Atuação (Área e Linhas de Pesquisa)
Conceito CAPES
Mestrado em Engenharia Elétrica – Conceito 3
Área de concentração: Sistemas de Energia
Duas linhas de pesquisa dão suporte a esta área de concentração: i) Processamento Eletrônico de Energia, ii) Sistemas de Decisão Baseados em Computação Flexível. Embora as linhas de pesquisa pareçam ser muito distintas, elas interagem e se complementam, pois uma trata do processamento eletrônico de energia para as mais diversas aplicações, incluindo energias renováveis, sistemas de transmissão e de distribuição, acionamentos de máquinas elétricas, entre outros. A segunda linha de pesquisa trata do uso de técnicas de computação flexíveis, também conhecidas como técnicas de inteligência artificial, para sistemas de suporte a tomada de decisão, principalmente decisões relacionadas, mas não exclusivas, ao processamento eletrônico de energia.
Linhas de Pesquisa
1) Processamento Eletrônico de Energia:
Sistemas de energia envolvem diversas áreas da engenharia elétrica, entre elas: geração/produção/conversão, processamento, monitoramento, controle, e sistemas de tomada de decisão. A geração/produção/conversão de energia envolve fontes primárias de energia, renováveis ou não, técnicas e tecnologias envolvidas. Por sua vez, o processamento, no caso processamento de energia, trata principalmente da manipulação e adequação dos parâmetros da energia elétrica (tensão, corrente, frequência e fase) para seu uso eficiente. Tal processamento é predominantemente baseado em eletrônica de potência. O monitoramento e o controle endereçam os algoritmos (flexíveis ou rígidos) e a eletrônica (analógica e digital, embarcada ou não), necessários para a geração/produção/conversão e o processamento da energia. Finalmente, os sistemas de tomadas de decisão em sistemas de energia abordam planejamento, manutenção e gestão e desta forma, se baseiam em modelagem de dados e do conhecimento. Esta linha de pesquisa tem como foco central as aplicações resultantes da área tecnológica de eletrônica de potência, ciência com aplicações mais amplas e diversificadas da engenharia elétrica e chave para o desenvolvimento sustentável dentro dos novos paradigmas tecnológicos e ambientais. Dentro da eletrônica de potência, os acionamentos eletrônicos, os controles de sistemas automatizados e os conversores para utilização em sistemas de energia alternativa e renovável são as aplicações já consolidadas de parte do corpo docente vinculado a esta proposta e de grande importância regional. A demanda pelo suprimento de energia na região do Pantanal, que precisa ser disponibilizada em locais de difícil acesso e com baixo impacto ambiental, é uma das razões para o destaque das fontes renováveis e alternativas de energia, fundamental para aumentar a capacidade de geração de energia aliada a busca por redução das emissões de gás carbônico buscando redução de impacto ambiental. Além disto, a abundante irradiação solar na região e o custo elevado da energia elétrica acima da média nacional tem estimulado a geração distribuída conectada à rede elétrica. Neste contexto, as aplicações de eletrônica de potência, com foco na área de processamento eletrônico de energia, que estão incluídas nesta linha de pesquisa estão a integração de múltiplas fontes de energia no sistema elétrico, atendendo as normas de conexão, de anti-ilhamento, de sincronização e de maximização da produção de energia; isto com o uso de conversores eletrônicos de potência para atender ao controle do fluxo de energia em níveis e qualidade desejadas, que possam atender não somente sistemas conectados mas também ilhados (alimentação de cargas prioritárias). A cogeração de energia elétrica em processos industriais para redução do consumo e aumento da viabilidade dos processos, além da utilização desta energia tanto em média como em baixa tensão vislumbrado a diversificação da matriz energética do estado também é essencial para o desenvolvimento da região bem como a aplicação de fontes alternativas para o abastecimento de energia elétrica em processos agrícolas, irrigação, abastecimento de água ou refrigeração. Um tópico de interesse especial está nas redes inteligentes, as denominadas smart-grids, que utilizam conversores eletrônicos de potência de forma interativa, e a interação das redes com veículos elétricos/híbridos ou demais fontes, cargas e armazenadores de energia, caracterizando contribuições para o futuro uso e disseminação das redes inteligentes. Para se obter sistemas de alta eficiência, de alta confiabilidade, de baixo peso e custos, com vida útil média elevada além de segurança operacional, os conversores eletrônicos de potência demandarão estudos e desenvolvimentos de algoritmos, métodos e sistemas de controle específicos capazes de serem integrados a processadores digitais de sinais, como DSPs e FPGAs, para prover adequada flexibilidade para a concepção das lógicas de controle. Por outro lado, o acionamento eletrônico de sistemas merece destaque especial, com os conversores para o acionamento de máquinas, com drives adequados para a melhoria de desempenho, reduzindo o consumo e melhorando a autonomia e o desempenho em veículos elétricos, híbridos ou autônomos, que devem estar vinculados às futuras redes inteligentes. Finalmente, mas não menos importante, estão os sistemas de processamento eletrônico e eficiente para sistemas de iluminação fluorescente e a LED a fim de maximizar a economia de energia; sistemas estes que podem evoluir com comandos em redes sem fio, tais como bluetooth e wi-fi e gerenciamento local e remoto, tanto para conversores únicos.
2) Sistemas de Decisão Baseados em Computação Flexível:
A modelagem de dados utilizando ferramentas de computação flexível é fundamental nas diversas áreas envolvidas em sistemas de energia. Tais modelos são utilizados para monitoramento dos sistemas de segurança, para o controle e operação eficiente e para a tomada de decisão relativa à gestão de tais sistemas (manutenção, comercialização, etc.). Esta linha de pesquisa envolve, entre outros tópicos, a aplicação de modelos de decisão baseados em dados através de ferramentas estatísticas paramétricas e não-paramétricas, de modelos auto-associativos e de análises multivariadas a fim de, aperfeiçoar o sensoriamento, permitir diagnósticos, prognósticos e aumentar precisão, exatidão ou tolerância a falta. Entre as diferentes técnicas de computação flexível estão: regressões ponderadas localmente, regressões kernel, algoritmos genéticos, evolução diferencial, conjuntos aproximados (rough sets), conjuntos nebulosos (fuzzy sets), análise de componentes principais e técnicas estatísticas no domínio do tempo e da frequência. Projetos e trabalhos nesta linha de pesquisa envolvem a aplicação destas técnicas em controle não convencional, diagnóstico, prognóstico, predição, sistemas de apoio a tomada de decisão, entre outros. De maneira mais específica, entre os diversos problemas a serem estudados nesta linha de pesquisa, estão: – Sistemas inteligentes de diagnósticos de equipamentos e processos para indústrias de energia elétrica, petróleo e gás, agroindústria, entre outros; – Sistemas de prognóstico para gestão/manutenção; – Modelagem de dados para tomada de decisão no setor elétrico (gestão de contratos, combate a perdas comerciais e recomposição de sistemas de distribuição); – Ampliação da capacidade de geração em sistemas de energia a partir de modelos e ferramentas de otimização; – Tomada de decisão no gerenciamento ótimo de energia em sistemas híbridos isolados (micro-redes); – Desenvolvimento e aplicação de controladores não convencionais para sistemas e processos.