Ricardo Quadros Machado.

A presente proposta contempla o projeto e a construção de um veículo urbano leve híbrido-flex
de topologia série constituído de propulsão, chassis e carroceria denominado VHF-Urbano. O
foco principal deste projeto é o desenvolvimento do sistema de propulsão, constituído de: um
subsistema de geração de energia (com motor a combustão flex otimizado para etanol), um
subsistema de armazenamento de energia (com um pack de bateria íon-lítio e um conversor
corrente contínua-corrente contínua (CC-CC)), um subsistema de tração (com 2 motores elétricos
de fluxo axial instalados nas rodas traseiras) e um sistema de gerenciamento de energia para o
veículo. O VHF-Urbano é baseado no projeto de um chassis já existente concebido para atender às normas de impacto com peso estimado em 450 kg e previsão para suportar até 2 passageiros com uma carga suplementar de 50 kg. O maior desafio da presente proposta é desenvolver um veículo de alta eficiência energética e com um baixo custo de produção. A equipe técnica é formada por professores pesquisadores da EESC/USP, EPUSP/USP, IEE/USP, IPT, UNB, UFABC, IBEPE/UFSC, UFTPR e U.PORTO, Portugal.

Projetos de pesquisa e desenvolvimento que investiguem estruturas que possibilitem a integração de fontes alternativas de energia estão sendo incentivados por órgãos como a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações ? MCTIC com a intenção de promover soluções para os problemas atuais de fornecimento de energia no Brasil. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa tem como finalidade o desenvolvimento de uma plataforma experimental de uma microrrede, a qual permitirá a análise e controle de fontes alternativas e armazenadores de energia quando conectados à rede de distribuição. De forma geral, a plataforma experimental de uma microrrede permitirá estudar a oferta e demanda de energia, bem como a gestão da rede e a eficiência energética da microrrede. De forma específica, este projeto visa desenvolver uma estratégia de controle do fluxo de potência entre as fontes alternativas, armazenadores e rede de distribuição, de modo que os limites operativos tanto da microrrede quanto da rede de distribuição sejam respeitados. Por consequência, o diferencial desse projeto concentra-se em aperfeiçoar a operação da microrrede, buscando maximizar a vida útil de fontes alternativa e armazenadores, bem como maximizar a qualidade de energia e proteção da rede de distribuição, através de uma estratégia de controle que associe todos os conversores e inversores da microrrede. Além disso, outro diferencial reside no desenvolvimento e construção dos conversores empregados para processar a energia das fontes alternativas e armazenadores, o que contribuirá para o desenvolvimento de tecnologia nacional. A busca por soluções neste contexto, atualmente é o estado-da-arte nesse assunto. Desta forma, os resultados obtidos a partir da plataforma experimental serão utilizados para a análise de cenários, por exemplo, transitórios de carga, contingências do tipo ilhamento, afundamentos e elevações de tensão e variações de frequência, permitindo o desenvolvimento de uma plataforma que atenda às necessidades particulares encontradas na rede da distribuidora, fontes alternativas e armazenadores. Por fim, ao final da execução do projeto, é esperado que os resultados obtidos forneçam subsídios às concessionárias de energia elétrica, aos fabricantes e pesquisadores da área, como também, os procedimentos práticos a serem adotados para minimizar o custo da operação

Na presente proposta, descrevemos o uso de abordagens baseadas em medições para uma importante área ampla de engenharia de controle e para duas áreas de aplicação importantes. A engenharia de controle é o controle robusto e as áreas de aplicação são os métodos de busca de potência máxima de fotovoltaica (PV) arrays eo projeto de droop estratégias de controle para microgrids. A robustez é importante em sistemas de controle em malha fechada pois devem funcionar apesar de perturbações nos parâmetros da planta. Nesta proposta, descrevemos uma abordagem para projetar controladores robustos com base em medidas de resposta em frequência Os resultados preliminares mostram como projetos clássicos baseados em margem de estabilidade podem ser atualizados para uma abordagem assistida por computador mostrando projetos realizáveis através da determinação analítica de superfícies de projeto que qualitativa e quantitativamente exibem compromissos de projeto. O projeto de painéis fotovoltaicos apresenta um problema prático importante onde a determinação automática da potência máxima é desejada sob diferentes condições ambientais. O desafio técnico torna-se mais difícil pelo fato de que as células PV possuem características V-I não-lineares que se alteram com a incidência solar. Propomos uma abordagem baseada em equivalentes de Thévenin pontuais do painel fotovoltaica não linear que podem ser determinados a partir de medições. Esta abordagem pode levar a um algoritmo baseado na medição em tempo real para extrair a potência máxima dos painéis PV. O projeto de estratégias de controle de droop para o compartilhamento de power em microgrids apresenta vários desafios como a mudança na rede de distribuição de acordo com a ocorrência de eventos como conexão/desconexão da rede e fontes. Apresentamos uma proposta para o problema compartilhamento de potência com base em medições. Propomos desenvolver estas duas abordagens de projeto, que serão avaliadas em uma bancada experimental.

Projeto que visa o estudo do uso de armazenamento de energia elétrica (baterias) de grande porte como auxílio à operação e melhoria de qualidade de energia em sistemas de distribuição de energia elétrica - Projeto de pesquisa estratégico da ANEEL

A Geração Distribuída decorrente do uso de fontes alternativas está sendo incentivada pelo governo federal por meio de órgãos como a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e Ministério de Minas e Energia com a finalidade de promover soluções para os problemas relacionados ao fornecimento de energia no Brasil. Ao mesmo tempo, a crescente preocupação em relação ao impacto ambiental através da utilização de combustíveis fósseis para a geração de energia elétrica é um fator que impulsiona a utilização dessas novas soluções. Consequentemente, a utilização dessas fontes, principalmente as que produzem energia na forma contínua e valem-se do uso de conversores eletrônicos para poderem ser conectadas à rede de distribuição, estão sendo alvo de intensas pesquisas tanto no âmbito acadêmico quanto no setor industrial. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa visa à complementação de plataformas de geração distribuída com conversores CC/CC e CC/CA para células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), o gerenciamento da energia produzida por um sistema com integração CC a partir de painéis fotovoltaicos, geradores eólicos de pequeno porte, baterias e ultracapacitores para a injeção do excedente na rede de distribuição e o controle e operação de um conversor multinível em cascata que mantém fluxo de potência constante junto à rede e utiliza armazenadores de energia (baterias e/ou ultracapacitores) e painéis fotovoltaicos (operando no ponto de máxima potência) como fonte primária. Os conversores, desta proposta, devem operar em um micro grid buscando máxima capacidade de produção de energia, máxima eficiência, compensação local de desequilíbrios e distorções bem como, capacidade de identificação de ilhamento. Além disso, toda a sistemática de controle visa à redução do custo da produção de energia, juntamente com a minimização da degradação e aumento da vida útil das fontes. Ao final da execução do projeto, espera-se que os resultados obtidos forneçam subsídios técnicos da operação de micro redes às concessionárias de energia elétrica e aos pesquisadores das áreas de geração distribuída, eletrônica de potência, processamento de energia, etc. É também de interesse desse projeto, a transferência de tecnologia na forma de parcerias público/privada (universidade/empresa), formação de alunos de graduação e pós-graduação como, também, a publicação dos resultados da pesquisa em revistas e jornais especializados nos quais essa proposta se insere.

Projeto MEC/MCTI/CAPES/CNPq/FAPs n° 71/2013 - Pesquisador Visitante Especial. 
A Geração Distribuída decorrente do uso de fontes alternativas está sendo incentivada pelo governo federal por meio de órgãos como a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e Ministério de Minas e Energia com a finalidade de promover soluções para os problemas atuais de fornecimento de energia no Brasil. Ao mesmo tempo, a crescente preocupação em relação ao impacto ambiental através da utilização de combustíveis fósseis para a geração de energia elétrica é um fator que impulsiona a utilização dessas novas soluções. Consequentemente, a utilização dessas fontes, principalmente as que produzem energia na forma contínua e valem-se do uso de conversores eletrônicos para poderem ser conectadas à rede de distribuição, estão sendo alvo de intensas pesquisas tanto no âmbito acadêmico quanto no setor industrial. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa visa à complementação de uma plataforma de geração distribuída com conversores CC/CC e CC/CA para células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), o gerenciamento da energia produzida por um sistema com integração CC a partir de painéis fotovoltaicos, geradores eólicos de pequeno porte, baterias e ultracapacitores para a injeção do excedente na rede de distribuição e o controle e operação de um conversor multinível em cascata que mantém fluxo de potência constante junto à rede e utiliza armazenadores de energia (baterias e/ou ultracapacitores) e painéis fotovoltaicos (operando no ponto de máxima potência) como fonte primária. Os conversores, da presente proposta, devem operar em um microgrid buscando máxima capacidade de produção de energia, máxima eficiência, compensação local de desequilíbrios e distorções bem como, capacidade de identificação de ilhamento. Além disso, toda a sistemática de controle visa à redução do custo da produção de energia, juntamente com a minimização da degradação e aumento da vida útil das fontes. Ao final da execução do projeto, espera-se que os resultados obtidos forneçam subsídios técnicos da operação de micro redes às concessionárias de energia elétrica e aos pesquisadores das áreas de geração distribuída, eletrônica de potência, processamento de energia, etc. É também de interesse desse projeto, a formação de mestres e doutores como também a publicação dos resultados da pesquisa em revistas e jornais especializados nos quais essa proposta se insere.

O presente projeto de pesquisa envolve o desenvolvimento de temas em controle e suas aplicações. Divide-se em três partes. A primeira parte é continuação da pesquisa em andamento para a formulação de modelos de otimização dinâmicos para o problema de planejamento da aplicação seletiva em um horizonte de tempo finito tendo como restrição a dinâmica da produção de sementes e a dinâmica da pressão seletiva decorrente do efeito do herbicida. A segunda parte trata do desenvolvimento de estratégias de análise e controle para sistemas de pulverização de herbicidas usando tecnologia de injeção-continuação da pesquisa em andamento- e para microrredes de energia. Finalmente, a terceira parte contempla o desenvolvimento de pesquisa no tema análise e projeto para sistemas chaveados. Contempla o estudo da solução de sistemas chaveados sob uma particular lei de chaveamento estabilizante e a extensão do princípio de invariância para sistemas chaveados Takagi-Sugeno (TS).

mportant challenging problem in modern engineering is the development of effective ways to deal with large scale, high order and complex systems. The classical approach to the engineering of complex systemshas been model based, namely that models of increasing complexity and high dynamic order are produced as a first step in the analysis, synthesis and design cycle. This trend has been spurred by advances in computer technology which promised fast computation and design optimization of complex systems. However in many fields including Circuits, Control and Power Systems the high order and complexity of models are the main bottlenecks to progress in efficient design, decision making under uncertainty, multiobjective design,fault-tolerant control and system monitoring. In this proposal we describe a radically new and different approach to complex systems which can short circuit the modeling and identification of the "plant", that is, the fixed part of the system, and directly proceed to design of the "controller", that is, the variable part, or that which is to be designed. The basic idea is to develop an approach wherein system measurements are directly processed strategically to extract the design parameters, rather than the current approach of first producing an identified complex model which is then analyzed to produce the design. Our proposal describes the potential generalizations of these fundamental results and their exploitation in direct measurement or data-based design. Applications of this new approach to several areas are also briefly described and proposed for research: genomics, smart grid, adaptive control and circuits,hydraulic and gas networks, security monitoring and cyber security.

Este projeto tem por objetivo investigar os efeitos de um grupo motor-gerador (GMG) a biodiesel quando opera conectado à rede de distribuição e propor uma estratégia de controle para o fluxo de potência (ativa/torque e reativa) e para a amplitude da tensão terminal e freqüência do GMG. Será investigada, também, a limitação do uso de controle monovariável baseado em uma malha que regula a potência ativa produzida pelo gerador e outra, que regula a excitação do GMG. A operação interligada utilizará um alimentador padrão IEEE-1547 e um set-up experimental que será conectado à rede trifásica do Laboratório de Fontes Alternativas e Processamento de Energia (LAFAPE). Para avaliar o desempenho do sistema de controle do GMG, o mesmo será submetido a condições adversas de carregamento (cargas não-lineares, desequilibradas, etc.) e de combustível (diesel ou biodiesel) além da operação sob contingência (isolada da rede de distribuição). Espera-se com este projeto contribuir para o desenvolvimento tecnológico e a formação de mestres e doutores para o desenvolvimento de pesquisas avançadas na área de controle e processamento de energia com fontes alternativas, uma vez que, soluções para a produção de energia a partir de fontes alternativas têm sido foco de investimento e discussões por parte de governos e universidades.

O interesse na investigação de estruturas que possibilitem a integração de fontes alternativas de energia como forma de minimizar os efeitos da crise energética tem sido incentivada por órgãos reguladores e pelo Ministério de Minas e Energia. Em vista disso, este projeto de pesquisa busca meios que possibilitem a produção de energia elétrica de alta qualidade utilizando sistemas de geração distribuída (GD) conectados à rede de distribuição. Como energia primária pretende-se focar em fontes alternativas de energia que utilizam células de combustível, painéis fotovoltaicos e armazenadores de energias (baterias e super capacitores). Devido à característica de tais fontes, é imprescindível o uso de dois conjuntos de conversores, um DC-DC com característica elevador de tensão e outro, DC-AC que atuará como interface entre a rede da concessionária de energia e a geração distribuída. Esse último deverá controlar o fluxo de energia entre a rede da concessionária e a geração distribuída através da imposição de tensão ou pela imposição de corrente. O efeito da conexão de sistemas de geração distribuída em redes de distribuição poderá trazer efeitos mais prejudicais do que benéfico caso estudos prévios não sejam realizados de forma a evitar problemas de instabilidade e situações de contingência. Na ocorrência dessas situações, o sistema de geração distribuída deverá detectá-la e isolar-se evitando assim, suprir demandas de energia superiores a sua capacidade de geração. Dessa forma, toda essa análise dará subsídios tanto as concessionárias de energia elétrica quanto aos produtores e auto-produtores de energia para a conexão sistemas de geração distribuída em redes de distribuição como também, os procedimentos necessários a serem adotados por eles quando o sistema de distribuição estiver sob contingência (ilhamento).

O projeto tem como objetivos o desenvolvimento de métodos, algorítmos e ferramental para análise completa da influência de autoprodutores e produtores independentes ligados às redes da CEEE (Companhia Estadual de Energia Elétrica) sobre as principais características operacionais de seu sistema de distribuição. A análise proposta inclui a avaliação quantitativa das alterações nas perdas de potência e energia, regime de tensão, características de confiabilidade e carregamento dos diversos elementos do sistema. A estimação da influência deve ocorrer através do desenvolvimento e utilização de um ferramental que permita a análise de sistemas de distribuição.

O projeto tem como objetivo estudar os efeitos de conversores de potência quando conectados aos terminais de uma célula a combustível. Tais efeitos podem causar danos irreparáveis às células a combustível diminuindo sua vida útil.