DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 03/08/2021 -
Horário: 13:30
Local: ---
Aluno: Erick Matheus da Silveira Brito
Orientador(a): Victor Flores Mendes
Co-Orientador(a): ALLAN FAGNER CUPERTINO, Heverton Augusto Pereira
Título: Lifetime Evaluation Of Photovoltaic Inverters With Capability Of Reactive Power Support
Banca:Prof. Dr. Victor Flores Mendes - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira (coorientador) ((Universidade Federal de Viçosa))
Prof. Dr. Allan Fagner Cupertino (coorientador) ((Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais))
Prof. Dr. Tomas Perpetuo Correa (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais (DELT (UFMG))
Prof. Dr. José Renes Pinheiro ((Universidade Federal de Santa Maria))
Prof. Dr. Helio Marcos Andre Antunes ((Universidade Federal do Espírito Santo))
Resumo/abstract
Resumo
Devido às características intermitentes da irradiância solar, os inversores fotovoltaicos (FV) normalmente operam abaixo das condições nominais de potência. Neste cenário, inversores FV podem ser usados para realizar serviços ancilares, tais como compensação de potência reativa. Entretanto, isso afeta a confiabilidade do inversor. A relação entre a compensação de potência reativa e consumo de vida útil sob diferentes condições de fator de carregamento do inversor (FCI) ainda não foram abordadas na literatura. Portanto, esta tese de doutorado investiga a vida útil de inversores multifuncionais trifásicos de dois estágios com capacidade de potência reativa sob diferentes FCI. Os fundamentos de confiabilidade baseados em modelos empíricos de vida útil e análises estatísticas das simulações de Monte Carlo são fornecidos. A metodologia é aplicada a três perfis de missão, com diferentes condições meteorológicas. Quando o inversor FV multifuncional é usado para compensar um perfil de potência reativa, a sua vida útil é reduzida. Além disso, uma análise baseada no Custo Nivelado de Energia mostrou que o suporte de potência reativa aumenta os custos do sistema FV. Portanto, a compensação parcial pode ser uma estratégia interessante para melhorar a confiabilidade do inversor multifuncional. Finalmente, o inversor FV multifuncional é utilizado para regular o fator de potência (FP) de uma carga industrial. Para baixas condições de consumo da carga, o inversor consegue regular o FP sem sofrer relevantes reduções na sua vida útil. Entretanto, a medida que o consumo da carga aumenta, mais potência reativa é requerida para regular o FP e, consequentemente, mais significativa é a redução de vida útil do inversor FV multifuncional.
Abstract
Due to the intermittent characteristic of the solar irradiance, photovoltaic (PV) inverters usually operate below rated power conditions. In this scenario, commercial PV inverters can be used to provide ancillary services, such as reactive power compensation. However, it affects the PV inverter reliability. The trade-off between reactive power compensation and lifetime consumption under different inverter sizing ratio (ISR) was not previously addressed in the literature. Hence, the present Ph.D thesis investigates the lifetime of a multifunctional three-phase two-stage PV inverter with reactive power capability under different ISR conditions. The fundamentals of reliability based on empirical lifetime models and statistic analysis using Monte Carlo simulations are provided. The methodology is applied to three mission profiles, with different meteorological conditions. When the multifunctional PV inverter compensates a reactive power profile, the lifetime is reduced. Furthermore, an economic analysis based on Levelized Cost of Electricity (LCOE) showed that the reactive power support increases the system costs. Therefore, partial reactive power compensation can be an interesting reliability-oriented strategy to improve the multifunctional PV inverter lifetime. Finally, the multifunctional PV inverter is applied to an industry load profile to regulate its power factor (PF). For low load energy consumption in comparison with the PV energy generation, the PV inverter can regulate the power factor without suffering relevant reductions on its lifetime. However, as the load energy consumption increases, more reactive power is required to regulate the PF and consequently, more significant reductions on the PV inverter lifetime are observed.
Data: 13/08/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Daniel Alves Costa
Orientador(a): Leonardo Antônio Borges Tôrres
Título: Técnicas de Controle Para Inversores Baseadas Em Osciladores Virtuais: Aplicação Aos Sistemas de Geração Distribuídos
Banca:Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Sidelmo Magalhães Silva (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Alberto Resende De Conti (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ernane Antônio Alves Coelho (Faculdade de Eng. Elétrica (UFU))
Prof. Dr. Sérgio Augusto Oliveira da Silva ((UTFPR))
Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Júnior (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O 'Virtual Oscillator Control' ('VOC') é uma técnica promissora que permite que vários inversores conectados a uma microrrede sincronizem naturalmente, sem comunicação. Neste trabalho, é feita a proposição de uma nova metodologia para determinação dos parâmetros para o 'VOC' do tipo zona morta baseada no método da função descritiva. A metodologia consiste em um conjunto de equações analíticas, que utilizam como dados de entrada alguns parâmetros básicos do sistema elétrico e do conversor, a faixa permissível de variação de tensão e frequência e a potência nominal do dispositivo. A validade da abordagem proposta é demonstrada através de simulações e experimentos que abrangem situações como pré-sincronização, conexão e desconexão de um segundo inversor de uma microrrede. Além disso, conforme apresentado nos resultados, o método proposto apresenta vantagens potenciais em relação a uma outra técnica disponível na literatura. Seguindo o guia de projeto apresentado aqui, o 'VOC' do tipo zona morta, gera menos distorção do terceiro harmônico e precisa de menos tempo para sincronizar quando conectado a uma rede. O estudo sobre o 'VOC' inspirou a criação de uma nova estrutura de controle, o 'current Virtual Oscillator Control' ('cVOC'). O 'cVOC' foi inicialmente pensado como uma versão do 'VOC' para controle em modo de corrente. A tensão da rede é utilizada para gerar a referência para a malha de corrente do conversor, sendo que essa estratégia permite que se controle a potência aparente e o ângulo de fator de potência entregue (potência ativa e reativa), de acordo com as referências desejadas. Também é descrito neste trabalho, uma técnica de projeto associado a essa nova metodologia. Assim como no caso do 'VOC', o procedimento consiste em um conjunto de equações analíticas que utilizam como dados de entrada apenas parâmetros elétricos básicos do conversor e da microrrede, a potência e a frequência nominal e a faixa de operação da tensão. Com intuito de validar essa nova abordagem de controle, são apresentados resultados de simulação e de testes em bancada. A partir dos resultados apresentados, conclui-se que a técnica tem potencial para o controle de conversores conectados a rede de distribuição.
Abstract
The Virtual Oscillator Control (VOC) is a promising technique that allows several inverters connected to a microgrid to naturally synchronize, without communication. In this work, a novel methodology is proposed for determining the dead-zone type VOC parameters based on the describing function method. The methodology consists of a set of analytical equations that use as input data few basic electrical system parameters from the converter and from the microgrid, namely, the operating voltage and frequency ranges, besides rated power.
The validity of the proposed approach is demonstrated in experiments that encompass different situations such as pre-synchronization, connection, and disconnection of a second inverter from a microgrid. Furthermore, as shown in the results, the proposed method has potential advantages over another technique available in the literature. Following the design guide presented here, the dead-zone type VOC generates less third harmonic distortion and needs less time to synchronize when connected to a network. The study of VOC has inspired the creation of a new control framework, the current Virtual Oscillator Control (cVOC). The cVOC was initially thought as a version of VOC for current mode control. The network voltage is used to generate the converter current loop reference, this strategy allows the control of delivered apparent power and the power factor angle (active and reactive power), according to the desired references. The design technique associated with this new methodology is described in this work too. Like the VOC version, the procedure consists of a set of analytical equations that use as input data only the basic electrical parameters of the converter and the microgrid, the nominal power and frequency and the voltage operating range. In order to validate this new control approach, simulation and bench test results are presented. From the results presented, it is concluded that the technique has potential for the control of converters connected to the distribution network.
Exames de Qualificação
Data: 30/07/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: FABIANO SILVEIRA BICALHO
Título: Caracterização de Antenas Com Refletores Parabólicos No Domínio do Tempo
Banca:Prof. Dr. Cássio Gonçalves do Rego - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Fernando José da Silva Moreira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Sandro Trindade Mordente Gonçalves (Engenharia Elétrica (CEFET-MG))
Prof. Dr. Glaucio Lopes Ramos (DETEM (UFSJ))
Data: 04/08/2021 -
Horário: 13:30
Local: Defesa não presencial
Aluno: Henrique dos Reis Paula
Título: Novos Algoritmos Para Proteção de Linhas de Transmissão Durante Oscilações de Potência
Banca:Prof. Dr. Clever Sebastião Pereira Filho (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Alberto Resende De Conti (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Adriano Peres de Morais (PPGEE - Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica (UFSM)
Prof. Dr. Eduardo Gonzaga da Silveira (Depto Engenharia Elétrica (CEFET MG))
Prof. Dr. Flavio Bezerra Costa (Escola de Ciência e Tecnologia (UFRN))
Suplente: Prof. Dr. Silvério Visacro Filho (DEE (UFMG))
Data: 12/08/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Thales Francisco Mota Carvalho
Título: Técnicas de Inteligência Computacional Aplicadas Ao Diagnóstico de Tuberculose
Banca:Prof. Dr. Frederico Gadelha Guimarães - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo de Oliveira Duarte ((UFMG))
Prof. Dr. SILVANA SPÍNDOLA DE MIRANDA ((UFMG))
Prof. Dr. Afranio Lineu Kritski (Centro de Pesquisa em Tuberculose (UFRJ))
Profa. Dra. Andrea Gomes Campos Bianchi (DECOM (UFOP))
Prof. Dr. Jefersson Alex dos Santos (DCC (UFMG))
Dissertações de Mestrado
Data: 30/07/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Pedro Vinícius Almeida Borges de Venâncio
Orientador(a): Adriano Vilela Barbosa
Co-Orientador(a): Adriano Chaves Lisboa
Título: Um Sistema Automático de Detecção de Incêndios Baseado Em Aprendizado Profundo Para Dispositivos de Baixo Poder Computacional
Banca:Prof. Dr. Adriano Vilela Barbosa - Orientador ((UFMG))
Dr. Adriano Chaves Lisboa (N/A (Gaia Soluções em Engenharia))
Prof. Dr. Hani Camille Yehia (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Cristiano Leite de Castro ((UFMG))
Dr. Artur Jordão Lima Correia (CEPETRO (Unicamp))
Resumo/abstract
Resumo
Incêndios de grandes proporções vêm sendo frequentemente noticiados pelas imprensas nacional e internacional nos últimos anos. Os impactos decorrentes de tais catástrofes compreendem uma série de consequências irreversíveis, como perda da biodiversidade, maior emissão de gases poluentes na atmosfera, efeitos deletérios para a saúde humana e destruição de propriedades rurais e patrimônios culturais. Sob essa perspectiva, torna-se indispensável a busca por soluções eficazes de prevenção e combate a incêndios. Uma potencial solução para esse dilema seria um sistema autônomo baseado em processamento de vídeo (visão computacional) capaz de identificar focos de incêndio rapidamente, viabilizando a supressão para atenuação dos danos e, consequentemente, minimizando os custos operacionais de combate e restauração. O estado da arte destes sistemas utiliza redes neurais convolucionais para reconhecimento dos principais indicadores visuais de incêndio: fogo e fumaça. Entretanto, algoritmos de aprendizado profundo como esse são computacionalmente caros, apresentam milhares de parâmetros, consomem uma quantidade considerável de memória e ainda requerem um grande volume de dados rotulados para treinamento. Perante o exposto, neste trabalho é apresentada uma ferramenta de detecção automática de incêndios para dispositivos móveis e com processamento limitado. O modelo de detecção de fogo e fumaça é desenvolvido a partir do treinamento de uma rede neural convolucional em uma base de dados inédita, a qual compreende uma variedade de eventos reais de incêndio. Posteriormente, filtros convolucionais redundantes desse modelo são identificados e removidos, de modo a preservar o desempenho obtido em uma arquitetura otimizada. Os resultados experimentais mostram que é possível construir um detector de incêndios baseado em aprendizado profundo que seja tanto robusto quanto computacionalmente viável, além de instigar um cenário de monitoramento ambiental em larga escala com processamento local distribuído e de baixo custo de infraestrutura.
Abstract
Large-scale fires have been frequently reported both in the national and the international presses in recent years. The impacts resulting from such catastrophes comprise a series of irreversible consequences, such as biodiversity losses, greater emission of polluting gases into the atmosphere, deleterious effects on human health and destruction of rural properties and cultural heritage. From this perspective, it is essential to search for effective solutions for preventing and fighting fires. A potential solution to this dilemma is an autonomous computer vision system capable of quickly identifying fire outbreaks, enabling suppression to mitigate damages and, consequently, minimizing combat and restoration operating costs. The state of the art of these systems use convolutional neural networks to recognize the main visual indicators of wildfires: fire and smoke. However, deep learning algorithms such as these are computationally expensive, have thousands of parameters, consume a considerable amount of memory and require a large volume of labeled data for training. In this context, this work presents an automatic fire detection tool aimed at low end and mobile computing devices. The fire and smoke detection model is derived from the training of a convolutional neural network on a novel database, which comprises a variety of real fire events. Subsequently, redundant convolutional filters in the model are identified and removed, in order to preserve the performance obtained in an optimized architecture. The experimental results show that it is possible to build a fire detector based on deep learning that is both robust and computationally feasible, in addition to instigating a large-scale environmental monitoring scenario with distributed local processing and low infrastructure cost.
Data: 30/07/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: CAIO MARIANO DA SILVA ANASTACIO
Orientador(a): Luciano Antonio Frezzatto Santos
Título: Projeto de Controladores Tolerantes A Falhas Baseados Em Observador: Uma Abordagem Em Faixas de Frequência Finita
Banca:Prof. Dr. Luciano Antonio Frezzatto Santos - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Víctor Costa da Silva Campos ((UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho propõe preencher uma lacuna existente na literatura com a introdução de uma metodologia para projeto de controle tolerante a falhas com base em observador em faixas de frequência predefinidas com desempenho garantido H-infinito para sistemas contínuos chaveados. A abordagem proposta faz uso dos estados e da falha estimados advindos do observador sintetizado para compor uma lei de controle, que assegura eficácia na rejeição de distúrbios externos e na compensação dos efeitos das falhas em domínios de baixa, média e alta frequências. Ademais, para garantir a estabilidade assintótica do sistema chaveado, o sinal de chaveamento respeita a condição de tempo médio de permanência dependente de modo (MDADT), assegurando que o sistema permaneça um tempo mínimo em cada modo e evitando instabilidades referentes ao chaveamento arbitrário. O problema é estruturado, de tal forma que, em malha fechada, o observador e o controlador podem ser sintetizados de forma separada. Para tanto, inicialmente, projeta-se o observador proposto para obter as estimativas dos estados e da falha em faixas de frequência específicas a partir do lema de Kalman-Yakubovich-Popov generalizado. Posteriormente, o controlador tolerante a falhas com custo garantido H-infinito é projetado, assegurando estabilidade em malha fechada para sistemas chaveados sob restrições MDADT. Em ambos os projetos, as condições são descritas na forma de desigualdades matriciais lineares. Exemplos ilustrativos retirados da literatura são utilizados para demonstrar a eficácia e a aplicabilidade da abordagem proposta.
Abstract
This work proposes to fill an existing gap in the literature by introducing a methodology for fault-tolerant observer-based control design in predefined frequency ranges with guaranteed H-infinity performance for continuous-time switched systems. The proposed approach makes use of the states and the fault estimates obtained from the synthesized observer to compose a control law, which ensures effectiveness in rejecting external disturbances and in compensating the effects of faults in low, middle and high frequency domains. Furthermore, to guarantee the asymptotic stability of the switched system, the switching signal respects the mode-dependent average dwell time (MDADT) condition, ensuring that the system remains a minimum time in each mode and avoiding instabilities concerning arbitrary switching. The problem is modelled in such a way that, in closed-loop, the observer and the controller can be synthesized separately. For this purpose, initially, the proposed observer is designed to obtain the estimates of system states and faults in specific frequency ranges by applying the generalized Kalman-Yakubovich-Popov lemma. Subsequently, the fault-tolerant controller with H-infinity guaranteed cost is designed, ensuring closed-loop stability for switched systems under MDADT constraints. In both designs, the synthesis conditions are described as linear matrix inequalities. Illustrative examples taken from the literature are used to demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed approach.
Data: 31/08/2021 -
Horário: 14:00
Local: https://meet.google.com/jmm-jvkp-eft
Aluno: Braulio Roberto de Melo Coutinho
Orientador(a): Ivan José da Silva Lopes
Título: Dimensionamento de Malha de Subestações: Uma Abordagem Probabilística Para Avaliação do Risco de Fatalidades
Banca:Prof. Dr. Ivan José da Silva Lopes - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. José Osvaldo Saldanha Paulino (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Sandro de Castro Assis ((Companhia Energética de Minas Gerais/CEMIG-D))
Prof. Dr. Carlos Ermídio Ferreira Caetano ((Pós-Doutorando do PPGEE/UFMG))
Prof. Dr. Wallace do Couto Boaventura (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O trabalho apresenta uma discussão sobre a aplicação do método probabilístico para análise de risco em sistemas de aterramento de subestações, em comparação ao método determinístico para projeto de malhas. Na abordagem probabilística, os potenciais perigosos que podem surgir em decorrência de um curto-circuito, não são apenas comparados com tensões máximas admissíveis e sim, transformados em uma análise de risco. Para determinar o risco de fatalidade associado ao sistema de aterramento, é necessário calcular as probabilidades de coincidência e de fibrilação. A probabilidade de coincidência é definida como sendo a possibilidade de uma pessoa estar em contato com algum ativo ou em alguma região que possa apresentar uma diferença de potencial durante a ocorrência de uma falta fase-terra. A probabilidade de fibrilação estima a possibilidade da vítima sofrer fibrilação ventricular caso seja submetida a uma tensão de passo ou toque. Para debater o assunto, o trabalho inicialmente contextualiza a metodologia vigente através da apresentação dos principais pontos da NBR 15751: Sistema de aterramento de subestações requisitos. Em seguida, a abordagem probabilística é apresentada através de revisão de artigos publicados nos últimos anos e normas internacionais sobre o assunto. Um estudo de caso é então apresentado contemplando um projeto real de uma malha de aterramento de duas subestações de 138 kV que compartilham um mesmo pátio. O projeto é desenvolvido sob a perspectiva determinística e, posteriormente, diversas análises de risco são feitas através da abordagem probabilística. Por fim, um conjunto de subestações existentes também é avaliado sob a perspectiva probabilística. Os resultados mostram que a metodologia de avaliação de risco apresenta-se como uma ótima ferramenta para quantificar o perigo e permitir ao projetista tomar decisões com maior segurança. Outra constatação é que subestações com tempo de atuação da proteção alto podem apresentar um risco de fibrilação elevado; porém, devido à baixa probabilidade de coincidência, o risco de fatalidade fica dentro do nível aceitável pelos padrões internacionais.
Abstract
This work presents a discussion about the application of the probabilistic method for risk analysis in substation grounding systems, in comparison to the deterministic method for mesh design. In the probabilistic approach, the dangerous potentials that may occur as a result of a short circuit, are not only compared with maximum allowable voltages, but transformed into a risk analysis. To determine the risk of fatality associated to grounding system, it is necessary to calculate the probabilities of coincidence and fibrillation. The probability of coincidence is defined as the possibility of a person being exposed to a grounded asset or being in a region that may have a potential difference during the occurrence of a ground fault. The probability of fibrillation estimates the likelihood that the victim will suffer ventricular fibrillation if subjected to step or touch voltage. To debate the subject, the work first contextualizes the current methodology through the presentation of the main points of NBR 15751: Substation earthing system - requirements. Then, the probabilistic approach is presented through a review of articles published in recent years and international standards that treat the subject. A case study contemplating a real design of a grounding grid for two 138 kV substations sharing the same yard, is then presented. The project is developed from a deterministic perspective and, subsequently several risk analysis are made through the probabilistic approach. Finally, a set of existing substations under the probabilistic approach is also assessed. The results show that risk assessment methodology presents itself as a great tool to quantify the danger and allow the designer to make decisions with greater security. Another finding is that substations with higher clearing time may present a higher risk of fibrillation; however, due to the low probability of coincidence, the risk of fatality is within the international standards acceptable level.
