dc.creator | Dupont, Fabrício Hoff | |
dc.date.accessioned | 2021-07-15T19:05:59Z | |
dc.date.available | 2021-07-15T19:05:59Z | |
dc.date.issued | 2014-09-05 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/21510 | |
dc.description.abstract | This PhD Dissertation proposes a new methodology for efficiency maximization in systems
comprising parallel converters. For a given number of system converters, their maximum
power and their efficiency curves, the proposed methodology identifies the number of necessary
converters and an optimum power distribution so that the maximum efficiency is achieved for
all power levels that the system is able to handle. It is shown that the efficiency maximization
in systems formed by parallel converters is a nonlinear optimization problem with restrictions
and could present multiple local minima or even multiple global minima. To overcome this
problem, the proposed methodology employ stages of global optimization, by means of a
genetic algorithm, and local optimization, carried out by a a sequential quadratic programming
algorithm. The importance of efficiency maximization becomes clear when the systems are
fed by renewable sources as wind or photovoltaic, mainly during low-power operations. In
this sense, an analysis of the capacity of photovoltaic energy generation is presented for some
Brazilian cities, which is built from data bases of meteorological stations installed in the cities of
São Martinho da Serra (RS), Ourinhos (SP), Brasília (DF) e Petrolina (PE). From this analysis a
method for obtaining the equations of weighted average efficiency is presented for each region
according to the procedures established by the IEC 61683 standard. A supervisory control
strategy is also proposed to implement the optimal power distributions that results from the
application of the proposed methodology. This control strategy is based on the active current
sharing between the converters from one or more decision variables. An extensive experimental
verification evaluates the dynamic behavior and the employment of the supervisory control
strategy to different operating points, with variations both for handled power and for input
voltage. For all the analyzed cases, one demonstrates that the proposed methodology is capable
to precisely find the power distribution that provides the maximum efficiency for the system.
Comparative analysis against a conventional power sharing strategy shows that the proposed
methodology allows a significant efficiency improvement of the system, mainly for low-power
operation. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Maximização de rendimento | por |
dc.subject | Paralelismo de conversores | por |
dc.subject | Energias renováveis | por |
dc.subject | Energia fotovoltaica | por |
dc.subject | Efficiency maximization | eng |
dc.subject | Parallel converters | eng |
dc.subject | Renewable energies | eng |
dc.subject | Photovoltaic energy | eng |
dc.title | Estudo, análise e implementação de uma metodologia para otimização de rendimento em sistemas compostos por conversores em paralelo | por |
dc.title.alternative | Study, analysis and implementation of a methodology for efficiency optimization in systems composed of parallel converters | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Esta Tese de Doutorado propõe uma nova metodologia para maximização do rendimento
em sistemas compostos por conversores paralelos. Para um determinado número de conversores
disponíveis em um sistema, suas potências máximas e suas curvas ou superfícies de rendimento,
a metodologia proposta identifica o número de conversores necessários e uma distribuição
ótima de potência para que o máximo rendimento possível seja obtido para todos os níveis de
potência que o sistema é capaz de processar. Demonstra-se que a maximização do rendimento
em arranjos de conversores paralelos é um problema de otimização não-linear com restrições e
pode apresentar múltiplosmínimos locais ou mesmomúltiplosmínimos globais. Para contornar
estes problemas, a metodologia proposta emprega etapas de otimização global, por meio de
um algoritmo genético, de otimização local, conduzida por um algoritmo de programação
sequencial quadrática, e uma etapa de resolução de ambiguidade para a escolha do mínimo
global mais apropriado. A importância da maximização do rendimento, principalmente para
operação em baixas potências, torna-se evidente quando os sistemas são alimentados por fontes
renováveis como solar ou eólica. Neste sentido é apresentada uma análise da capacidade
de geração de energia solar fotovoltaica em algumas cidades brasileiras a partir de bases
de dados de estações solarimétricas instaladas nas cidades de São Martinho da Serra (RS),
Ourinhos (SP), Brasília (DF) e Petrolina (PE). Desta análise apresenta-se um método para
a obtenção das equações de rendimento médio ponderado para cada região de acordo com
os procedimentos estabelecidos pela norma IEC 61683. Propõe-se também uma estratégia
de controle supervisor para implementar as distribuições ótimas de potência resultantes da
aplicação da metodologia proposta. Esta estratégia de controle baseia-se no compartilhamento
ativo da corrente dos conversores a partir de uma ou mais variáveis de decisão. Uma extensiva
verificação experimental avalia o comportamento dinâmico e a aplicação da estratégia de
controle supervisor para diferentes pontos de operação, com variações tanto de potência quanto
de tensão de entrada. Em todos os casos analisados, demonstra-se que a metodologia proposta é
capaz de determinar com precisão a distribuição de potência que resulta no rendimento máximo
do sistema. Análises comparativas com uma estratégia convencional de compartilhamento de
potência demonstram que a metodologia proposta é capaz de melhorar significativamente o
rendimento do sistema, principalmente para operação em baixa potência. | por |
dc.contributor.advisor1 | Pinheiro, José Renes | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2333794966860226 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Rech, Cassiano | |
dc.contributor.referee1 | Bertomeu, Jordi Zaragoza | |
dc.contributor.referee2 | Kamphorst, Carmo Henrique | |
dc.contributor.referee3 | Schuch, Luciano | |
dc.contributor.referee4 | Montagner, Vinícius Foletto | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2244266032297061 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |