that the power electronics used corresponds only to a fraction of the generator's rated power. Only the slip power is processed by the static power converter connected to the rotor circuit. Throughout the text, details are discussed, from the steps of mathematical modelling of the converters and their control design. Simulated and experimental results are shown and different conditions preceding the connection of the stator to the grid are discussed, validating the effectiveness of the control strategies used. Such conditions involve parallelism when there is a difference between the amplitude of the grid and stator voltages and parallelism with a different angular velocity than synchronous speed.
Data: 27/05/2022 -
Horário: 09:00
Local: ---
Aluno: Guilherme Esteves Mendes Campos
Orientador(a): Wallace do Couto Boaventura
Título: Alocação de Torres Ao Longo de Traçados de Linhas de Transmissão Aéreas (ltas)
Banca:Prof. Dr. Wallace do Couto Boaventura - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Vinícius Mariano Gonçalves (DEE (UFMG))
Prof. Dr. João Antônio de Vasconcelos (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Gontijo Carrano (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho apresenta a metodologia desenvolvida e os resultados obtidos por meio de um algoritmo computacional que tem por objetivo determinar a alocação de torres de transmissão de energia ao longo de traçados de linhas de transmissão aéreas (LTAs) previamente determinados. Esse algoritmo se baseia em técnicas de Algoritmos Genético e tem como entradas critérios elétricos definidos pelos órgãos reguladores, características mecânicas que influenciam na escolha do tipo de torre e atributos da topologia do corredor de implantação da linha, dentre outros dados.
O algoritmo desenvolvido foi aplicado a cenários de traçados de linhas de transmissão fictícios e real. Os traçados fictícios foram utilizados para se determinar os valores dos parâmetros que influenciam na execução do algoritmo genético, enquanto o exemplo de traçado real serviu para aplicação e validação da metodologia em um cenário mais próximo ao deparado pelas empresas proponentes durante os leilões de transmissão de energia promovidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Os resultados obtidos com o desenvolvimento do trabalho poderão auxiliar as empresas proponentes nos leilões promovidos pela ANEEL a estimarem melhor os custos iniciais de construção das LTAs, a partir de uma alocação prévia e rápida das torres que já considera a redução dos custos de implantação, e, assim, poderão melhor definir os bids (lances) e obterem mais sucesso nos leilões.
Abstract
This work presents the methodology developed and the results obtained through a computational algorithm that aims to determine the allocation of power transmission towers along previously determined overhead transmission lines. This algorithm is based on Genetic Algorithm techniques and has as inputs electrical criteria defined by regulatory agencies, mechanical characteristics that influence the choice of tower type and attributes of the topology of the line's implementation corridor, among other data.
The developed algorithm was applied to fictitious and real transmission lines scenarios. The fictitious tracings were used to determine the values of the parameters that influence the execution of the genetic algorithm, while the example of a real tracing served to apply and validate the methodology in a scenario closer to that encountered by the bidders during the energy transmission auctions, promoted by the Brazilian National Electric Energy Agency (ANEEL).
The results obtained with the development of the work may help the bidders in the auctions promoted by ANEEL to better estimate the initial costs of construction of the lines, by giving a preliminary and fast allocation of the towers that already considers the reduction of the implantation costs, and, thus, they will be able to better define the bid and obtain more success in the auctions.
Data: 31/05/2022 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Matheus Christino Marzochi
Orientador(a): João Antônio de Vasconcelos
Título: Metodologia Para Alocação Ótima de Para-raios Em Linhas de Transmissão Objetivando A Melhoria do Desempenho Frente Às Descargas Atmosféricas
Banca:Prof. Dr. João Antônio de Vasconcelos - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ivan José da Silva Lopes (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Luiz da Silva Adriano (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Márcio Matias Afonso (Engenharia Elétrica (CEFET MG))
Resumo/abstract
Resumo
A incidência direta de descargas atmosféricas sobre linhas de transmissão (LTs) é um dos principais obstáculos para a oferta contínua de energia elétrica. Uma prática comum para mitigar os efeitos das descargas atmosféricas nas LTs é a instalação de cabos para-raios no topo das torres. Contudo, mesmo LTs protegidas por cabos para-raios podem apresentar um número elevado de desligamentos. Nesse contexto, buscando melhorar o desempenho das LTs, uma das principais alternativas é o uso de dispositivos para-raios. No entanto, é importante identificar os locais onde tais dispositivos devem ser instalados para evitar um gasto excessivo de recursos financeiros. Assim sendo, com o intuito de atender os limites de desligamentos definidos pelos órgãos reguladores e levando em consideração o aspecto financeiro através da minimização da quantidade de para-raios usados, esta dissertação propõe uma metodologia para o posicionamento ótimo de para-raios em LTs. Essa metodologia é baseada na junção entre um algoritmo de otimização inspirado na meta-heurística busca em vizinhança variável geral e no algoritmo genético com o \textit{software} ATP (do inglês, \textit{Alternative Transient Program}). O cálculo de desempenho da linha leva em consideração o efeito de transferência do surto atmosférico devido à operação dos para-raios. Esse mecanismo de transferência que pode levar as torres adjacentes ao \textit{flashover} é pouco mencionado na literatura. Com o objetivo de analisar o funcionamento da metodologia proposta são realizados experimentos que otimizam o posicionamento de para-raios em múltiplas LTs. Para validar a metodologia desenvolvida, os resultados obtidos são comparados com outros obtidos pelo uso de um algoritmo genético com o ATP, e do uso da busca em vizinhança variável geral com o ATP. Os resultados também são comparados com métodos clássicos para o posicionamento de para-raios. Infere-se que aspectos como o efeito de transferência de surto atmosférico e o favorecimento ao posicionamento de para-raios na(s) fase(s) mais baixa(s) devem ser considerados no projeto de algoritmos para o posicionamento ótimo de para-raios em LTs.
Abstract
The direct incidence of atmospheric discharges on overhead transmission lines (OHTLs) is one of the main obstacles to the continuous supply of electricity. A common practice to mitigate the effects of lightning in OHTLs is the installation of overhead ground wires (OHGWs). However, even an OHTL protected by OHGW can present a high number of outages. In this context, seeking to improve the performance of OHTLs, one of the main alternatives is the use of transmission line surge arresters (TLSAs). However, it is important to identify the locations where such devices must be installed to avoid excessive expenditure of financial resources. Therefore, in order to meet the outages limits defined by regulatory agencies and taking into account the financial aspect by minimizing the amount of TLSAs used, this work proposes a methodology for the optimal positioning of TLSAs in OHTLs. This methodology is based on the combination of an optimization algorithm - inspired by General Variable Neighbourhood Search and Genetic Algorithm - and the ATP (Alternative Transient Program). The line performance calculation is made considering the transfer effect of the atmospheric surge due to arresters operation. This transfer mechanism that can lead adjacent towers to flashover is rarely mentioned in the literature. In order to analyze the behavior of the proposed approach, experiments are carried out to optimize the positioning of TLSAs in multiple OHTLs. To validate the developed procedure, the results obtained are compared with others that are provided by coupling a Genetic Algorithm with ATP, and with the results achieved by coupling a General Variable Neighbourhood Search algorithm with ATP. They are also compared to classical methods for the positioning of TLSAs. It is possible to conclude that aspects such as the atmospheric surge transfer effect and favoring the positioning of lightning arresters in the lowest phase(s) should be taken into account in studies for the optimal placement of TLSAs in OHTLs.
Data: 08/06/2022 -
Horário: 15:00
Local: ---
Aluno: Diego Augusto Pontes
Orientador(a): Hugo Daniel Hernandez Herrera
Título: Projeto de Um Phase-locked Loop de Baixo Jitter Em Tecnologia Cmos
Banca:Prof. Dr. Hugo Daniel Hernandez Herrera - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Dalton Martini Colombo (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Francisco de Assis Brrito Filho (DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS (Universidade Federal Rural do S)
Suplente: Prof. Dr. LUCAS COMPASSI SEVERO (Engenharia Elétrica (UNIPAMPA))
Resumo/abstract
Resumo
Com a constante evolução tecnológica, a demanda por maiores velocidades de processamento dos sistemas digitais também é contínua. Multiplicadores de clock são circuitos capazes de gerar um sinal de alta frequência, a partir de um sinal de frequência inferior, como de um cristal piezoelétrico, por exemplo. O Phase-Locked Loop (PLL) é a base deste circuito e é foco de diferentes estudos na busca por melhores resultados experimentais que, consequentemente, impactarão positivamente na qualidade espectral do sinal de saída do circuito multiplicador de clock.
Este trabalho apresenta o projeto de um PLL do Tipo I em tecnologia CMOS de 180 nm, baseado em um oscilador em anel, com um divisor na malha de realimentação, um detector de fase em uma topologia dinâmica, além de uma nova proposta de filtro, baseado na resistência equivalente gerada em função de capacitores chaveados. As descrições e simulações de cada bloco do circuito são mostradas, discutidas e validadas para que o circuito final seja apresentado, bem como sua simulação e layout.
Com um fator de divisão de 32 e um sinal de referência de 50 MHz, as simulações da topologia proposta apresentaram uma largura de banda de 25 MHz, um ruído de fase de -118 dBc/Hz à 1 MHz de deslocamento, 486 fs de jitter integrado e níveis de espúrios de -63 dB. Além disso, embora a tecnologia utilizada não seja a mais atual, esse circuito tem um baixo consumo de potência, 10 mW, além de uma área total de 0.0105 mm2.
Esses resultados foram comparados com outros trabalhos, mostrando que esta proposta é compatível com o estado da arte sobre PLL.
Abstract
With the constant technological evolution, the demand for higher processing speeds in digital systems is also continuous. Clock multiplier are circuits responsible for generating a higher frequency signal from a reference signal of lower frequency, like a piezoelectric crystal, for example. The Phase-Locked Loop (PLL) is the basis of this circuit and is the focus of different studies, in the search for better experimental results that, consequently, will have a positive impact on quality spectral output signal of the clock multiplier circuit.
This work presents the design of a Type I PLL in 180 nm CMOS technology, based on a VCO in ring topology, with a divider in the feedback loop, a phase detector in a dynamic topology, in addition to a new filter proposal, based on equivalent resistance generated as a function of switched capacitors. Descriptions and simulations of each circuit block are presented, discussed and validated so that the final circuit is presented, as well as your simulation and layout.
With a division factor of 32 and a reference signal of 50 MHz, the simulations of proposed topology presented a bandwidth of 25 MHz, a phase noise of -118 dBc/Hz at 1 MHz offset, 486 fs of built-in jitter and REF-spur levels of -63 dB. Also, although the technology used is not the latest, this circuit has a low power consumption, 10 mW, in addition to a total area of 0.0105 mm2.
These results were compared with other works showing that this proposal is compatible with the state of the art on PLL.
Data: 01/07/2022 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Paulo Achtschin Ferreira
Orientador(a): Luciana Pedrosa Salles
Co-Orientador(a): Luciana Pedrosa Salles
Título: Modelos de Circuitos Elétricos Para Simulação e Caracterização de Microssupercapacitores
Banca:Profa. Dra. Luciana Pedrosa Salles (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Rodrigo Lassarote Lavall (Química (UFMG))
Prof. Dr. Dalton Martini Colombo (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Luiz da Silva Adriano (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Há, na sociedade humana atual, uma grande dependência da energia elétrica, concomitante com a crescente dependência de energia existe uma necessidade de redução do impacto ambiental causado pela ação humana. Uma das alternativas para atender à crescente demanda de energia elétrica e reduzir o impacto ambiental de forma simultânea é a utilização de fontes renováveis de energia principalmente hidroelétrica, eólica e fotovoltaica. O ciclo de geração das fontes renováveis de energia está diretamente associado aos ciclos naturais como dia e noite e estações do ano. O consumo humano por outro lado não coincide com os ciclos naturais de geração, tornando necessário o armazenamento de energia no momento da geração para o consumo oportuno. Uma das formas de armazenar energia elétrica se dá por meio de dispositivos eletroquímicos, porém para determinados tipos de demandas esses dispositivos apresentam algumas limitações que podem ser superadas utilizando-os associados a supercapacitores, cujas características melhoram o desempenho das baterias, e vice-versa. Observa-se também o aumento da demanda por micro fontes de energia que sejam capazes de alimentar circuitos eletrônicos miniaturizados para dispositivos 'vestíveis' ou sensores sem fio. Os microssupercapacitores armazenam menos energia que as baterias, mas podem ser completamente carregados e descarregados em segundos com uma capacidade de ciclos praticamente ilimitada. Microssupercapacitores eletroquímicos são supercapacitores miniaturizados que podem armazenar energia por meios de processos Faradaicos e não Faradaicos. Nesse trabalho foi realizado um estudo dos supercapacitores, de modelos elétricos para representá-los e dos procedimentos que permitem sua caracterização e simulação em ferramentas de automação de projetos eletrônicos. Também foram realizadas aplicações práticas de alguns modelos para caracterização de supercapacitores comerciais e de microssupercapacitores em fase de desenvolvimento em laboratório de pesquisa e os resultados são apresentados e avaliados.
Abstract
In today's human society, there is a great dependence on electrical energy, concomitant with the increasing dependence on energy, there is a need to reduce the environmental impact caused by human action. One of the alternatives to meet the growing demand for electricity and simultaneously reduce environmental impact is the use of renewable energy sources, mainly hydroelectric, wind and photovoltaic. The generation cycle of renewable energy sources is directly associated with natural cycles such as day and night and seasons. Human consumption, on the other hand, does not coincide with natural generation cycles, making it necessary to store energy at the time of generation for timely consumption. One of the ways to store electrical energy is through electrochemical devices, but for certain types of demands these devices have some limitations that can be overcome using them associated with supercapacitors, whose characteristics improve the performance of batteries, and vice versa. There is also an increase in demand for micro energy sources that are capable of powering miniaturized electronic circuits for 'wearable' devices or wireless sensors. Microsupercapacitors store less energy than batteries, but can be fully charged and discharged in seconds with virtually unlimited cycling capacity. Electrochemical microsupercapacitors are miniaturized supercapacitors that can store energy through both Faradaic and non-Faradaic processes. In this work, a study was carried out of supercapacitors, electrical models to represent them and the procedures that allow their characterization and simulation in electronic design automation tools. Practical applications of some models were also carried out to characterize commercial supercapacitors and microsupercapacitors under development in a research laboratory and the results are presented and evaluated.
