Defesa de Dissertação de Mestrado – Gustavo Duarte Costa – 6/9/2018

28/09/2018 14:40
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Gustavo Duarte Costa
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 6/9/2018 (quinta-feira) – 14h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Carlos Henrique Illa Font, Dr. – DAEL/UTFPR;

Prof. Telles Lazzarin, Dr. – PGEEL/UFSC;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Equalização ativa da Tensão em Bateria de Íon-Lítio conectadas em Série, aplicando o Conversor CC-CC Flyback no modo de Condução Descontínua
Resumo: Armazenar energia vem sendo um desafio para a humanidade ao longo de grande parte da sua história. A partir da Revolução Industrial, a vida cotidiana moderna e contemporânea vêm apresentando novas demandas ao setor. Com isto, inúmeras tecnologias foram criadas visando suprir estas necessidades. Como consequência, hoje em dia pode-se realizar o armazenamento energético de diversas formas que vão desde sistemas químicos, mecânicos, elétricos até uma composição entre eles. Estas novas lacunas acompanham as novas criações como os relógios, celulares, computadores, equipamentos médicos, meios de transporte e entre outros. O desenvolvimento mais recente de veículos elétricos e das gerações de energia elétrica por meio de fontes intermitentes, tais como energia eólica e fotovoltaica, vêm sendo os principais fomentadores do desenvolvimento do armazenamento eletroquímico no século XXI.  Uma das soluções mais difundidas até o momento são as baterias de íon-lítio. A montagem de bancos de baterias de íon-lítio com altas potências exige alta capacidade técnica tanto no projeto, quanto na execução e operação destes sistemas. Entre os problemas encontrados na prática está o da equalização de células conectadas em série. Para tanto, este trabalho busca apresentar alternativas que possam colaborar cientificamente com a questão do balanceamento de tensão nas baterias conectadas em série, a partir da utilização do conversor CC – CC Flyback operando no modo de condução descontínuo de 100W, 48V de entrada e com 4 saídas em 12V e 50kHZ de frequência de chaveamento.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Jesiel da Luz Ferro – 10/9/2018

28/09/2018 14:40
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Jesiel da Luz Ferro
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 10/9/2018 (quarta-feira) – 10h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Telles Brunelli Lazzarin, Dr. – PPGEEL/UFSC;

Prof. Cesare Quinteiro Pica, Dr. – Fundação CERTI;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Carregador de Baterias de Íon-Lítio Trifásico de 12 KW
Resumo: Esta dissertação apresenta uma proposta para um carregador de baterias de íon-lítio de 12 kW que fará o carregamento lento de um banco de baterias estacionárias a partir da rede elétrica trifásica. A estrutura dos prédios onde o carregador será instalado é coberta por módulos fotovoltaicos que geram créditos para o consumidor. Logo, é possível afirmar que as baterias são carregadas indiretamente a partir da energia solar. O banco de baterias estacionárias fará o armazenamento de energia e será utilizado posteriormente para fazer a carga rápida do ônibus elétrico desenvolvido pelo grupo Fotovoltaica UFSC. O carregador proposto é simples, robusto e possui um alto fator de potência, sendo composto por dois estágios: o primeiro estágio faz a retificação CA-CC através de um retificador 12 pulsos; o segundo, a conversão CC-CC utilizando um conversor buck interleaved, adequando a corrente e a tensão de carregamento das baterias. Os projetos de potência, modelagem e controle do carregador foram realizados através de cálculos e validados realizando simulações. Um protótipo do projeto foi montado e testado em bancada, onde foram obtidos os resultados experimentais desejados.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Carlos Eduardo Possamai – 4/9/2018

28/09/2018 14:39
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Carlos Eduardo Possamai
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 4/9/2018 (terça-feira) – 14h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Carlos Henrique Illa Font, Dr. – DAEL/UTFPR;

Prof. Clóvis Antônio Petry, Dr. – DAELN/IFSC;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Conversor Modular aplicado ao Carregamento de Veículos Elétricos a partir de uma Bateria Estacionária Residencial
Resumo: Nesta dissertação estuda-se um conversor CC-CC composto por módulos Forward duas chaves, sendo este um carregador residencial para veículos elétricos (VE) capaz de gerenciar o fluxo unidirecional de energia entre um VE e um sistema de armazenamento residencial de baixa tensão. Inicialmente o projeto previa uma potência de 10 kW, mas, para a validação do conceito, foi construído um protótipo com uma potência de 1,5 kW, porém apenas 1,2 kW foram testados por limitação da corrente da fonte de entrada. Salienta-se que o carregador converte a tensão de entrada das baterias de 50 V para 450 V, sendo composto por cinco conversores Forward duas chaves conectados em paralelo nas suas entradas e em série nas suas saídas (IPOS). Utiliza-se uma técnica de defasagem dos pulsos de comandos dos interruptores, conhecida como interleaved, com o intuito de reduzir as ondulações de corrente e tensão sobre os elementos reativos do conversor e, consequentemente os seus volumes.

Na modelagem matemática, a configuração IPOS é reduzida em um único conversor Buck equivalente, cuja estratégia de controle consiste em duas malhas independentes, uma da corrente no indutor de saída e outra da tensão de saída, sendo esta implementada em um processador digital de sinais (DSP). Vale ressaltar que nesta configuração modular, são necessários apenas dois sensores, mesmo para um número elevado de módulos. Por fim, são validadas as análises teóricas a partir da experimentação, alcançando todos os objetivos propostos nesta dissertação.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Pedro Afonso Costa Ferraz Leite – 14/09/2018

28/08/2018 14:53

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Pedro Afonso Costa Ferraz Leite
Orientador Prof. Fábio Luiz Baldissera, Dr. – DAS/UFSC
Data 14/09/2018 (sexta-feira) – 14h00

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Fábio Luiz Baldissera, Dr. – Presidente – DAS/UFSC;

Prof. Daniel Santos Mansur, Dr. – CCB/MIP/UFSC;

Prof. André Bittencourt Leal, Dr. – FEJ/UDESC;

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC.
Título Controle Supervisório de Redes de Regulação Gênica com Restrições para Realização do Supervisor
Resumo: Esta dissertação trata da síntese de controladores capazes de alterar o comportamento de uma classe de redes biológicas intracelulares, as redes de regulação gênica, quando há restrições para realização biológica das ações de controle. Este trabalho é uma extensão de uma abordagem existente, em que a realização dos controladores de redes de regulação se dá por meio de genes sintéticos inseridos nas células cujos comportamentos se desejam alterar. Como já discutido na literatura, no entanto, não é possível projetar genes sintéticos capazes de implementar qualquer estratégia de controle. Certas funções matemáticas são difíceis ou mesmo impossíveis de serem obtidas biologicamente. Assim, é necessário lidar com um problema de síntese de controladores em que a representação matemática do controlador é restrita, de modo a refletir as restrições biológicas. Nesta dissertação, o problema de controle de redes biológicas sob restrições de implementação é formalizado e resolvido, ampliando, assim, a possibilidade de emprego de ideias existentes na literatura para controle de redes reais.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Jesiel da Luz Ferro – 10/09/2018

28/08/2018 14:48
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Jesiel da Luz Ferro
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 10/09/2018 (quarta-feira) – 09h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Telles Brunelli Lazzarin, Dr. – PPGEEL/UFSC;

Prof. Cesare Quinteiro Pica, Dr. – Fundação CERTI;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Carregador de Baterias de Íon-Lítio Trifásico de 12 KW
Resumo: Esta dissertação apresenta uma proposta para um carregador de baterias de íon-lítio de 12 kW que fará o carregamento lento de um banco de baterias estacionárias a partir da rede elétrica trifásica. A estrutura dos prédios onde o carregador será instalado é coberta por módulos fotovoltaicos que geram créditos para o consumidor. Logo, é possível afirmar que as baterias são carregadas indiretamente a partir da energia solar. O banco de baterias estacionárias fará o armazenamento de energia e será utilizado posteriormente para fazer a carga rápida do ônibus elétrico desenvolvido pelo grupo Fotovoltaica UFSC. O carregador proposto é simples, robusto e possui um alto fator de potência, sendo composto por dois estágios: o primeiro estágio faz a retificação CA-CC através de um retificador 12 pulsos; o segundo, a conversão CC-CC utilizando um conversor buck interleaved, adequando a corrente e a tensão de carregamento das baterias. Os projetos de potência, modelagem e controle do carregador foram realizados através de cálculos e validados realizando simulações. Um protótipo do projeto foi montado e testado em bancada, onde foram obtidos os resultados experimentais desejados.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Gustavo Duarte Costa – 06/09/2018

28/08/2018 14:47
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Gustavo Duarte Costa
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 06/09/2018 (quinta-feira) – 14h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Carlos Henrique Illa Font, Dr. – DAEL/UTFPR;

Prof. Telles Lazzarin, Dr. – PGEEL/UFSC;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Equalização ativa da Tensão em Bateria de Íon-Lítio conectadas em Série, aplicando o Conversor CC-CC Flyback no modo de Condução Descontínua
Resumo: Armazenar energia vem sendo um desafio para a humanidade ao longo de grande parte da sua história. A partir da Revolução Industrial, a vida cotidiana moderna e contemporânea vêm apresentando novas demandas ao setor. Com isto, inúmeras tecnologias foram criadas visando suprir estas necessidades. Como consequência, hoje em dia pode-se realizar o armazenamento energético de diversas formas que vão desde sistemas químicos, mecânicos, elétricos até uma composição entre eles. Estas novas lacunas acompanham as novas criações como os relógios, celulares, computadores, equipamentos médicos, meios de transporte e entre outros. O desenvolvimento mais recente de veículos elétricos e das gerações de energia elétrica por meio de fontes intermitentes, tais como energia eólica e fotovoltaica, vêm sendo os principais fomentadores do desenvolvimento do armazenamento eletroquímico no século XXI.  Uma das soluções mais difundidas até o momento são as baterias de íon-lítio. A montagem de bancos de baterias de íon-lítio com altas potências exige alta capacidade técnica tanto no projeto, quanto na execução e operação destes sistemas. Entre os problemas encontrados na prática está o da equalização de células conectadas em série. Para tanto, este trabalho busca apresentar alternativas que possam colaborar cientificamente com a questão do balanceamento de tensão nas baterias conectadas em série, a partir da utilização do conversor CC – CC Flyback operando no modo de condução descontínuo de 100W, 48V de entrada e com 4 saídas em 12V e 50kHZ de frequência de chaveamento.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Tiago Araújo Elias – 05/09/2018

28/08/2018 14:47
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Tiago Araújo Elias
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Data 5/9/2018 (quarta-feira) – 14h30

Sala PPGEEL 2 (ao lado do Teixeirão)
Banca Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – Presidente – DAS/UFSC;

Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC/Blumenau;

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC (suplente).
Título Hybrid Model Predictive Control for Solar Fields
Abstract: This master thesis presents an advanced control algorithm for reducing heat losses caused by clouds in large-scale solar fields and an algorithm for defocusing the collectors in order to avoid oil decomposing. Large-scale solar fields can have partial cloud cover, and the covered part of the field works as an energy dissipator. If the volumetric flow is increased the output temperature rises, and the system loses energy. Limiting maximum fluid temperature is also a concern in solar systems, considering that the source of energy cannot be manipulated. There are two ways to prevent over-temperature: reduce solar energy input into the collector, or remove excess heat from the collector. The formulation of the algorithms is based on a Mixed Logical Dynamical (MLD) representation of the solar field plus the application of a Practical Nonlinear Model Predictive Controller (PNMPC) for calculating the optimal control action. The main purposes of the controllers are: (i) to deactivate fields with the inlet temperature greater than the outlet temperature and to manipulate the oil flow rate of the activated fields for tracking the reference of the field outlet temperature; (ii) to defocus the solar collectors when the output temperature reaches the maximum value and to manipulate the fluid rate to maintain the field output temperature in the desired reference. Simulation results using irradiation profiles with cloud variations are presented for illustrating the advantages of the proposed fields deactivation approach. The results of the defocusing approach are presented supposing extreme scenarios of overheating.
Defesas

Defesa de Dissertação de Mestrado – Carlos Eduardo Possamai – 04/09/2018

28/08/2018 14:46
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Carlos Eduardo Possamai
Orientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 04/09/2018 (terça-feira) – 14h00

Laboratório Fotovoltaica UFSC
Banca Prof. Ivo Barbi, Dr. – Presidente – PPGEAS/UFSC;

Prof. Carlos Henrique Illa Font, Dr. – DAEL/UTFPR;

Prof. Clóvis Antônio Petry, Dr. – DAELN/IFSC;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC.
Título Conversor Modular aplicado ao Carregamento de Veículos Elétricos a partir de uma Bateria Estacionária Residencial
Resumo: Nesta dissertação estuda-se um conversor CC-CC composto por módulos Forward duas chaves, sendo este um carregador residencial para veículos elétricos (VE) capaz de gerenciar o fluxo unidirecional de energia entre um VE e um sistema de armazenamento residencial de baixa tensão. Inicialmente o projeto previa uma potência de 10 kW, mas, para a validação do conceito, foi construído um protótipo com uma potência de 1,5 kW, porém apenas 1,2 kW foram testados por limitação da corrente da fonte de entrada. Salienta-se que o carregador converte a tensão de entrada das baterias de 50 V para 450 V, sendo composto por cinco conversores Forward duas chaves conectados em paralelo nas suas entradas e em série nas suas saídas (IPOS). Utiliza-se uma técnica de defasagem dos pulsos de comandos dos interruptores, conhecida como interleaved, com o intuito de reduzir as ondulações de corrente e tensão sobre os elementos reativos do conversor e, consequentemente os seus volumes.

Na modelagem matemática, a configuração IPOS é reduzida em um único conversor Buck equivalente, cuja estratégia de controle consiste em duas malhas independentes, uma da corrente no indutor de saída e outra da tensão de saída, sendo esta implementada em um processador digital de sinais (DSP). Vale ressaltar que nesta configuração modular, são necessários apenas dois sensores, mesmo para um número elevado de módulos. Por fim, são validadas as análises teóricas a partir da experimentação, alcançando todos os objetivos propostos nesta dissertação.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Nicholas Roberto Drabowski – 06/08/2018

06/08/2018 17:23
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Nicholas Roberto Drabowski
Orientador Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC
Data 06/08/2018 (segunda-feira) – 14h00

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – Presidente  – DAS/UFSC;

Prof. Jefferson Brum Barques, Dr. – EEL/UFSC;

Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Schubert Carvalho, Dr. – ITV/PA;

Prof. Cleison Daniel Silva, Dr. – UFPA.
Título Modulation of Cortical Electrical Activity by Deep Brains Stimulation of the Amygdala in Rats
Abstract: Deep brain stimulation (DBS) is an alternative of treatment for refractory psychiatric disorders that still faces the challenge of correctly configuring the stimulation parameters for each patient individually. Closed-loop DBS systems can be developed to improve the DBS pro- gramming. The amygdala (AMY) is a limbic structure that plays a key role in several psychiatric illnesses, therefore being a key structure for DBS stimulation. The medial prefrontal cortex (mPFC) is reciprocally connected to AMY and its modulation by AMY DBS may be useful for the development of closed-loop DBS systems. The effect of acute AMY DBS on mPFC modulation and its effects on anxiety-like behavior reduc- tion were investigated in wistar rats. The brain signals acquired from rats subjected to DBS were analyzed using the Power Spectral Density, Poincare Map and Correlation Dimension. The calculation of correlation between 112 features acquired from the previous analysis revealed the existence of two biomarkers that were used for anxiety-like behavior assessment. The results suggest that AMY DBS can be used as a mean to reduce anxiety. Since technological difficulties with the performed experiments reduced the number of subjects that could be taken into account in this study, it is still important to check the generality of the above results for a larger number of subjects. The anxiety biomarkers proposed may be useful for the development of closed-loop DBS treat- ments applied to the limbic system in psychiatric diseases, since the anxiety plays a key role in many psychiatric diseases.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Bruno Martins Lima – 06/07/2018

06/07/2018 17:23
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Bruno Martins Lima
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Data 06/07/2018 (sexta-feira) – 13h30

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – Presidente  – DAS/UFSC;

Prof. Mario Cesar M. Massa Campos, Dr. – Petrobras;

Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Aguinaldo Silveira e Silva, Dr. – EEL/UFSC;

Prof. Gustavo Arthur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC (suplente).
Título Economic Model Predictive Control and Optimal Estimation for Nonlinear Systems
Abstract: Nonlinear processes frequently appear in the industry and represent a challenge for estimation and control. To deal with them, it is often necessary to use nonlinear techniques which leads to more advanced theory, complex implementation and high computational cost. For estimation, the linear and nonlinear versions of Kalman filter and Moving Horizon Estimation (MHE) were implemented in a benchmark process and compared in different scenarios. The linear techniques are shown to be inadequate for the nonlinear process. The nonlinear MHE has the best performance since it uses an estimation horizon and constraints but it requires more computation power. It was also shown how to design an observer for systems with delay with a focus in robustness. A comparison was made between an observer-predictor structure and a filtered Smith Predictor. The former showed good results and is expected to facilitate the design of predictors for MIMO systems. For control, optimal strategies with a focus in economic objectives are explored. Four types of Model Predictive Control (MPC) are implemented: pure tracking nonlinear MPC, pure Economic MPC (EMPC), regularized EMPC (reg-EMPC) and EMPC with stabilizing constraint (EMPC-sc). The conditions that leads to stability are presented. The pure EMPC has the best economic performance but has a periodic behavior. The reg-EMPC guarantees stability but is conservative. The EMPC-sc has a good economic performance, is stable and is fairly easy to design.
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