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Estudo da estimulação AM na otimização de ICC baseada em atenção seletiva auditiva
Ana Paula de Souza - PPGEE - UFMG
Orientadores: Prof. Dr. Eduardo M. A. M. Mendes
Prof. Dr. Leonardo Bonato Felix
Universidade Federal de Viçosa
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Objetivos
• Gerais: • Desenvolvimento de uma ICC otimizada
usando atenção seletiva auditiva e tons AM
• Específicos:• Verificar o efeito de treinamento• Variar os estímulos auditivos• Verificar melhores detectores e regiões
cerebrais• Verificação do intervalo entre testes
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Experimentos
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ProtocoloMetodologia
Instrução : 1,5 s
Rejeição de Artefatos:
20s
Intervalo sem
estímulo
Calibração: 34s
Teste de atenção : estimulação binaural 10s
Tempo sem estímulo: variação
Intervalo sem
estímulo
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Resultados
• Detector modular
(91,67%)
• Portadoras 0,5k/4k e
1k/4k
• ITR 6,88 bits/min
• Eletrodos - C3, P3, F8,
P4 , O2 e T3, T5, Fp1,
O1, T4, Fp2, C4, P4
Análise de detectores e portadoras distintas
60
65
70
75
80
85
90
Contralateral Modular
Detectores
Ta
xa
de
Ace
rto
(%
)
Etapa em andamento: Verificar as combinações de eletrodos
utilizando diferentes detectores e avaliação do intervalo entre testes e
repetições.
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Seminário
Avaliação e desenvolvimento de detectores
objetivos multivariáveis para implementação de audiômetros portáteis usando FPGA
Aluno: Tiago Zanotelli
Orientador: Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes
Coorientador: Leonardo Bonato Felix
22/09/2017
1
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Motivação
2Fonte: Internet.
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Objetivo Geral
3
Desenvolver e avaliar detectores multivariado para
implementação de um dispositivo portátil usando FPGA (Field
Programmable Gate Array), para estimação online dos limiares
auditivo fisiológico obtido pela ASSR.
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Diagrama Geral do Audiômetro portátil
4
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Sistema de Aquisição de Sinais Biológicos
5
1) Front-End
RHA 2216
2) Conversor A/D
3) dsPIC
Ponte entre o conversor e a
Unidade lógica
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Unidade de Processamento
6
• Receber os dados digitalizados do sistema de aquisição de
sinais biológicos;
• Gerar o sinal sonoro (tom AM).
• Aplicar algoritmos de detecção objetiva.
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Atividade a serem desenvolvida
7
• Detectores: Desenvolvimento de novos detectores
multivariados ( exemplo: ICA, filtro de Kalman).
• Sistema de aquisição de sinais: desenvolvimento da placa,
métodos para redução de ruído.
• Unidade de processamento: implementação de
detectores no processador para aplicação em tempo real,
desenvolvimento de hardware específico para as técnicas
de processamento.
• Audiômetro: estudo do melhor critério de parada do
exame, melhor conjunto de eletrodos, estímulos diferentes.
Contato: [email protected]
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USO DE REDES NEURAIS PARA CLASSIFICACAO DE ATENCAO SELETIVA AUDITIVA
ALUNO: PEDRO SERGIO TORRES FIGUEIREDO SILVA
ORIENTADOR: LEONARDO BONATO FELIX
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INTRODUCAO
•Estimulacoes auditivas podem gerar diversos tipos de ER (Evoked
Response);
•Quando um estimulo auditivo e apresentado a uma taxa elevada,
ocorrendo sobreposicao das respostas, tem-se a ASSR (Auditive
Steady-State Response);
•O efeito da ASA (Auditory Selective Attention) sobre a ASSR vem
sendo o alvo de diversos estudos atualmente;
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INTRODUCAO
•Tecnicas no dominio da frequencia, mapas auto-organizaveis e
maquinas de vetores de suporte sao algumas das técnicas utilizadas
para realizar a classificacao do estado de atencao;
•Metodo utilizando ANNs (Artificial Neural Networks), utilizando PCA
(Principal Components Analysis) e coeficientes autoregressivos para
extracao de caracteristicas;
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METODOLOGIA
•Voluntarios submetidos a estimulacao binaural;
•Coletados dados relativos a ASSR durante os periodos de atencao
aos sons nas orelhas esquerda e direita via EEG;
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METODOLOGIA
•Dados coletados via EEG submetidos a uma extracao de caracteristicas;
• Realizada a PCA dos canais do EEG, sendo selecionadas as PCs com maior variancia;
• Ajuste de modelo autoregressivo para cada PC selecionada;
• Coeficientes AR sao apresentados as entradas de uma ANN;
•ANN treinada e avaliada;
•Mudanca de parametros (nº PCs, nº coefs. AR, janelas sinal e neuronios) e repete-se passos anteriores
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METODOLOGIA
•Medidas de desempenho:
• Taxa de acerto;
• ITR (Information Tranfer Rate);
• Curva de aprendizado
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RESULTADOS ATE O MOMENTO
•Realizadas aproximadamente 140 coletas, resultando em 280
amostras;
•Primeiros testes para encontrar melhor configuracao de PCs, coefs.
AR, janelas de sinal utilizadas e numero de neuronios na camada
oculta da rede;
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RESULTADOS ATE O MOMENTO
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RESULTADOS ATE O MOMENTO
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RESULTADOS ATE O MOMENTO
•Os resultados mostrados foram obtidos atraves de validacao cruzada
k-particoes
•Alteracao do metodo de extracao de carcteristicas ;
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Mestrando: Felipe Antunes
Orientador: Prof. Leonardo Bonato Felix
Audiometria objetiva, online e automática
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Audiometria
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Potenciais Evocados Auditivos no Eletroencefalograma
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Tipos de EstímulosAM – Modulação em Amplitude
FM – Modulação em Frequência
MM – Modulação Mista
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Eletroencefalograma (EEG)
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Tipos de Detectores
Magnitude Quadrática da Coerência
Medida de Componente Síncrona
Teste F global
Teste F local
Informação Mútua
Teste Tcirc
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Resumo
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Obrigado!
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Extensão do Teste F Espectral Global para o caso multivariado com aplicação na detecção objetiva de
respostas no EEG
Moisés do Carmo Gonçalves
1º Encontro de Pesquisa e Pós Graduação do DEL-UFV
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Introdução
Detectores de respostas objetivas;
EEG;
Potencial Evocado (PE);
Relação Sinal Ruído (SNR);
Detectores ORD e MORD;
Teste F Espectral Local e Global;
Expansão do Teste F Espectral Global (TFE)
TFE Global Univariada TFE Global Multivariado
y[k] = r[k] + n[k]
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Objetivos
Obter nova técnica MORD baseada na expansão para o caso multivariado do Teste
F Espectral Global;
Fazer uso das simulações de Monte Carlo para validação da estatística do método
proposto;
Verificar a aplicabilidade da técnica proposta em sinais de EEG sob
fotoestimulação intermitente (FEI);
Realizar comparação estatística com detector univariado e detectores baseados no
teste Beta;
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Resultados Parciais
Figura 1 - Estimativa do Teste F Espectral Global para sinais simulados com M=30
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Resultados Parciais
Figura 2 – Taxa de falso positivo para N=1,2 e 5;
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Resultados Parciais
Figura 3 – Probabilidade de detecção Teórica x Simulada para N=1
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Resultados Parciais
Figura 4 – Probabilidade de detecção em função da SNR com M=16
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Resultados Parciais
Figura 5 – Normalização do Teste F espectral global para N=2 e M=30
Normalização do Teste F Espectral:
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Resultados Parciais
Figura 6 – Taxa de falso positivo e PD para Teste F global x Teste Beta
Normalização do Teste F Espectral:
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Próximos Passos
Aplicar banco de dados de sinais de EEG reais (FEI) nas rotinas;
Testar detector alternativo do teste F Espectral Global bivariado normalizado
(multiplicação);
Realizar comparação estatística da perfomance dos métodos propostos para o
banco de dados de EEG;
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Obrigado!
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Classificacao da Susceptibilidade do Cafe ao Fungo
da Ferrugem
Erick Schultz Soares Araujo Caetano
UFV - Universidade Federal de VicosaUFSJ - Universidade Federal de Sao Joao del-Rei
1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao - DEL-UFV
22 de setembro de 2017
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Motivacao
O Brasil e o maior produtor e exportador de cafe e o segundo
maior consumidor apos os EUA;
Exportacao de cafe na safra 2015/2016 atinge 35,42 milhoes de
sacas;
Dentre as doencas que acometem o cafeeiro, em especial C.
arabica, a ferrugem e a principal delas e tem causado grandes
prejuızos em todas as regioes cafeeiras.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 2 / 11
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Motivacao
As manchas comecam a surgir na face inferior das folhas.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 3 / 11
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Motivacao
O consumidor de cafe cada vez mais esta preocupado em
adquirir produtos que, no seu processo produtivo, promovam o
menor impacto possıvel ao meio ambiente e que respeitem a
qualidade de vida do trabalhador rural;
Programas de melhoramento genetico.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 4 / 11
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Objetivos
Obter uma rede neural artificial que classifique a susceptibilidade
de uma planta de cafe a ferrugem causada pelo fungo Hemileia
vastatrix atraves das imagens de suas folhas;
Utilizar tecnicas computacionais para extracao de caracterısticas
das imagens de folhas de cafe;
Reduzir o tempo de espera para a classificacao.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 5 / 11
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Projeto
Inoculacao de plantas de cafe;
Realizar a coleta diaria das imagens;
Processamento das imagens e extracao de caracterısticas;
Implementacao e testes da Rede Neural Artificial;
Classificar as plantas de acordo com a susceptibilidade ao H.
vastatrix.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 6 / 11
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Inoculacao
Primeiramente faz-se a coleta e inoculacao de discos das folhas
do cafe. Estes sao cultivados em um gerbox;
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 7 / 11
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Coleta de Imagens
As imagens serao coletadas diariamente;
Ambiente controlado com iluminacao constante durante a coleta
das imagens afim de reduzir possıveis disturbios.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 8 / 11
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Processamento de Imagens
Realizando em ambiente MATLAB;
Remocao de fundo;
Extrair um conjunto de caracterısticas (cor e textura).
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 9 / 11
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Classificacao Por Redes Neurais Artificiais
Utiliza neuronios artificiais em rede;
A rede neural fornece a classificacao da susceptibilidade do cafe.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 10 / 11
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Agradecimentos
Aos presentes,
DEL-UFV pelo apoio.
Erick Schultz (UFSJ) 1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao 11 / 11
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Modelagem do Nervo Auditivo para Aplicacao em
Audiometria e Estudos de Atencao
Vinicius Martins Almeida
Orientador: Dr. Leonardo Bonato Felix
Programa de Pos-Graduacao em Engenharia Eletrica - UFSJ/CEFET MGUFSJ - Universidade Federal de Sao Joao del-Rei
CEFET MG - Centro Federal de Educacao Tecnologica de Minas Gerais
1o Encontro de Pesquisa e Pos-Graduacao do DEL-UFV
22 de setembro de 2017
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Introducao
Modelagem do nervo auditivo
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 2 / 8
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Introducao
Figura 1: Fisiologia do ouvido de um gato1.
1Imagem retirada de http://sitiodogato.blogspot.com.br
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 3 / 8
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Metodologia
Modelo Zilany et al., (2009) e Dau (2003)
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 4 / 8
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Resultados Esperados
Figura 3: Resposta ao estımulo.
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 5 / 8
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Resultados Parciais
×10-3
1 2 3 4 5 6
×10-4
-404
Input Stimulus
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
×10-4
0
5
10IHC output
Time (s)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
10
20Synapse Output
Time (s)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
20
40psth
Figura 4: Resultados do modelo AN de Zilany et. all (2009).
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 6 / 8
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Resultados Parciais
Tabela 1: Parametros do modelo
Parametro
CF 10000 Hz
PLA on
Stimulus 25 db SPL
SP Low
Repetition 100
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 7 / 8
![Page 70: Estudo da estimulação AM na otimização de ICC baseada em … · 2017. 9. 21. · Estudo da estimulação AM na otimização de ICC baseada em atenção seletiva auditiva Ana Paula](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022060718/607e9a249cae8010c53424c4/html5/thumbnails/70.jpg)
Agradecimentos
Aos presentes,
CAPES, a Universidade Federal de Sao Joao del-Rei, ao Centro
Federal de Educacao Tecnologica de Minas Gerais e ao NIAS da
Universidade Federal de Vicosa.
Contato:
Almeida, V.M (UFSJ/ NIAS UFV) EPPP-DEL-UFV 8 / 8
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
Quenaz Bezerra SoaresBolsista PIBIC/CNPq
Orientador: Leonardo Bonato Felix
Departamento de Engenharia ElétricaNIAS – Núcleo Interdisciplinar de Análise de Sinais
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE SINAIS PARA
RESPOSTAS EVOCADAS AUDITIVAS
19/09/2017 1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – UFV NÚCLEO INTERDISCIPLINAR DE ANÁLISE DE SINAIS
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
OBJETIVO
• Desenvolver um sistema (Hardware e Software), capaz de realizar aquisição de sinais de eletroencefalograma concomitantemente à apresentação de um estímulo auditivo e detectar a resposta evocada a esse estímulo.
19/09/2017 2
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
TRABALHOS ANTERIORES
19/09/2017 3
SPI UART
Potenciais elétricos do cérebro são
captados por meio de
eletrodos no escalpo.
Amplificador de biopotencial com saída
multiplexada.
Ganho de 200V/V
Filtros passa alta e passa baixa.
Conversor A/D delta sigma de 24 Bits, com quatro
canais simultâneos.
Taxa de amostragem de até 64ksps.
Microcontrolador de 16 bits e 70 Mips.
UART de 921,6 kbps, SPI de 15 Mbps.
Computador pessoal utilizado para armazenar e
processar os dados adquiridos.
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
LIMITAÇÕES
SPI UART
Frequência de amostragem máxima atual do sistema é de 28 kHz, dividida pelo número
de canais em uso.
Filtro FIR do ADC impossibilita o uso
de mais de um canal.Essa limitação pode
ser eliminada reduzindo-se a frequência de amostragem.
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
PROPOSTA
SPI UART
• Substituição do conversor atual pelo modelo ADS127L01, um conversor A/D delta sigma de 24 Bits, de um canal, com taxa de amostragem de até 512 ksps e filtro de baixa latência.
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
PRÓXIMOS PASSOS
• Terminar a implementação do hardware;
• Desenvolver um software capaz de realizar comunicação com o eletroencefalógrafo desenvolvido;
• Implementar a realização de exames audiométricos com o sistema;
• Implementar a realização de testes de atenção seletiva auditiva;
19/09/2017 6
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVQuenaz Bezerra Soares
FIM!
19/09/2017 7
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
João Vítor Rodrigues de VasconcelosUFV / Campus Viçosa – Minas Gerais
Orientador: Leonardo Bonato Felix
Departamento de Engenharia ElétricaNIAS – Núcleo Interdisciplinar de Análise de Sinais
ELETROENCEFALÓGRAFO USANDO O PIC32MZ EF STARTER KIT
18/09/2017 1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA – UFV NÚCLEO INTERDISCIPLINAR DE ANÁLISE DE SINAIS
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
ELTROENCEFALÓGRAFO
18/09/2017 2
Cabeça
Eletrodos
RHA2216
Sinal Multiplexado
ADS127L01
SPI
PIC32MZ
Ethernet
PC
Software MATLAB
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
PIC UTILIZADO
18/09/2017 3
Micro controlador PIC32MZ2048EFH144
Tipo de comunicação USB e Ethernet
Velocidade Máxima de Clock 252MHz
Velocidade da Comunicação SPI
50Mbps
Tensão de Alimentação 2.2V a 3.6V
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
DIFERENÇA ENTRE COMUNICAÇÃO USB E ETHERNET
USB é usado para conectar dispositivos periféricos a um computador.
Ethernet é um protocolo de rede de alta velocidade.
USB é compatível com dispositivos plug and play.
Ethernet você pode ter que instalar os drivers manualmente.
Largura de banda do USB é compartilhada entre todos os dispositivos conectados ao computadorpor portas USB.
Ethernet é geralmente a melhor maneira de se conectar a uma rede local , uma vez que não temque compartilhar recursos com outros dispositivos.
18/09/2017 4
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
DIFERENÇA ENTRE COMUNICAÇÃO USB E ETHERNET
USB 1.0 (12 Mbps) e USB 2.0 (480 Mbps).Apesar do conversor RS232-USB limita a 0,9Mbps
Ethernet suporta três velocidades diferentes.
O mais lento opera a 10 Mbps.
Fast Ethernet opera a 100 Mbps.
O tipo mais rápido é Gigabit Ethernet, que transmite sinais a 1000 Mbps.
18/09/2017 5
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO ETHERNET
18/09/2017 6
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
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1º ENCONTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DEL/UFVJoão Vítor R. Vasconcelos
Obrigado!
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Modular Multilevel Converters for STATCOM
Applications: Advantages and Challenges
Candidate: Allan Fagner CupertinoSupervisors: Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Junior
Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira
Graduate Program in Electrical EngineeringFederal University of Minas Gerais - UFMG
September 22, 2017
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
1 Introduction
2 (Early) Multilevel Converters
3 Modular Multilevel Converters
4 MMC-STATCOM
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Motivation
Power System Scenario
Power quality issues in Medium Voltage Systems;
MV motor drive systems, Arc furnaces;
Current distortion, reactive power, imbalances and voltage flicker;
Massive penetration of renewable energy systems.
STATCOM
STATic synchronous COMpensator;
Power electronic converter;
Reactive Power Compensation;
Negative Sequence Compensation;
Flicker Compensation;
Harmonic Compensation.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Motivation
Power System Scenario
Power quality issues in Medium Voltage Systems;
MV motor drive systems, Arc furnaces;
Current distortion, reactive power, imbalances and voltage flicker;
Massive penetration of renewable energy systems.
STATCOM
STATic synchronous COMpensator;
Power electronic converter;
Reactive Power Compensation;
Negative Sequence Compensation;
Flicker Compensation;
Harmonic Compensation.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Typical STATCOM Application
Source: Negative-Sequence Reactive-Power Control by a PWM STATCOM Based on a Modular Multilevel Cascade Converter
(MMCC-SDBC) M. Hagiwara, R. Maeda and H. Akagi
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
1 Introduction
2 (Early) Multilevel Converters
3 Modular Multilevel Converters
4 MMC-STATCOM
5 / 19
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
High power/ high voltage with standard ratedsemiconductors
Solution 1: Series connection of power semiconductor devices
Complex solution;
Voltage equalization between series devices;
Expensive;
Lower reliability.
Solution 2: Multi-stage transformer topologies
Expensive solution (no standard transformer);
Not efficient;
Transformer: The solution becomes bulky and heavy.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
High power/ high voltage with standard ratedsemiconductors
Solution 1: Series connection of power semiconductor devices
Complex solution;
Voltage equalization between series devices;
Expensive;
Lower reliability.
Solution 2: Multi-stage transformer topologies
Expensive solution (no standard transformer);
Not efficient;
Transformer: The solution becomes bulky and heavy.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Series connection based solution
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Multi-stage transformer based solution
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Why multilevel converters?
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Why multilevel converters?
Advantages
Lower voltage stresses in the power semiconductors;
Lower harmonic content;
Lower filtering requirements;
Lower EMI;
Improved power density;
Reduced common mode voltage;
Lower dV/dt: Smaller stresses in the insulation.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Diode clamped multilevel converter - DCMC
Proposed by Nabae, Takahashi and Akagi in 1981;
Complexity of clamping circuit and voltage balancing;
Thermal unbalance between inner and outer devices;
Complexity of the mechanical design;
Number of levels limited to 5.
C
C
S1
S2
S3
S4
D1
D2
D3
D4
D5
D6
phase A+
_
Vdc o
11 / 19
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Flying capacitor multilevel converter - FCMC
Proposed by Meynard and Foch in 1992;
High expense of flying capacitors at low carrier frequencies;
Complexity of the mechanical design;
Number of levels limited to 5 ;
S1
S2
S3
S4
D1
D2
D3
D4
phase A+
_
Vdc
C
C
Cf
o
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
1 Introduction
2 (Early) Multilevel Converters
3 Modular Multilevel Converters
4 MMC-STATCOM
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
MMC
Concept
Proposed by Professor R. Maquardt, in 2001;
High power/ high voltage with standard rated semiconductors;
Low switching frequency can be employed;
No clamp components are necessary;
Design flexibility;
Redundancy is inherent to the converter structure.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
DSCC-MMC
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Challenges
High number of measurements;
Capacitor voltage balancing;
Circulating current control;
Energy storage requirements;
Modulation strategies.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
1 Introduction
2 (Early) Multilevel Converters
3 Modular Multilevel Converters
4 MMC-STATCOM
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
MMC based STATCOM
Challenges
How to design the converter when unbalanced currents aresynthesized?
How the MMC inherent redundancy can be explored forfault-tolerant operation?
How to control the MMC-STATCOM during unbalanced voltages?
How to reduce the number of measurements and guarantee thereliable operation of the converter?
How to control the converter in order to provide harmoniccompensation?
New concept: Multifunctional Modular Multilevel Converter - M3C.
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Introduction (Early) Multilevel Converters Modular Multilevel Converters MMC-STATCOM
Acknowledgments
19 / 19
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Análise de confiabilidade e vida útil de inversores fotovoltaicos durante
operações multifuncionaisERICK MATHEUS DA SILVEIRA BRITO
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CONFIABILIDADE
2
Fonte: H. Wang and F. Blaabjerg, “Design for Reliability of Power Electronic Systems,” vol. 1, no. 1, 2012.
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INVERSOR FOTOVOLTAICO MONOFÁSICO
3
Fonte: Y. Yang, V. Sularea, and F. Blaabjerg, “Advanced Design Tools for the Reliability of Power Electronics,” pp. 2828–2833, 2015.
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ESTRUTURA INTERNA DO IGBT
4
Fonte: J. Han, M. Ma, K. Chu, X. Zhang, and Z. Lin, “In-situ diagnostics and prognostics of wire bonding faults in IGBT modules of three-level neutral-point-clamped inverters,” 2016 IEEE 8th Int. Power
Electron. Motion Control Conf. IPEMC-ECCE Asia 2016, pp. 3262–3267, 2016
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OPERAÇÕES MULTIFUNCIONAIS
5
• Injeção de potência reativa;
• Compensação de corrente harmônica.
Fonte: A. F. Cupertino, H. A. Pereira, W. U. Costa, and S. R. Silva, “Multifunctional Inverters Applied in Grid-Connected Photovoltaic Systems,” 2014.
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CONSUMO DE VIDA ÚTIL (Lifetime)
6
Fonte: P. D. Reigosa, H. Wang, Y. Yang, and F. Blaabjerg, “Prediction of Bond Wire Fatigue of IGBTs in a PV Inverter under a Long-Term Operation,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 10, pp. 7171–7182,2016.
• Aumento da temperatura dos dispositivos;
• Influência da variação de temperatura para diferentesconstantes de tempo;
• Modelos de predição de vida útil.
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PROPOSTAS DE TRABALHO
7
• Projeto de um sistema de aquisição de dados;
• Estratégias de controle que levem em consideração o desgaste doscomponentes;
• É desejável que os inversores PV reduzam sua vida útil paramelhorar a qualidade da energia na rede?
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8
OBRIGADO!
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MMC: Análise e Comparação entre Métodos de Modulação
RENATA O. DE SOUSA
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Energia Eólica e Solar
2
Fonte: Empresa de Pesquisa Energética – EPE; Estudos do Sistema de Transmissão: Estudo Prospectivo para Escoamento do Potencial Solar das Regiões Norte e Noroeste de Minas Gerais. Junho de 2017.
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Consumo de Energia Elétrica
3
Fonte: Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2016, ano base 2015. Empresa de Pesquisa Energética – EPE. 2016
7,21%
17,19%
7,49%
50,48%
17,63%
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
Norte Nordeste Centro-oeste Sudeste Sul
Percetual de Consumo de Energia
Elétrica por Região do Brasil
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Linhas de Transmissão
4
Fonte: V. P. Menezes. Linhas de transmissão de energia elétrica aspectos técnicos, orçamentários e construtivos. Monografia. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Agosto
de 2015 .
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Conversor Modular MultinívelCaracterísticas relevantes:
▪Possibilidade de chaveamento em baixas frequências,
resultando em uma eficiência acima de 99%;
▪Maior número de níveis, sem a necessidade de dispositivos
em serie;
▪Flexibilidade de projeto, uma vez que a tensão pode ser
aumentada aumentando o número de submódulos;
▪Alta confiabilidade, visto que a redundância é inerente à
estrutura do conversor.
5
Fonte: S. Debnath, J. Qin, B. Bahrani, M. Saeedifard and P. Barbosa, "Operation, Control, and Applications of the Modular
Multilevel Converter: A Review," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 1, pp. 37-53, Jan. 2015.
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PS-PWM - Phase-Shifted Carriers
6
Fonte: H. A. Pereira, A. F. Cupertino, L. S. Xavier, A. Sangwongwanich, L. Mathe, M. Bongiorno and R. Teodorescu, "Capacitor voltage balance performance comparison of MMC-STATCOM using NLC and PS-
PWM strategies during negative sequence current injection," 2016 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'16 ECCE Europe), Karlsruhe, 2016, pp. 1-9.
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NLC - Nearest-Level Control
7
Fonte: H. A. Pereira, A. F. Cupertino, L. S. Xavier, A. Sangwongwanich, L. Mathe, M. Bongiorno and R. Teodorescu, "Capacitor voltage balance
performance comparison of MMC-STATCOM using NLC and PS-PWM strategies during negative sequence current injection," 2016 18th European
Conference on Power Electronics and Applications (EPE'16 ECCE Europe), Karlsruhe, 2016, pp. 1-9.
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DesafiosDeseja-se determinar:
▪ Os pontos em que cada técnica é superior a outra;
▪A técnica que alcança menores frequências de chaveamento atendendo os padrões da rede;
▪A técnica que apresenta menor complexidade de implementação.
8
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Duvidas?!?
Obrigada!Renata Ol ive i ra de Sousa
Emai l : renatasousah@gmai l .com
9
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MÉTODOS DE DETECÇÃO DE HARMÔNICOS PARA INVERSORES
MULTIFUNCIONAIS LARA ANA RODARTE RIOS
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Global Solar Market
2
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Inversor Fotovoltaico
3
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Inversores Multifuncionais
4
Consiste em agregar ao algoritmo de controle do inversor a capacidade de compensar reativos e trabalhar como filtro ativo de potência (FAP), compensando assim os harmônicos da carga. Permite que um sistema fotovoltaico melhore os índices de qualidade de energia de uma determinada instalação.
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Distorções Harmônicas
5
As distorções harmônicas são fenômenos associados a deformações nas formas de onda das tensões e correntes em relação à onda senoidal da frequência fundamental. (PRODIST Módulo 8)
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Objetivo
Estudar e comparar métodos de detecção de harmônicos, de forma a implementar no inversor multifuncional aquele apresentar melhores índices.
6
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Métodos de detecção – Domínio da Frequência
oDiscrete Fourier Transform
oFast Fourier Transform
oInterative Discrete Fourier Transform
7
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Métodos de detecção – Domínio do Tempo
8
oSynchronous Fu da e tal D F a e
o“y ch o ous I di idual Ha o ic D F a e
oInstantaneous Po e P Theo y
oGeneralized Integrators - SOGI - PLL
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Técnicas de discretização aplicadas a conversores fotovoltaicos
RODRIGO BARROS
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Métodos de Discretização
2
Alguns métodos usados:
� ZOH (Zero Order Hold)
� Forward Euler
� Backward Euler
� Tustin
� Tustin com Prewarping
Figura 1: Passagem de s para z
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Inversores Multifuncionais
3
Figura 3 : Inversor Fotovoltaico da PHBFigura 2: Curva de Operação de um Inversor
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Cargas não lineares
4
Figura 4: Exemplos de Cargas não Lineares Figura 5: Efeitos de Harmônicos na Rede
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Detecção de Harmônicos: SOGI-PLL
5
Figura 6: Estruturas de Detecção : SOGI-PLL
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Métodos de Detecção de Harmônicos
6
Discretization Methods Nomenclature
Forward Euler & Forward EulerFF
�������� ��� & �������� ���BB
Forward- �������� Euler & Forward- �������� EulerFB
Tustin & TustinTT
Tustin with Prewarping & Tustin with PrewarpingTP
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Discretização da Estrutura de Detecção
7
Figura 7: Performance FB Figura 8: Performance TT Figura 9: Performance TP
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Resultados e Discussões
8
� Resultados experimentais e de simulação estão sendo desenvolvidos.
� Fatores como velocidade de processamento e simplicidade de implementaçao devem serconsiderados.
� A escolha do melhor método garante maior eficiência no processo de compensaçãoharmônica.
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Conversor Modular Multinível Aplicado ao Acionamento do Motor
de InduçãoPAULO R. M. JÚNIOR
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Motores Elétricos
▪Atualmente os motores elétricos são responsáveis por quase 65% de toda energia elétrica consumida no mundo.
▪90% destes motores são de indução do tipo gaiola de esquilo.
▪Diversas aplicações em uma vasta escala de potência, desde laminadores e guindastes da ordem de MW’saté pequenas bombas e compressores de frações de CV.
2
P. Pecinka, S. Kocman, P. Orsag and J. Otypka, "Solutions to increase the efficiency of induction motors," 2017 18th
International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE), Kouty nad Desnou, 2017, pp. 1-6.
Motor de 5 MW utilizado em propulsão de navios.
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Problemas no acionamento do MI
▪Alta frequência de chaveamento.
▪Alta dv/dt, o que pode prejudicar as bobinas do motor.
▪Altas perdas de chaveamento, o que leva a uma queda na eficiência.
▪Geração de interferência eletromagnética.
▪A alta velocidade de comutação causa ondulações indesejadas no torque do motor.
▪Alta THD, em que os harmônicos causam perdas térmicas significativas.
3
A. Antonopoulos, L. Ängquist, S. Norrga, K. Ilves, L. Harnefors and H. P. Nee, "Modular Multilevel Converter AC Motor DrivesWith Constant Torque From Zero to Nominal Speed," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 3, pp. 1982-1993, May-June 2014.
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Conversor Modular Multinível
▪Utilizado em grandes escalas de potência.
▪Não necessita do uso de transformador.
▪Componentes com valores nominais mais baixos.
▪Quanto maior o numero de submódulos maiores níveis de tensão, e consequentemente uma baixa THD.
▪Design do sistema é flexível.
▪Baixa frequência de chaveamento.
4
A. Antonopoulos, L. Ängquist, S. Norrga, K. Ilves, L. Harnefors and H. P. Nee, "Modular Multilevel Converter AC Motor DrivesWith Constant Torque From Zero to Nominal Speed," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 3, pp. 1982-1993, May-June 2014.
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Conversor Modular Multinível▪Não é necessário o uso de filtros.
▪Possível análise de redundância e configuração back-to-back.
5
Y. S. Kumar and P. G., Medium-Voltage Vector Control Induction Motor Drive at Zero Frequency Using Modular Medium-Voltage Vector Control Induction Motor Drive at Zero Frequency Using Modular Multilevel Converter, IEEE Trans. Ind.
Electron., vol. 46, no. July, 2017.
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DesafiosDeseja-se determinar:
▪Determinar e implementar a topologia de MMC adequada para cada tipo de carga.
▪Utilizar estratégias para otimizar o acionamento do motor.
▪Controle transitório e de regime permanente do motor.
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OBRIGADO!
7
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Painel Solar Artificial para Teste de
Inversores Fotovoltaicos
Wesley Venancio Ribeiro
Viçosa, 2017
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INTRODUÇÃO
� O Sistema Fotovoltaico;
� Certificação de Inversores;
� Portaria n° 004, de 4 dejaneiro de 2011, modificadapela Portaria n°357, de 01 deagosto de 2014.
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OBJETIVO
� Propor um modelo de emulador de arranjo fotovoltaico;
� Aumentar sua faixa de testes;
� Redução no ripple de corrente;
� A topologia proposta é projetada para testes de inversoresmonofásicos e trifásicos com potência de 10 kW.
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TOPOLOGIA PROPOSTA
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� Problemas:- Variação da capacitância do inversor sob teste;- Existência de um elevado ripple de corrente na saída do
simulador.
� Solução Proposta:- Inserção de um filtro passivo na saída do emulador .
DESAFIOS DA PESQUISA
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ESTUDO DE CASOS
� Dois estudos de casos são analizados para validar aproposta:
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� Tensão de saída do emulador
� Potência de saída do emulador
RESULTADOS
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� Tensão de saída do emulador
� Potência de saída do emulador
RESULTADOS
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CONCLUSÃO
� Vantagens operacionais capazes de emular as características damatriz fotovoltaica;
� Redução considerável no ripple da corrente de saída emulador;
�Capacidade do inversor para rastrear o ponto de potência máximado emulador com oscilações menores.
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Estratégias de redundância para análise de confiabilidade aplicadas a conversores
modulares multiníveis (MMC)JOÃO VICTOR MATOS FARIAS
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Confiabilidade
2
Fonte: http://www.acendebrasil.com.br/media/estudos/2014_WhitePaperAcendeBrasil_14_Qualidade_Fornecimento_Energia_Rev_0.pdf
• ADEQUABILIDADE: Capacidade do sistema em assegurar um equilíbrio entre oferta e demanda.
• SEGURANÇA: Robustez do sistema para suporte de ocorrências.
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Confiabilidade
3
Fonte: SEL 5749 - Qualidade da energia elétrica. Universidade de São Paulo – USP
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
Equip.
Eletrônicos
Petróleo Vestuário Estatais
Custo (USS) para diferente setores
com interrupções de até 1 minuto
Fonte: Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL.
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Conversores Modulares Multiníveis (MMC)
4
• Topologia de conversor multinível com alto índice de eficiência.
• Aplicações como: sistemas HVDC, acionamentos elétricos, STATCOMs.
• Tolerância a falhas é inerente à topologia MMC.
Fonte: J. V. Farias, A. F. Cupertino, H. Pereira, S. Seleme and R. Teodorescu, "On the Redundancy Strategies of Modular Multilevel Converters," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. PP, no. 99, pp. 1-
1. doi: 10.1109/TPWRD.2017.2713394
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Conversores Modulares Multiníveis (MMC)
5
• Confiabilidade associada ao conceito de redundância.
• Fator de redundância comumente utilizado em torno de 10%.
• 4 principais estratégias comparadas em termos de: custo, perdas, complexidade do controle, dinâmicas de corrente e tensão.
Fonte: J. V. Farias, A. F. Cupertino, H. Pereira, S. Seleme and R. Teodorescu, "On the Redundancy Strategies of Modular Multilevel Converters," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. PP, no. 99, pp. 1-
1. doi: 10.1109/TPWRD.2017.2713394
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Desafios futuros
6
• Aplicação das estratégias de redundância a diferentes topologias de MMC.
• Análise de confiabilidade para sistemas HVDC e acionamentos elétricos.
• Estudo de novas técnicas de redundância aplicadas a MMC.
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7
OBRIGADO!
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APLICATIVO ANDROID PARA DIMENSIONAMENTO DE
SISTEMA FOTOVOLTAICO
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APP
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GRID - TIEGRID - TIE
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ORÇAMENTO
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