Relatorio-Ano-3

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PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
1 
 
 
 
 
Projeto Temático 
 
 
Pesquisas Interdisciplinares em Redes Inteligentes de Energia Elétrica 
 
 
 
 
Processo 2016/08645 
 
 
 
 
Relatório Científico Ano 3 (julho de 2019 a junho de 2020) 
 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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Relatório Científico Ano 3 (julho de 2019 a junho de 2020) 
 
Pesquisador Responsável: Prof. Dr. José Antenor Pomilio DSE/FEEC/UNICAMP 
Pesquisadores Principais: Prof. Dr. Christiano Lyra Filho DSE/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Ernesto Ruppert Filho DSE/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Fernando Pinhabel Marafão ICTS/UNESP 
 Prof. Dr. João Bosco Ribeiro do Val DSE/FEEC/UNICAMP 
Pesquisadores Associados: Prof. Dr. Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho CECS/UFABC 
 Prof. Dr. Christian Esteve Rothenberg DCA/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Daniel Dotta DSE/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Eduardo Paciência Godoy ICTS/UNESP 
 Prof. Dr. Flávio Alessandro Serrão Gonçalves ICTS/UNESP 
 Prof. Dr. Helmo Kelis Morales Paredes ICTS/UNESP 
Dr. Hildo Guillardi Jr. CEPETRO/UNICAMP 
Dr. João Inácio Y. Ota FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Leonardo de Souza Mendes DECOM/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Luiz Carlos Pereira da Silva DSE/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Marcelo Gradella Villalva DSE/FEEC/UNICAMP 
 Prof. Dr. Paulo Augusto Valente Ferreira DSE/FEEC/UNICAMP 
Prof. Dr. Tárcio André dos Santos Barros FEM/UNICAMP 
 Prof. Dr. Walmir de Freitas Filho DSE/FEEC/UNICAMP 
 
Pesquisadores de post-doc: Dr. Ricardo Torquato Borges 
 
Equipe Ano 3: 
Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação 
Universidade Estadual de Campinas 
Joel Filipe Guerreiro – estudante de doutorado 
Eliabe Duarte Queirós – estudante de doutorado 
Vinicius Carnelossi da Cunha – estudante de doutorado 
Ellen Marianne Bernal Cavalheiro – estudante de doutorado 
Tiago Henrique de Abreu Mateus – estudante de doutorado 
Orlem Lima dos Santos – estudante de mestrado 
Caio dos Santos – estudante de doutorado 
Mateus Pinheiro Dias – estudante de mestrado 
Tiago Henrique de Abreu Mateus – estudante de doutorado 
Pedro José dos Santos Neto – estudante de doutorado 
Victor Cordeiro de Arruda – estudante de graduação (bolsista IC) 
João Guilherme Santos – estudante de graduação (bolsista IC) 
Lucas Seiji K. Iijima - estudante de graduação (bolsista IC) 
Adriany Araujo Rodrigues 
Dante Inga Narvaez – estudante de doutorado 
Gilson Mario Vieira Machado 
Guiherme Cerbatto Schmitt Prym 
Henrique Frank 
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PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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Hugo Soeiro Moreira 
João Lucas De Souza Silva 
Karen Barbosa De Melo 
Lucas Lugnani Fernandes 
Marcos Vinicios Gomes Dos Reis 
Rafael Tavares Motta 
Tatiane Silva Costa 
 
 
Grupo de Automação e Sistemas Integráveis - Gasi 
Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba 
Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” - UNESP 
Jose de Arimatéia Olímpio Filho – estudante de doutorado 
Augusto Matheus dos Santos Alonso – estudante de doutorado 
Bruno Aguilar da Cunha - estudante de doutorado 
Caíque Vendemiatti - estudante de mestrado 
Lucas Nunes Monteiro - estudante de mestrado 
Leonardo Carlos Afonso, mestrando 
Felipe Leite Paes, doutorando 
Fernando Deluno Garcia, doutorando 
James Blayne Oliveira Reis, doutorando 
Vítor Sauli Fernandes, mestrando 
Luis Armando De Oro Arenas, posdoc 
Felipe Augusto Ferreira De Almeida 
 
 
Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas 
Universidade Federal do ABC - UFABC 
Angelo dos Santos Lunardi – estudante de doutorado 
 
 
 Este ano houve a inclusão de novos Pesquisadores Associados: os professores Luiz Carlos 
Pereira da Silva (FEEC-Unicamp) e Tárcio André dos Santos Barros (FEM-Unicamp), e os doutores 
Hildo Guillardi Jr. e João Inácio Y. Ota. 
 Também houve a inclusão de novos estudantes, e a saída de alguns que se titularam no último 
ano. 
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PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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Bolsas e Auxílios FAPESP vinculados ao Projeto (fonte: BV FAPESP) 
 
Auxílios(s) vinculado(s): 19/17959-5 - Investigações de soluções sustentáveis para integração de tecnologias 
emergentes nas redes de distribuição de energia do futuro, AV.BR 
17/16863-9 - 14th Brazilian power Electronics Conference - COBEP 2017, AR.BR 
Bolsa(s) vinculada(s): 20/03069-5 - Aplicação de técnicas de estimação de estado e aprendizado de máquina 
para o gerenciamento energético das microrredes, BP.DR 
19/23797-8 - Desenvolvimento de protótipo de plataforma de hardware para medição 
Sincrofasorial, BP.MS 
19/22304-8 - Definição de metodologias de projeto e controle de uma interface de 
qualidade de energia para compensação de distúrbios de tensão, BP.PD 
19/17306-1 - Desenvolvimento e implementação de técnicas de controle 
centralizadas e distribuídas para o gerenciamento ótimo de microrredes, BP.DR 
19/24635-1 - Análise por imagens da qualidade de energia elétrica em 
microrredes, BP.IC 
19/19282-2 - Gerenciamento de estações de recarga de veículos elétricos via índices 
de desempenho individualizado, BP.MS 
19/22477-0 - Plataforma para comando e controle de fontes e cargas em simulador de 
rede elétrica inteligente, BP.IC 
19/15198-7 - Simulação de conversores eletrônicos de potência para uso em redes 
elétricas híbridas CC-CA, BP.IC 
18/24018-0 - Metodologias para a integração de medições de alta resolução no 
gerenciamento dos sistemas modernos de distribuição de energia elétrica, BP.PD 
18/19601-8 - Análise comparativa dos algoritmos de sincronismo NRF-PLL e 
GDSC-PLL, BP.IC 
18/13993-1 - Estudo da estabilidade sistêmica de rede elétrica com múltiplas fontes e 
cargas controladas, BP.PD 
18/07375-3 - Operação de SEE com alta penetração de geração eólica, BE.PQ 
18/11643-3 - Estudo e desenvolvimento de tecnologias para automação residencial 
com foco na gestão de energia elétrica nas instalações, BP.IC 
17/21087-8 - Estudo e implementação do controle e do gerenciamento energético de 
uma microrrede em corrente contínua, com sistema de geração de energia elétrica a 
partir de energia eólica, usando gerador elétrico de relutância variável, BP.DR 
17/24652-8 - Desenvolvimento de metodologia de controle cooperativo de geradores 
distribuídos em microrredes de energia com múltiplas considerações de 
operação, BP.DR 
17/25425-5 - Análise de metodologias baseadas em redes neurais artificiais para a 
classificação de eventos usando Sincrofasores, BP.MS 
17/10476-3 - Desenvolvimento de metodologias para integração em sistemas de 
gestão da distribuição na presença de fontes distribuídas de energia e medidores 
inteligentes, BP.DR 
 
https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/105322/investigacoes-de-solucoes-sustentaveis-para-integracao-de-tecnologias-emergentes-nas-redes-de-distri/
https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/105322/investigacoes-de-solucoes-sustentaveis-para-integracao-de-tecnologias-emergentes-nas-redes-de-distri/
https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/98027/14th-brazilian-power-electronics-conference-cobep-2017/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/192088/aplicacao-de-tecnicas-de-estimacao-de-estado-e-aprendizado-de-maquina-para-o-gerenciamento-energetic/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/192088/aplicacao-de-tecnicas-de-estimacao-de-estado-e-aprendizado-de-maquina-para-o-gerenciamento-energetic/https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/191124/desenvolvimento-de-prototipo-de-plataforma-de-hardware-para-medicao-sincrofasorial/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/191124/desenvolvimento-de-prototipo-de-plataforma-de-hardware-para-medicao-sincrofasorial/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/190680/definicao-de-metodologias-de-projeto-e-controle-de-uma-interface-de-qualidade-de-energia-para-compen/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/190680/definicao-de-metodologias-de-projeto-e-controle-de-uma-interface-de-qualidade-de-energia-para-compen/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189499/desenvolvimento-e-implementacao-de-tecnicas-de-controle-centralizadas-e-distribuidas-para-o-gerencia/
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https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189476/analise-por-imagens-da-qualidade-de-energia-eletrica-em-microrredes/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189476/analise-por-imagens-da-qualidade-de-energia-eletrica-em-microrredes/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189192/gerenciamento-de-estacoes-de-recarga-de-veiculos-eletricos-via-indices-de-desempenho-individualizado/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189192/gerenciamento-de-estacoes-de-recarga-de-veiculos-eletricos-via-indices-de-desempenho-individualizado/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/189477/plataforma-para-comando-e-controle-de-fontes-e-cargas-em-simulador-de-rede-eletrica-inteligente/
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https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/187275/simulacao-de-conversores-eletronicos-de-potencia-para-uso-em-redes-eletricas-hibridas-cc-ca/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/187275/simulacao-de-conversores-eletronicos-de-potencia-para-uso-em-redes-eletricas-hibridas-cc-ca/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/183991/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/183991/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/181357/analise-comparativa-dos-algoritmos-de-sincronismo-nrf-pll-e-gdsc-pll/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/181357/analise-comparativa-dos-algoritmos-de-sincronismo-nrf-pll-e-gdsc-pll/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/180217/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/180217/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/179691/operacao-de-see-com-alta-penetracao-de-geracao-eolica/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/180146/estudo-e-desenvolvimento-de-tecnologias-para-automacao-residencial-com-foco-na-gestao-de-energia-ele/
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https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/178137/estudo-e-implementacao-do-controle-e-do-gerenciamento-energetico-de-uma-microrrede-em-corrente-conti/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/178137/estudo-e-implementacao-do-controle-e-do-gerenciamento-energetico-de-uma-microrrede-em-corrente-conti/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/178137/estudo-e-implementacao-do-controle-e-do-gerenciamento-energetico-de-uma-microrrede-em-corrente-conti/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/177898/desenvolvimento-de-metodologia-de-controle-cooperativo-de-geradores-distribuidos-em-microrredes-de-e/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/177898/desenvolvimento-de-metodologia-de-controle-cooperativo-de-geradores-distribuidos-em-microrredes-de-e/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/177898/desenvolvimento-de-metodologia-de-controle-cooperativo-de-geradores-distribuidos-em-microrredes-de-e/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/177925/analise-de-metodologias-baseadas-em-redes-neurais-artificiais-para-a-classificacao-de-eventos-usando/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/177925/analise-de-metodologias-baseadas-em-redes-neurais-artificiais-para-a-classificacao-de-eventos-usando/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/174229/desenvolvimento-de-metodologias-para-integracao-em-sistemas-de-gestao-da-distribuicao-na-presenca-de/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/174229/desenvolvimento-de-metodologias-para-integracao-em-sistemas-de-gestao-da-distribuicao-na-presenca-de/
https://bv.fapesp.br/pt/bolsas/174229/desenvolvimento-de-metodologias-para-integracao-em-sistemas-de-gestao-da-distribuicao-na-presenca-de/
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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CRONOGRAMA 
 
 Parte significativa do sexto semestre do cronograma foi comprometida pele fechamento da 
Unicamp em virtude da pandemia, conforme comentado na sequência. 
 As atividades principais relacionadas ao desenvolvimento deste projeto encontram-se dispostas 
no cronograma semestral a seguir, considerando-se o projeto com duração de cinco anos. 
 
Atividade/Semestre 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 
Compra de equipamentos  95% 
Instalações e montagens  95%  
Ensaios operacionais e finalização da instalação    
Desenvolvimento de pesquisas       
Produção acadêmica       
Implantação de sistema para acesso remoto 20% 
Formação de RH     
Relatórios    
 
 Compras de equipamentos – 95% finalizado 
 Todos os processos de importação foram concluídos e os equipamentos já foram recebidos, e 
comissionados. Os equipamentos de informática para a rede experimental (servidores) estão em 
processo final de instalação. Ainda não foram adquiridos os computadores de uso pessoal. 
 
 Instalações e montagens 
 O principal elemento de instalação era o painel de interconexões cuja finalização das montagens 
ocorreu em maio de 2019. Com o painel disponível, outras instalações, a cargo da equipe tiveram 
encaminhamento ao longo do segundo semestre de 2019 com o comissionamento dos equipamentos e 
o avanço nas instalações acessórias, como os sensores de tensão e corrente nas barras e a estrutura de 
comunicação. 
 Os servidores de dados estão montados no rack e em processo de configuração de software. 
Nesse aspecto temos contado com o apoio da Diretoria Técnica de Informática da FEEC e com o PD 
Raphael Rosa, supervisionado pelo Prof. Christian Rothenberg, na configuração e instalação de 
serviços de TIC. A paralização de atividades presenciais a partir de março de 2020 por conta da 
pandemia interrompeu parcialmente essa atividade, causando atraso em sua finalização que se 
estenderá nos próximos meses, assim que o uso do laboratório seja liberado. 
 
Ensaios operacionais e finalização da instalação 
Com a finalização das instalações elétricas, teve sequência o comissionamento dos diversos 
equipamentos do LabREI, que são comandados remotamente através das interfaces dos fabricantes. 
Esse estágio antecede a implantação de uma interface geral para o conjunto de equipamentos. A 
paralização de atividades presenciais a partir de março de 2020 por conta da pandemia interrompeu 
integralmente essa atividade, causando atraso em sua finalização que se estenderá nos próximos meses, 
assim que o uso do laboratório seja liberado. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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Desenvolvimento de pesquisas, Produção Acadêmica e Formação de RH 
 Conforme descrito ao longo deste relatório, as pesquisas têm se desenvolvido com intensidade a 
partir dos trabalhos dos Pesquisadores e seus orientados. 
 Além disso, diversas teses e dissertação têm se beneficiado dos recursos e estruturas vinculadas. 
Desta forma, a formação de recursos humanos tem ocorrido regularmente e a expectativa é de 
ampliação à medida que o projeto amadureça. 
 
Produções Vinculadas ao Projeto 
Publicações em Periódicos (de julho de 2019 até junho de 2020): 31 (inclui artigos aceitos) 
Publicações em Conferências (artigos completos, inclui artigos aceitos), (07/2019 até 06/2020): 42 
2020 
1. “A Selective Harmonic Compensation and Power Control Approach Exploiting Distributed Electronic Converters in 
Microgrids”, Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Caldognetto, T.; Marafão, F. P.; Mattavelli, P., International Journal 
of Electrical Power & Energy Systems, vol. 115, February 2020. 
2. "Combined Control of DFIG-Based Wind Turbine and Battery Energy StorageSystem for Frequency Response in 
Microgrids", GOMEZ, LUIS A. G.; GRILO, AHDA P.; SALLES, M. B. C.; SGUAREZI FILHO, A. J., ENERGIES, 
v. 13, n. 4 FEB 2020. 
3. "Predictive Incremental Vector Control for DFIG With Weighted-Dynamic Objective Constraint-Handling Method-
PSO Weighting Matrices Design", RODRIGUES, LUCAS LIMA; SOLIS-CHAVES, J. SEBASTIAN; VILCANQUI, 
OMAR A. C.; SGUAREZI FILHO, ALFEU J., IEEE ACCESS, v. 8, p. 114112-114122, 2020 
4. "Framework for optimizing the demand contracted by large customers", ROSADO, BARBARA; TORQUATO, 
RICARDO; VENKATESH, BALA; GOOI, HOAY BENG; FREITAS, WALMIR; RIDER, MARCOS J., IET 
GENERATION TRANSMISSION & DISTRIBUTION, v. 14, n. 4, p. 635-644, FEB 28 2020 
5. “A MINLP Model to Optimize Battery Placement and Operation in Smart Grids”, Caio dos Santos, Ellen Marianne 
Bernal Cavalheiro, Petra Maria Bartmeyer & Christiano Lyra, “2020 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies 
Conference North America”, February 17 to February 20, Washington, DC, USA. 10.1109/ISGT45199.2020.9087769 
6. ARMAX-based method for inertial constant estimation of generation units using synchrophasors, Lucas 
Lugnani Daniel Dotta Christoph Lackner Joe Chow, Electric Power Systems Research, Volume 180, March 2020, 
106097, https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.106097 
7. "Optimal Multiobjective Control of Low-Voltage AC Microgrids: Power Flow Regulation and Compensation of 
Reactive Power and Unbalance", BRANDAO, I, DANILO; FERREIRA, WILLIAN M.; ALONSO, AUGUSTO M. 
S.; TEDESCHI, ELISABETTA; MARAFAO, FERNANDO P., IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, v. 
11, n. 2, p. 1239-1252, MAR 2020 
8. "Robust Estimation and Filtering for Poorly Known Models", Marcos R. Fernandes; João B. R. do Va; Rafael F. 
Souto, IEEE Control Systems Letters (Volume: 4 , Issue: 2 , April 2020) DOI: 10.1109/LCSYS.2019.2951611 
9. "Technical Evaluation of a PV-Diesel Hybrid System with Energy Storage: Case Study in the Tapajos-Arapiuns 
Extractive Reserve, Amazon, Brazil", COSTA, TATIANE SILVA; VILLALVA, MARCELO 
GRADELLA., ENERGIES, v. 13, n. 11 JUN 2020. 
10. "Generalized Predictive Control applied to the DFIG power control using state-space model and voltage constraints", 
RODRIGUES, LUCAS LIMA; VILCANQUI, OMAR A.C ; CONDE D., ELIOMAR R.; GUERERO, JOSEP M.; 
Sguarezi Filho, Alfeu J., ELECTRIC POWER SYSTEMS RESEARCH, v. 182, p. 106227, 2020. 
11. Power Management Strategy based on Virtual Inertia for DC microgrids. DOS SANTOS NETO, P. J., DOS SANTOS 
BARROS, T. A., CARVALHO SILVEIRA, J. P., RUPPERT FILHO, E., VASQUEZ, J. C., & GUERRERO, J. M. 
IEEE Transactions on Power Electronics, 35(11), 2020. 
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/177916/combined-control-of-dfig-based-wind-turbine-and-battery-ener
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/177916/combined-control-of-dfig-based-wind-turbine-and-battery-ener
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/182487/
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/182487/
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/176731/framework-for-optimizing-the-demand-contracted-by-large-cust
https://doi.org/10.1109/ISGT45199.2020.9087769
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877961930416X?via%3Dihub#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877961930416X?via%3Dihub#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877961930416X?via%3Dihub#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877961930416X?via%3Dihub#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877961930416X?via%3Dihub#!
https://www.sciencedirect.com/science/journal/03787796
https://www.sciencedirect.com/science/journal/03787796/180/supp/C
https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.106097
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/177602/optimal-multiobjective-control-of-low-voltage-ac-microgrids
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/177602/optimal-multiobjective-control-of-low-voltage-ac-microgrids
https://ieeexplore.ieee.org/author/37086175651
https://ieeexplore.ieee.org/author/37327810600
https://ieeexplore.ieee.org/author/37665441300
https://ieeexplore.ieee.org/author/37665441300
https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=7782633
https://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isnumber=8755526
https://doi.org/10.1109/LCSYS.2019.2951611
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/182053/
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/182053/
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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12. "Power management techniques for grid-connected DC microgrids: A comparative evaluation", DOS SANTOS 
NETO, PEDRO J.; BARROS, TARCIO A. S.; SILVEIRA, JOAO P. C.; RUPPERT FILHO, ERNESTO; VASQUEZ, 
JUAN C.; GUERRERO, JOSEP M, APPLIED ENERGY, v. 269, JUL 1 2020 
13. “Optimized Integration of a Set of Small Renewable Sources into a Bulk Power System”, Caio dos Santos, Marcos J. 
Rider & Christiano Lyra, IEEE Transactions on Power Systems, pp.1-13, DOI: 10.1109/TPWRS.2020.3002650. 
14. "Distributed selective harmonic mitigation and decoupled unbalance compensation by coordinated inverters in three-
phase four-wire low-voltage networks", Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafão, F. P., Electric 
Power Systems Research, v. 186, SEP 2020. 
15. “Robust Estimation and Filtering for Poorly Known Models” Marcos R. Fernandes, João B.R. do Val, Rafael F. 
Souto. IEEE Control Systems Letters, vol. 4, n. 2, p. 474–479, 2020 DOI: 10.1109/LCSYS.2019.2951611 
16. “Observability Notions for CSVIU and Stability in Connection with Some Norms”, Daniel S. Campos, João B. R. do 
Val. ACC 2020 IEEE Annual American Control Conference, Denver CO, USA. July 1-3 2020 
17. “Automated Determination of Topology and Line Parameters in Low Voltage Systems Using Smart Meters 
Measurements”, V. C. Cunha, W. Freitas, F. C. L. Trindade, S. Santoso, aceito para publicação no IEEE Transactions 
on Smart Grid (TSG-01775-2019) 
18. “Non-Technical Loss Identification by Using Data Analytics and Customer Smart Meters,” L. M. R. Raggi, F. C. L. 
Trindade, V. C. Cunha, e W. Freitas, aceito para publicação em IEEE Trans. on Power Delivery; 
19. “Practical Chart for Harmonic Resonance Assessment of DFIG-Based Wind Parks,” R. Torquato, A. Arguello, e W. 
Freitas, aceito para publicação em IEEE Trans. on Power Delivery; 
20. “On the Use of EV Hosting Capacity for Management of Low-Voltage Distribution Systems,” T. Barbosa, J. C. G. 
Andrade, R. Torquato, W. Freitas, e F. C. L. Trindade, aceito para publicação em IET Gen., Transm. & 
Distribution. 
21. "Automatic Consumption Management for Prepaid Electricity Meter with NILM". SOUZA, W. A.; GARCIA, F. D. ; 
MOREIRA, A. C.; MARAFÃO, F. P.; DA SILVA, L. C. P., IEEE Latin America Transactions, v. 18, p. 1102-1110, 
2020 
22. Embedded NILM as Home Energy Management System: A Heterogeneous Computing Approach. GARCIA, F. D.; 
SOUZA, W. A.; MARAFÃO, F. P., IEEE Latin America Transactions, v. 18, p. 360-367, 2020. 
23. "Field Measurements of Non-intentional Emissions above 2 kHz in Photovoltaic Inverter Installations," R. K. 
Carneiro, J. I. Y. Ota and J. A. Pomilio, 2020 IEEE 29th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), 
Delft, Netherlands, 2020, pp. 1503-1508, doi: 10.1109/ISIE45063.2020.9152213. 
24. Alonso, A. M. S.; Pereira Jr., B. R.; Brandao, D. I.; Marafão, F. P., “Optimized Exploitation of Ancillary Services: 
Compensation of Reactive, Unbalance and Harmonic Currents Based on Particle Swarm Optimization,” IEEE Latin 
America Transactions, Maio 2020. (Aceito) 
25. Bonaldo, J. P.; Filho J. A. O.; Alonso, A. M. S.; Marafão, F. P.; Paredes, H. K. M.; “Modeling and Control of a 
Single-Phase Grid-Connected Inverter with LCL Filter,” IEEE Latin America Transactions, Abril 2020. (Aceito) 
26. "Problema Emergente das Distorções entre 2 e 150 kHz em Redes Elétricas: Levantamento Bibliográfico", J I. Y. Ota, 
R. K. Carneiro e J. A. Pomilio, Aceito no Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos - SBSE, Agosto de 2020. 
27. "LabREI: Ambiente Experimental para Pesquisas Interdisciplinares e Formação de Recursos Humanos em Redes 
Inteligentes de EnergiaElétrica", J I. Y. Ota e J. A. Pomilio, Aceito no Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos - 
SBSE, Agosto de 2020. 
28. Sinusoidal PWM techniques comparison for the Quasi-Y-Source Inverter. SANTOS, R.; GONÇALVES, F. A. S. In: 
VIII Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos (SBSE 2020), 2020, Santo André-SP. 
29. Influence of Solar Position Calculation Methods Applied to Horizontal Single-Axis Solar Trackers on Energy 
Generation. Melo, K.B.; Moreira, H.S.; Villalva, M.G., Energies 2020, 13, 3826 
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/180555/power-management-techniques-for-grid-connected-dc-microgrids
https://doi.org/10.1109/TPWRS.2020.3002650
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/181412/distributed-selective-harmonic-mitigation-and-decoupled-unba
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/181412/distributed-selective-harmonic-mitigation-and-decoupled-unba
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
8 
 
30. Avaliação do custo de arquiteturas fotovoltaicas para uma planta residencial em diferentes localidades no 
Brasil. SILVA, J. L. S.; MESQUITA, D. B.; LIMA, G. P.; SAKÔ, E. Y.; MOREIRA, H. S., VILLALVA, M. G., VIII 
Congresso Brasileiro de Energia Solar. Fortaleza-CE, 2020 (Aceito para publicação). 
31. “When Control and State Variations Increase Uncertainty: Modeling and Stochastic Control in Discrete Time”, 
“Filipe C. Pedrosa, João C. Nereu, João B. R. do Val. Automatica, Accepted provisionally as Regular Paper 
2019 (a partir de julho) 
1. “Direct Connection of Supercapacitor-Battery Hybrid Storage System to the Grid-tied Photovoltaic System”; Y. 
Perdana, S. M. Muyeen, A. Al-Durra, H. K. Morales-Paredes, M. G. Simões, IEEE Transactions Sustainable 
Energy, Vol. 10, No. 03, pp. 1370-1379, July 2019. 
2. “Coordinated Control of Distributed Three- and Single-phase Inverters Connected to Three-Phase Three-Wire 
Microgrids”, Brandao, D. I.; Savoi, L.; Alonso, A. M. S.; Reis, G.; Liberado, E. V.; Marafão, F. P., IEEE Journal of 
Emerging and Selected Topics in Power Electronics, July 2019. 
3. "Load Disaggregation Using Microscopic Power Features and Pattern Recognition", DE SOUZA, WESLEY 
ANGELINO; GARCIA, FERNANDO DELUNO; MARAFAO, FERNANDO PINHABEL; PEREIRA DA SILVA, 
LUIZ CARLOS; SIMOES, MARCELO GODOY, ENERGIES, v. 12, n. 14 JUL 2 2019 
4. "Control Of Powers For Wind Power Generation And Grid Current Harmonics Filtering From Doubly Fed Induction 
Generator: Comparison Of Two Strategies", Moreira, A. B.; Dos Santos Barros, T. A.; De Castro Teixeira, V. S.; De 
Souza, Ramon Rodrigues; De Paula, M. V.; Ruppert Filho, E.. IEEE Access, V. 7, P. 37203-37213, 2019. 
5. "Study of Power Optimizers for grid-connected photovoltaic systems", SILVA, J. L. S.; Moreira, H. S. ; Mesquita, D. 
B. ; Reis, M. V. G.;Villalva, M. G., Aceito em in IEEE Transactions Latin-America. 
6. Implementation of a Currents’ Physical Components-Based Power Meter Using NI myRIO-1900 Embedded 
System, J. V. Dutra Fonseca, L. A. A. Pereira, A. C. Moreira, H. G. Júnior, E. V. Liberado, Helmo K. Morales-
Paredes. XIII Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica, 2019, São Caetano do Sul. XIII CBQEE, 
2019. 
7. Technical Impacts Caused by the Connection of a Gas Microturbine in Low-Voltage Grids, D. O. Assunção, M. 
V. S. Cota, A. C. Moreira, B. R. P. Conrado, Wesley A. Souza, Helmo K. Morales-Paredes, XIII Conferência 
Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica, 2019, São Caetano do Sul. XIII CBQEE, 2019. 
8. Revisão de Sistemas de Carregamento de Veículos Elétricos. GANZENMULLER, W. H.; GONÇALVES, F. A. S. , 
In: XIII Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica - CBQEE2019, 2019, São Caetano do Sul-SP. 
Anais da III Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica - CBQEE2019, 2019. 
9. "Waveform-Based Method for Fast and Accurate Identification of Subsynchronous Resonance Events", GAO, BO; 
TORQUATO, RICARDO; XU, WILSUN; FREITAS, WALMIR., IEEE Transactions on Power Systems, v. 34, n. 
5, p. 3626-3636, SEP 2019. 
10. “Coordinated Control of Parallel Power Conditioners Synthesizing Resistive Loads in Single-Phase AC 
Microgrids”, Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafao, F. P., in European Conference on Power 
Electronics and Applications (EPE-ECCE), Genova-Italy, September 2019 
11. Wind Distributed System Based on Switched Reluctance Generator Using a Bidirectional DC-DC Converter with 
Sliding Mode Control. DOS SANTOS NETO, P. J.; BARROS, T. A. S. ; DE PAULA, M. V. ; RUPPERT, E. ; 
VASQUEZ, J. C. ; GUERRERO, J. M. . In: IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial 
Electronics Society, 2019, Lisbon, Portugal 
12. A Power Management Strategy for Grid Connected DC microgrids Operating in Grid Connected 
Mode. DOS SANTOS NETO, P. J.; SILVEIRA, J. P. C. ; BARROS, T. A. S.; RUPPERT, E. ; VASQUEZ, J. C. ; 
GUERRERO, J. M. In: ICAE 2019 - 11th International Conference on Applied Energy, 2019, Vasteras, Sweden. 
13. Implementação de um Sistema Inteligente para Previsão do Consumo de Energia Elétrica Residencial, Lucas R. 
Ilário, Alexandre C. Moreira Helmo K. Morales-Paredes, 14º Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 2019, 
Ouro Preto, 14º SBAI 2019. http://https://proceedings.science/p/111367 
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/169207/load-disaggregation-using-microscopic-power-features-and-pat
https://bv.fapesp.br/pt/publicacao/169851/waveform-based-method-for-fast-and-accurate-identification-o
http://lattes.cnpq.br/7639620909227183
http://lattes.cnpq.br/7639620909227183
http://https/proceedings.science/p/111367
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
9 
 
14. Detecção de Corrente Nula em Conversores Boost Operando em Modo Crítico. TIROLLI, M. N.; GONCALVES, 
F.A.S.; In: 14º Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 2019, Ouro Preto - MG. Anais do 14º Simpósio 
Brasileiro de Automação Inteligente, 2019. 
15. Metodologia Heurística para Operação de uma Microturbina a Gás Conectada ao Sistema Elétrico Divanildo O. 
Assunção, Wesley A. Souza, Alexandre C. Moreira, Bruna Rafaela P. Conrado, Leonardo Anício A. Pereira, Helmo 
K. Morales-Paredes, 14º Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 2019, Ouro Preto, 14º 
SBAI 2019. http://https://proceedings.science/p/111329 
16. “Connecting a Cluster of Small Renewable Sources to a Power System”, Caio dos Santos, Marcos J. Rider 
& Christiano Lyra, Proceedings of the “2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin 
America (ISGT-LA 2019)”, Paper No. 0181, 15-18 September 2019, Gramado, RS, Paper No. 0181, DOI: 
10.1109/ISGT-LA.2019.8894925. This paper was selected as the best paper in the track “Smart Grids: Deployment, 
Projects, Experiences, Interoperability and Standards”. 
17. “Optimal Configuration of Power Distribution Networks with Small Intermittent Energy Sources”, Ellen Marianne 
Bernal Cavalheiro & Christiano Lyra, Proceedings of the “2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies 
Conference - Latin America ( ISGT-LA 2019 )”, Paper No. 0181, 15-18 September 2019, Gramado, RS, Paper No. 
0210, DOI: 10.1109/ISGT-LA.2019.8895321. 
18. “Allocation of Fault Indicators for Adaptive Protection Schemes”, Caio dos Santos, Petra M. Bartmeyer 
& Christiano Lyra, Proceedings of the “2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin 
America (ISGT-LA 2019 )”, Paper No. 0181, 15-18 September 2019, Gramado, RS, Paper No. 0236, DOI: 
10.1109/ISGT-LA.2019.8895356. 
19. Considerações sobre a gestão de energia elétrica em instituições públicas - estudo de caso com geração 
fotovoltaica. MORAES JUNIOR, A. F.; MARAFÃO, F. P.; Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão In: Simpósio 
Mundial de Sustentabilidade, 2019, Florianópolis. Anais do Simpósio Mundial de Sustentabilidade, 2019 
20. Análise de curva de radiação para classificação meteorológica usando RNAs visando a predição de geração 
fotovoltaica. CUNHA, B. A.; MARAFÃO, F. P.; MARTINS, A. C. G.; RIGAUDEAU, A.; BOUCHER,L., Smart 
Energy CI&Expo, 2019, Curitiba. Anais do Smart Energy CI&Expo, 2019 
21. Enhanced Power Management System for Droop Control in a Grid Connected DC microgrid. DOS SANTOS NETO, 
P. J.; SILVEIRA, J. P. C.; BARROS, T. A. S.; RUPPERT, E.; VASQUEZ, J. C.; GUERRERO, J. M. In: COBEP 
2019 - 15th Brazilian Power Electronics Conference, 2019, Santos, Brazil. 
22. “Synchronous reference frame PLL frequency estimation under voltage variations”, Eliabe D. Queiroz, J. A. Pomilio, 
5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência – COBEP-
SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
23. “SRF-PLL Influence on the Stability of a Current Source Converter in Droop Mode”, Eliabe D. Queiroz, J. A. 
Pomilio, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência – 
COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
24. “An Enhanced Thévenin Equivalent Circuit of a Resonant-Controller-Based Utility-Interface”, Joel F. Guerreiro, H. 
Guillardi Junior, J. I. Y. Ota, J. A. Pomilio, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso 
Brasileiro de Eletrônica de Potência – COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
25. “Design Procedures and Prototyping of a Full-Bridge High Frequency Power Inverter”, Joel F. Guerreiro, H. 
Guillardi Jr., J. A. Pomilio, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de 
Eletrônica de Potência – COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
26. Selective Power Conditioning in Two-Phase Three-Wire Systems Based on the Conservative Power Theory, Augusto 
M. S. Alonso, Helmo K. Morales Paredes; José A. O. Filho; Jakson P. Bonaldo; Danilo I. Brandão; Fernando 
Pinhabel Marafão, 54th IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 2019, Baltimore, 
USA. DOI: 10.1109/IAS.2019.8911909 
27. “Considerations on Communication Infrastructures for Cooperative Operation of Smart Inverters” Alonso, A. M. S; 
Afonso, L. C.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafão, F. P., in IEEE COBEP/SPEC Conference, Santos-Brazil, 
December 2019. 
http://https/proceedings.science/p/111329
http://lattes.cnpq.br/7639620909227183
http://lattes.cnpq.br/7639620909227183
https://ieeexplore.ieee.org/author/37087108213
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https://ieeexplore.ieee.org/author/37085728976
https://ieeexplore.ieee.org/author/37087106699
https://ieeexplore.ieee.org/author/37592267700
https://ieeexplore.ieee.org/author/37548031900
https://ieeexplore.ieee.org/author/37324759800
https://doi.org/10.1109/IAS.2019.8911909
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
10 
 
28. 3-Phase Multi-Functional Grid-Tied Inverter for Compensation of Oscillating Instantaneous Power, José A. O. 
Filho, Helmo K. Morales Paredes, Augusto M. S. Alonso, Jakson P. Bonaldo, Fernando Pinhabel Marafão, Marcelo 
G. Simões, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência – 
COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019 
29. Modeling Battery Energy Storage System operating in DC microgrid with DAB converter. SANTOS, RAFAEL DOS 
; GONCALVES, FLAVIO A. S. ; OLIMPIO FILHO, JOSE A.; MARAFAO, FERNANDO P. ; GIL, ERIC . In: 2019 
IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference 
(COBEP/SPEC), 2019, Santos. 
30. Considerations on Communication Infrastructures for Cooperative Operation of Smart Inverters. DOS SANTOS 
ALONSO, AUGUSTO MATHEUS; CARLOS AFONSO, LEONARDO; BRANDAO, DANILO IGLESIAS; 
TEDESCHI, ELISABETTA ; MARAFAO, FERNANDO PINHABEL, In: 2019 IEEE 15th Brazilian Power 
Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), 2019, Santos. 
31. Z-Source Inverter for Photovoltaic Microgeneration. ALMEIDA, F. A. F.; SOARES, F. G.; GONÇALVES, F. A. S.; 
In: 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & The 15th Brazilian Power Electronics Conference, 2019, 
Santos-SP. 
32. Static Transfer Switch Applied to Single-Phase Uninterruptible Power Supply. RODRIGUES, M. V. M.; SILVA, N. ; 
GONÇALVES, F. A. S.; In: 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & The 15th Brazilian Power 
Electronics Conference, 2019, Santos-SP. 
33. Impactos da regulação de tensão com compensador estático de reativos em sistemas elétricos com geração distribuída. 
ALMEIDA, F. A. F.; LIBERADO, E. V.; MARAFÃO, F. P.; GONCALVES, F. A. S., In: 4o Congresso de Pós-
Graduação do IFSP (ConPoG 2019), 2019, Sorocaba. 
34. Análise da operação do SVC em rede de baixa tensão com componentes harmônicas utilizando TPC. ALMEIDA, F. 
A. F.; LIBERADO, E. V.; MARAFÃO, F. P.; GONCALVES, F. A. S.. In: 4o Congresso de Pós-Graduação do IFSP 
(ConPoG 2019), 2019, Sorocaba 
35. Metodologia para Dimensionamento de Indutores com Núcleo Toroidal Visando Aplicação em Conversores CC-
CC. TIROLLI, M. N.; MARCELO, A. B.; GONÇALVES, F. A. S.; In: 4o Congresso de Pós-Graduação do IFSP - 
ConPoG 2019, 2019, Sorocaba-SP. 
36. Exploração de metodologias para estimação de vida útil de transformadores de potência. SILVA, H. J. B.; PAREDES, 
H. K. M.; MARAFÃO, F. P.; GONCALVES, F. A. S.. In: XXV SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE 
PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, 2019, Belo Horizonte. 
37. Study on the Addition of Solar Generating and Energy Storage Units to a Power Distribution System. T. Costa, D. 
Narvaez, K. Melo, M. Kitayama, M. Villalva, SEST 2019: International Conference Smart Energy Systems and 
Technologies. 
38. Optimum design of autonomous PVdiesel-battery hybrid systems: case study at Tapajós-Arapiuns extractive reserve 
in Brazil. T. Costa, D. Narvaez, K. Melo, D. Pompermaier, M. Villalva., 2019 IEEE PES Innovative Smart Grid 
Technologies Latin America (ISGT LA). 
39. Accuracy Analysis of Sun Position Calculation Algorithms: Ineichen and SPA. MELO, K. B.; TAVARES, L. R.; 
SILVA, M. K.; VILLALVA, M. G.,In: IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Latin America (ISGT) 2019, 
Gramado - RS. 
40. Influence of Backtracking at Solar-Tracking Photovoltaic Power Plants for Generation and Protection. MELO, K. B.; 
MOREIRA, H. M.; MOREIRA, A. V. S.; VILLALVA, M. G. In: 11th International Conference on Applied Energy 
(ICAE) 2019, Västerås, Sweden. 
41. Modular Architecture with Power Optimizers for Photovoltaic Systems. SILVA, J. L. S.; MOREIRA, H. S. ; 
MESQUITA, D. B. ; CAVALCANTE, M. M.; VILLALVA, M. G. , In: 2019, Smart Energy Systems and 
Technologies, 2019, Porto - PT, 2019. 
 
https://ieeexplore.ieee.org/author/37087106699
https://ieeexplore.ieee.org/author/37087106699
https://ieeexplore.ieee.org/author/37085728976
https://ieeexplore.ieee.org/author/37592267700
https://ieeexplore.ieee.org/author/37324759800
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
11 
 
Teses, dissertações, TCCs e ICs encerradas no período: 
Doutorado: 
 Hildo Guillardi Jr., “Condicionamento de energia elétrica aplicado em sistema elétrico aeronáutico 
de frequência variável”, 26 de agosto de 2019, FEEC-Unicamp 
 Tiago Henrique de Abreu Mateus, “Estratégia de Controle de Inversor Multiníveis para Sistema 
Fotovoltaico Conectado à Rede com Rastreamento de Potência em Sombreamento Parcial”, 7 de 
julho de 2020, FEEC - Unicamp 
 
Mestrado: 
 Alexandre Borges Marcelo (Mestrado). Título: “Contribuições na Modelagem e Projeto de 
Controladores para Conversores CC-CC do Tipo Boost em Arquitetura Celular Operando no 
Modo de Condução Crítica”. UNESP, 2020. Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
 Halley Jose Braga Da Silva (Mestrado). Título: “Contribuições no Desenvolvimento de Modelos 
de Ciclo de Vida para Transformadores de Potência de Distribuição”. UNESP, 2019. Orientador: 
F. A. S. Gonçalves. 
 José de Arimatéia Olimpio Filho, “Implementação de um conversor multifuncional conectado à 
rede elétrica para compensação de oscilações de potência instantânea” Dissertação de mestrado, 
FEB-UNESP,novembro de 2019, Orientador Helmo K. Morales-Paredes. (Processo FAPESP 
17/20987-5) 
 Daniel Silva Campos. Sistemas CSVIU a Tempo Discreto - Um Estudo de Análise e Controle por 
Normas. Dissertação de mestrado, FEEC–UNICAMP, 2020. Orientador Prof. Dr. J. B. Ribeiro do 
Val 
 Karen Barbosa de Melo, Estudo de Métodos de Cálculo da Posição Solar Aplicados a Sistemas de 
Geração Fotovoltaica, Dissertação de mestrado, FEEC–UNICAMP, 25 de setembro de 2019, 
Orientador: Prof. Dr. Marcelo Gradella Villalva 
 Tatiane Silva Costa, Estudo e simulação de sistemas fotovoltaicos híbridos para aplicação 
autônoma e conectada à rede, Dissertação de mestrado, FEEC–UNICAMP, 25 de setembro de 
2019, Orientador: Prof. Dr. Marcelo Gradella Villalva 
 Caio dos Santos, Integração de um Conjunto de Pequenas Fontes Renováveis a Sistemas Elétricos 
Interligados, Dissertação de mestrado, FEEC–UNICAMP, 6 de março de 2020, Orientador: Prof. 
Dr. Christiano Lyra Filho 
 
Trabalhos de Conclusão de Curso de Graduação e ICs 
 Caracterização em frequência de uma microrrede, Lucas de Luca, Trabalho de Conclusão de Curso 
de Engenharia Elétrica, FEEC/Unicamp, segundo semestre de 2019. 
 Estudo do sistema de controle de inversor monofásico para geração distribuída, Walter Luiz Manzi 
de Azevedo, Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Elétrica, FEEC/Unicamp, segundo 
semestre de 2019. 
 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
12 
 
Difusão do conhecimento 
1. Programa FAPESP/FUTURA 
Temp. 21: Energia elétrica - José Antenor Pomilio: Pesquisa redes 
inteligentes de energia elétrica para aumentar a confiabilidade, a 
sustentabilidade e minimizar as perdas dessas redes. 
 
 
 
2. “Novos desafios para a Eletrônica de Potência com o advento das redes inteligentes”, Webinar da 
Associação Brasileira de Eletrônica de Potência – SOBRAEP, 4 de setembro de 2019. Disponível 
em https://www.youtube.com/watch?v=EE0GIy7HG4E 
 
3. "Importância das instituições de ensino, ciência e tecnologia no fortalecimento do ambiente de 
inovação do setor fotovoltaico" Webinar#05 - APL ENERGIAS RENOVÁVEIS, 18 de junho de 
2020. Apresentação do Prof. Fernando Marafão, ICTS-UNESP. Realizado pelo Arranjo Produtivo 
Local em Energias Renováveis de Sorocaba e região, o evento contou com especialistas, 
empresários, instituições de pesquisa, de ensino superior, poder público e entidades 
representativas para discutir o cenário atual e o futuro do setor, seus desafios e oportunidades. 
Disponível em https://youtu.be/8Hy7asWqi5M ou www.aplenergia.com.br 
 
Cooperações Internacional e Nacional 
 O Projeto conta com o apoio e colaboração dos seguintes pesquisadores no exterior: 
 Elisabetta Tedeschi, Norwegian University of Science and Technology, Norway. 
 Paolo Tenti, Leopoldo Rossetto, Simone Buso, Paolo Mattavelli, Giorgio Spiazzi: Power 
Electronics Group, Department of Information Engineering, University of Padova, Italy. 
 Marcelo Godoy Simoes, Colorado School of Mines, USA. 
 Josep Guerrero, Universidade de Aalborg, Dinamarca. 
 
 Tais colaborações têm resultado em publicações conjuntas (como é possível verificar pela 
relação de publicações apresentada), em intercâmbios de pesquisadores, na realização de atividades de 
pesquisa e divulgação, na troca de experiências técnicas e científicas, etc. 
 
Com relação à cooperação com a Norwegian University of Science and Technology (NTNU), 
através da parceria com a Profa. Elisabetta Tedeschi, podemos destacar neste último ano: 
 O projeto de cooperação internacional submetido à FINEP e ao RCN (agência correspondente 
na Noruega) em 2018 foi classificado como aprovado, mas não foi priorizado para 
financiamento. Tal projeto era centrado no tema de plataformas inteligentes de petróleo, 
contanto com pesquisadores da UNESP e colaboradores da UFMG e da UFSC, e apoio da 
Petrobras e da SAFT Brasil. No lado norueguês, além da NTNU, o projeto contava com a 
participação da Equinor e ABB. 
https://www.youtube.com/watch?v=EE0GIy7HG4E
https://youtu.be/8Hy7asWqi5M
http://www.aplenergia.com.br/
http://www.futuraplay.org/video/energia-eletrica-jose-antenor-pomilio/501645/
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
13 
 
 Fruto da cooperação para preparação da proposta FINEP/RCN, uma proposta foi preparada e 
apresentada apenas ao RCN na Noruega, sob coordenação da Profa. Tedeschi e em colaboração 
com os Profs. Fernando P. Marafão da UNESP e do Prof. Danilo I. Brandão da UFMG. O 
projeto (Efficiency increase and emissions reduction in offshore O&G platforms by wind 
integration, storage deployment and cooperative control) foi aprovado e teve início em maio 
de 2020, com a participação técnica e cofinanciamento da Equinor, ABB e SAFT Noruega. 
 Ainda como fruto do projeto FINEP/RCN, três propostas foram apresentadas no Brasil para a 
Petrobrás, uma pela UNESP (coordenação do Prof. Marafão), uma pela UFMG (coordenação 
do Prof. Brandão) e uma pela UFSC (coordenação do Prof. Telles Lazzarini), as quais foram 
aprovadas e estão em fase de assinatura de contratos. 
 O projeto “NB_POCCREI Norwegian-Brazilian collaboration on Power Theories and 
Cooperative Control for Renewable Energy Integration” foi finalizado em maio de 2020, 
resultando publicações, coorientações, cotutela de doutorado, compartilhamento de material 
didático, palestras e cursos no Brasil e na Noruega. Destaque especial para a disciplina 
oferecida de forma conjunta na Noruega em 2018 e 2020, sobre o tema de Teorias de Potência 
e Condicionadores de Energia. Esta atividade deve gerar um livro sobre o assunto. 
 O doutorando Augusto Matheus dos Santos Alonso, bolsista FAPESP, viajou para Noruega 
entre junho de 2019 e março de 2020 (retorno antecipado pela pandemia), como parte dos 
requisitos para a cotutela de doutorado (UNESP-NTNU). Durante este estágio, o bolsista pode 
participar de diversas atividades teóricas e experimentais, o que além de resultar em várias 
publicações conjuntas, ainda foi de grande utilidade para o compartilhamento das experiências 
com a equipe no Brasil. Além disto, o doutorando também foi aprovado em seu exame de 
qualificação de doutorado na NTNU no mês de fevereiro de 2020. 
 
 Bolsa BEPE/FAPESP junto à Universidade de Aalbrog, Dinamarca, para desenvolvimento 
do projeto “Estudo e implementação do controle e do gerenciamento energético de uma 
microrrede em corrente contínua, com sistema de geração de energia elétrica a partir de energia 
eólica, usando gerador elétrico de relutância variável”. Doutorando: Pedro José dos Santos 
Neto, orientado pelo prof. Ernesto Ruppert Filho e sendo supervisor: Prof. Dr. Josep Guerrero. 
 
 Participação na Rede Ibero-americana MEIHAPER - Microrredes Eléctricas Inteligentes 
Híbridas con Alta Penetración de Energías Renovables. Fundada em 2017, a MEIHAPER é um 
consórcio Iberoamericano, Rede Cyted nº 717RT0533, coordenada pelo Prof. Dr. Guillermo 
Oscar Garcia (Univ. de Rio Cuarto, Argentina), formada por grupos de pesquisas e empresas 
com o objetivo de desenvolver sistemas híbridos de geração de eletricidade para integração de 
microrredes que possam ser replicadas. Os objetivos principais são a formação de recursos 
humanos, transferência de conhecimento e apoio na geração de novos produtos. 
 
 Proposição de projeto SPRINT/FAPESP, para intercâmbio de pesquisadores, com a Royal 
Melbourne Institute of Technology (RMIT), da Austrália: “Collaboration on Research and 
Development of Smart Electrical Grids”. O projeto não foi aprovado, no entanto, por meio de 
uma bolsa Santander o estudante Joel Guerreiro foi aceito para um estágio junto ao grupo do 
RMIT. O estágio foi adiado em virtude da pandemia. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
14 
 
Em termos de parcerias acadêmicas nacionais, as colaborações têm ocorrido com os seguintes 
docentes/pesquisadores e instituições: Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão, Departamento de Engenharia Elétrica, UFMG; 
 Prof. Dr. Tiago Davi Curi Busarello, Campus de Blumenau, UFSC; 
 Prof. Dr. Jakson Paulo Bonaldo, UFMT; 
 Prof. Dr. João Onofre Pereira Pinto, UFMS; 
 Prof. Dr. Telles Lazzarini, UFSC. 
 
Em termos de parcerias industriais, além das doações registradas no relatório anterior, de um 
inversor da empresa PHB Solar e do sistema de posicionamento de painéis FV como suporte às 
pesquisas o PA Prof. Dr. Marcelo Gradella Villalva (colaboração com a SEW Eurodrive), o LabREI 
recebeu a doação de um inversor fotovoltaico da ABB. Tais equipamentos estão disponíveis para uso. 
 
 
 
Também é importante o trabalho dos pesquisadores do ICTS/UNESP junto ao setor produtivo e 
poder público da região de Sorocaba, apoiando as atividades do Arranjo Produtivo Local (APL) em 
Energias Renováveis. Ao final de 2019 o APL foi formalizado e contemplado em edital do Estado de 
São Paulo com fomento para iniciar suas atividades de forma estruturada. Já em 2020 os pesquisadores 
do ICTS deram suporte à realização de seis webinars com a participação de representantes do BNDS, 
ABDI, ABGD, ABSOLAR, FIESP/CIESP, Câmara dos Deputados, Empresas, Universidades, etc. No 
momento, os pesquisadores estão trabalhando para a proposição de um Centro de Inovação ligado ao 
APL, bem como em modelos de editais de chamamento para integração Universidade-Empresa. 
 
 O projeto P&D ANEEL da CPFL Energia referente ao projeto “Campus Sustentável” da 
Unicamp, possibilitou a instalação de 18 kWp através de dois conjuntos de painéis fotovoltaicos cuja 
conexão com a rede física se dá através de um quadro elétrico no LabREI, contando com um inversor 
trifásico e um bifásico. Uma chave permite fazer a conexão diretamente com a rede da FEEC (quando 
a rede experimental não estiver ativada) ou através da rede do LabREI. 
 
 
Vista parcial dos painéis fotovoltaicos instalados na FEEC e que alimentam a rede do LabREI 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
15 
 
 Iniciou-se em janeiro de 2020 projeto de P&D ANEEL “Desenvolvimento de Microrredes 
Eficientes, Confiáveis e Sustentáveis”, envolvendo CPFL Energia, UNICAMP, UFMA e IATI (PE). 
Trata-se do primeiro projeto de Redes Inteligentes da CPFL e que se adéqua perfeitamente aos 
objetivos deste projeto Temático e à infraestrutura disponibilizada pelo LabREI. 
 Este projeto da CPFL prevê diversos níveis de aplicações de redes inteligentes CC e CA, em 
níveis crescentes de potência. Assim, está em implantação em uma área do campus (envolvendo vários 
edifícios) de uma microrrede experimental “real” com potência de 1 MVA. 
 Observe-se que este é o estágio imediatamente seguinte ao que se propõe o Projeto Temático, 
especialmente no que se refere ao LabREI, que é uma rede plenamente experimental com fins 
acadêmicos. A possibilidade de verificar o comportamento de uma rede com cargas e usuários reais, 
mas ainda plena de possibilidades de medições e de intervenções programadas é uma grande 
oportunidade de verificação dos resultados perscrutados nas pesquisas vinculadas ao Projeto. 
 Com recursos deste projeto de P&D, a capacidade do LabREI está sendo ampliada, com 
equipamentos adicionais (simulador PV, simulador Baterias, cargas programáveis) e sistema de 
simulação em tempo real com estrutura HIL, além de melhorais de espaço físico e mobiliário. 
 
 Ao longo do terceiro ano de atividades o LabREI recebeu diversas visitas, além de estar aberto 
ao público durante o evento de recepção a ex-alunos, calouros e suas famílias (fevereiro de 2020). 
1. Pesquisadores do Chinese Electric Power Research Institute – CEPRI, acompanhados de 
profissionais da CPFL, em 17 de julho de 2019. 
2. Visita de toda equipe do Projeto Temático, em 25 de julho de 2019. 
3. Visita de Jonathan Liu (Rigol) e Pedro Sertek (Ohmini), 1° de agosto de 2019. 
4. Visita do Prof. Guillermo O. Garcia, Universidade de Rio Cuarto, Argentina, coordenador da 
rede CYTED-MEIHAPER em microrredes, em 23 de agosto de 2019. 
5. Visita dos Profs. Jakson Bonaldo, da UFMT e Helmo Paredes, da UNESP, 11/09/2019. 
6. Visita de Comitiva da Escuela Superior Politécnica del Litoral (Equador), 09/10/2019. 
7. Visita da Profa. Elisabetta Tedeschi, NTNU, Noruega, 14 de novembro de 2019. 
8. Visita do Prof. Paolo Mattavelli, Universidade de Pádua, Itália, 5 de dezembro de 2019. 
9. Visita de Bruno Menezes, Hioki e Enrique Capilla, Precision Solutions, 16 de janeiro de 2020. 
10. LabREI aberto a visitas durante o evento com ex-alunos e ingressantes na FEEC, 29/02/2020. 
11. Visita de Eng. Eduardo Rodrigues de Lima, Instituto Eldorado e Prof. Luis Geraldo Meloni, 
Unicamp, 1° de julho de 2020. 
 
 
Visita de comitiva da CPFL e CEPRI ao LabREI (julho de 2019) 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
16 
 
 
 
Visita do Prof. Paolo Mattavelli, Fellow IEEE, em dezembro de 2019. 
 
 A página internet do Projeto, com versões em português e inglês, está disponível em: 
 
https://www.fee.unicamp.br/lab-rei 
 
 Constantemente em construção, a página traz informações iniciais sobre os objetivos e a 
infraestrutura disponível, bem como indica as produções realizadas (com link para as mesmas), 
tornando imediato o acesso aos resultados decorrentes do projeto. 
 Com a finalização das instalações e o desenvolvimento do sistema de configuração dos 
equipamentos, serão definidos os critérios para uso das facilidades a usuários externos. 
https://www.fee.unicamp.br/lab-rei
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
17 
 
Relatório Parcial nº 3 Julho de 2019 a Junho de 2020 
 A seguir são apresentados, de forma sucinta, resultados referentes às várias frentes de pesquisa. 
Pesquisas em Eletrônica de Potência e Condicionamento de Energia Elétrica 
 
Atividades em sistemas de controle para conversores eletrônicos de potências empregados na 
conexão de fontes renováveis (Atividades relacionadas ao doutorando Ângelo S. Lunardi e Prof. 
Alfeu J. Sguarezi Filho - UFABC) 
Estão sendo abordadas técnicas de controle com objetivo de injetar as potências ativa e reativa 
desejadas na rede elétrica com emprego de inversores e gerador de indução. 
A primeira abordagem trata-se de um Controle Preditivo Generalizado (GPC) para um gerador 
de indução duplamente alimentado aplicado a sistemas de energia eólica. O presente controlador usa a 
formulação de espaço de estados como modelo de predição. Além disso, a estratégia de controle 
vetorial foi usada para controlar a potência ativa e reativa do estator e restrições às tensões são 
adicionadas, devido ao vetor tensão calculado poder exceder o seu valor nominal. Adicionalmente, foi 
desenvolvida uma metodologia para escolher parâmetros GPC com base em sua função de 
transferência em malha fechada. Finalmente, a predição do controlador com restrições é implementada 
num DSP (Digital Signal Processor) em uma bancada experimental na qual resultados são obtidos 
para endossar a teoria proposta. 
A outra abordagem foi baseada na simulação de um controle preditivo para injetar potência ativa 
e reativa na rede elétrica. O conversor dividido pode ser operado com baixa tensão na barra CC, 
otimizando a quantidade de componentes, como indutores, capacitores, diodos, proporcionando perdas 
mínimas e distorções harmônicas totais mais baixas quando comparado com o inversor convencional. 
O objetivo é comparar dois tipos de controle preditivo e um controlador proporcional – integral, 
sistema convencional trifásico e inversor Split Source a partir de resultados de simulação. 
 
Publicações 
 RODRIGUES, LUCAS LIMA; VILCANQUI, OMAR A.C.; CONDE D., ELIOMAR R. ; GUERERO, 
JOSEP M.; Sguarezi Filho, Alfeu J.; Generalized Predictive Control applied to the DFIG power control 
using state-space model and voltage constraints. ELECTRIC POWER SYSTEMS RESEARCH, v. 182, p. 
106227, 2020. M. S. Sousa, R. B. F. FIGUEIREDO, A. LUNARDI, E. R. C Duque, A J Sguarezi Filho. Análise 
Comparativa de Topologia de Conversores Conectados à Rede Elétrica. Simpósio Brasileiro de Sistemas 
Elétricos (SBSE 2020). Santo André – SP, Brasil. (Aceito para publicação) 
 Colaborações: 
 O trabalho no periódico Electric Power Systems Research contou com a colaboração do prof. Josep 
Guerrero, Fellow do IEEE e professor na Aalborg University na Dinamarca. 
 https://scholar.google.com/citations?user=cj43vw4AAAAJ&hl=en 
 
 
https://scholar.google.com/citations?user=cj43vw4AAAAJ&hl=en
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
18 
 
Desenvolvimento de Retificador Ativo utilizando Inversor de Alta Frequência (Atividades relacionadas 
ao doutorando Joel Filipe Guerreiro e Prof. J. A. Pomilio - Unicamp) 
O Retificador Ativo é utilizado para suprir energia para uma carga contínua a partir de uma fonte de 
energia alternada. Este tipo de retificador é interessante, pois possibilita retificação com correntes senoidais 
e em alto fator de potência. O retificador foi desenvolvido para ser conectado na microrrede do LabREI. 
Este conversor será igualmente aplicado a microrredes menores, como a microrrede formada pela Utility 
Interface desenvolvida e apresentada no relatório do ano 2. 
 
 
Retificador ativo 
 
Estudo da estabilidade de inversores em Microrredes de Energia (Atividades relacionadas ao 
doutorando Joel Filipe Guerreiro e Prof. J. A. Pomilio - Unicamp) 
 No cenário das microrredes, as fontes e cargas devem operar continuamente balanceando 
geração e demanda, assim como gerenciando a qualidade da energia. Devido à alta penetração de 
inversores e equipamentos eletrônicos na rede elétrica, a estabilidade e confiabilidade estão se 
tornando assuntos igualmente importantes, uma vez que a conexão paralela de diversos conversores 
pode levar à instabilidade. Neste sentido, o trabalho de doutorado do estudante explora um cenário em 
que uma microrrede ilhada torna-se oscilatória, tendo sua estabilidade comprometida. 
A figura ilustra um circuito equivalente de microrrede composta por uma fonte (Vref) e uma 
impedância (Zog), representado a rede de energia. Adicionalmente, a figura ilustra um retificador ativo, 
simbolizado por uma impedância (Zo) e uma fonte de corrente (Iref). Na Figura seguinte observa-se o 
diagrama de Bode da impedância de cada um dos elementos. A partir desta representação, é possível 
inferir a estabilidade da rede, observando os pontos de baixa impedância e fase acentuada (nas 
proximidades de 180º). 
 
Circuito equivalente de microrrede de energia. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
19 
 
 
Impedâncias dos elementos da microrrede. 
Publicação 
 J. F. Guerreiro, H. Guillardi Júnior, J. I. Yutaka Ota and J. A. Pomilio, "An Enhanced Thévenin Equivalent 
Circuit of a Resonant-Controller-Based Utility-Interface," 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics 
Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), Santos, Brazil, 2019, pp. 1-
6, doi: 10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065660. 
Esse artigo recebeu o prêmio de Best Student Paper no IEEE SPEC & COBEP 2019 
Desenvolvimentos relacionados ao projeto da bolsa PD (João I. Y. Ota) 
Anteriormente se descreveu no relatório do ano 2018-2019 alguns aspectos dentro do contexto 
de estabilidade de conversores na rede elétrica, os quais são relacionados com (i) o ponto de operação 
de potência do CEP, (ii) os efeitos oriundos de métodos de sincronização dos CEPs com a rede 
elétrica, (iii) os efeitos oriundos de estratégia de controle internos do CEP e (iv) os efeitos oriundos de 
ressonância entre cabos e a impedância de saída dos CEPs. Ferramentas de análise para o estudo de 
tais instabilidades tem suas bases no Critério de Estabilidade de Nyquist. O Critério de Estabilidade de 
Nyquist já é utilizado no estudo de estabilidade de projeto de conversores CC-CC, mas pode ser 
aplicado de maneira genérica a qualquer tipo de sistema. Um dos aspectos mais abordados dentro do 
estudo de estabilidade é o incremento negativo da resistência de conversores CC-CC ou CC-CA, o 
qual resulta da regulação de tensão de saída desses conversores quando operando como cargas de 
potência constante (CPL - constant power loads). A seguir discutem-se alguns aspectos que envolvem 
o uso do Critério de Estabilidade de Nyquist para sistemas em CEP. 
A relação entre a impedância de saída de um conversor e a impedância da carga da qual um 
sistema pode ser mostrada a seguir. 
A função de transferência TF pode ser interpretada como o ganho da malha que satisfaz o 
Critério de Estabilidade de Nyquist. Se seu módulo for sempre menor que um, não há instabilidade no 
sistema. Este critério tem sido largamente utilizado no projeto de conversores CC-CC. Entretanto, no 
caso de conversores conectados à rede CA existem limitações adicionais, tanto em termos do filtro 
quanto do conversor. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
20 
 
 
Modelo em circuito equivalente de Thévenin e relação de tensão de entrada e tensão de saída. 
 
Em sistemas CA não há um ponto de operação de operação em corrente contínua, portanto uma 
abordagem possível é o uso de transformações simétricas das variáveis de tensão e corrente para um 
eixo de coordenadas síncronas (eixo d-q). Nesse caso, métodos tradicionais de linearização podem ser 
aplicados, porém com a presença de impedâncias tanto no eixo direto quanto no eixo de quadratura e 
acopladas (Zdd, Zdq, Zqd, Zqq) em uma matriz quadrada. Artigos têm demonstrado que a análise dos 
elementos individuais da matriz possui similaridades com a análise de estabilidade do CEP ante a 
certos aspectos de estabilidade. Um exemplo é a observação que análises da impedância Zqq podem ser 
usadas para avaliar aspectos de estabilidade do Phase Lock-Lopp (PLL) de um conversor. 
Estudos de Sun
1
 estabeleceram o que vem sendo chamado de “Critério de Estabilidade baseado 
em Impedância” para CEPs conectados a uma rede elétrica. Mostra-se que a maneira mais adequada de 
representação de um CEP para estudos de estabilidade em redes elétricas seria um circuito equivalente 
de Norton (um fonte de corrente equivalente), embora essa representação tenha sido feita até então por 
um circuito equivalente de Thévenin. O uso do circuito equivalente de Norton permite um 
modelamento mais próximo do comportamento real de tais conversores na rede elétrica, e a conclusão 
desse artigo é que a impedância de saída (no modelo de Norton) de um conversor conectado à rede 
deve ser o maior possível para permitir a estabilidade em faixa extensa de frequência de operação. 
Uma outra análise que envolvendo um estudo mais aprofundado da estabilidade de conversores 
foi feito por Harnefors et. al.
2
 De acordo com os autores, um CEP seria estável se sua “admitância de 
entrada” se comportasse como um sistema puramente “passivo”, independentemente da causa de uma 
eventual instabilidade. Em outras palavras, a admitância de entrada não apresenta um comportamento 
de resistência negativa em nenhuma faixa de frequência, refletindo o mesmo ponto de vista quanto ao 
Critério de Estabilidade de Nyquist. Na prática, é impossível que um CEP seja puramente “passivo”. 
Porém, é possível evitar instabilidades em certas frequência de ressonância garantindo que um 
comportamento de resistência “não-negativa” ocorra por parte do CEP nessas faixas de frequência. 
Essa análise faz uso extensivo de modelagem e de funções de transferência. Necessita-se do 
conhecimento dos parâmetros de rede e conversores para que tal análise seja realizada com precisão. 
O uso de medições para a obtenção da impedância de redes é uma alternativa para mitigar 
incertezas decorrentes da modelagem e indisponibilidade de informações a respeito da impedância de 
saída de conversores conectados à redes elétricas3
. Por outro lado, o uso de equações de estados
4,5
 na 
 
1
 J. Sun, "Impedance-Based Stability Criterion for Grid-Connected Inverters," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 11, pp. 3075-3078, 
Nov. 2011. 
2
 L. Harnefors, M. Bongiorno and S. Lundberg, "Input-Admittance Calculation and Shaping for Controlled Voltage-Source Converters," in IEEE 
Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 6, pp. 3323-3334, Dec. 2007. 
3
 B. Wen, D. Boroyevich, R. Burgos, P. Mattavelli and Z. Shen, "Analysis of D-Q Small-Signal Impedance of Grid-Tied Inverters," in IEEE Transactions 
on Power Electronics, vol. 31, no. 1, pp. 675-687, Jan. 2016. 
4
 E. D. Queiroz and J. Antenor Pomilio, "SRF-PLL Influence on the Stability of a Current Source Converter in Droop Mode," 2019 IEEE 15th Brazilian 
Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), Santos, Brazil, 2019, pp. 1-6. 
5
 E. D. Queiroz and J. Antenor Pomilio, "Synchronous Reference Frame PLL Frequency Estimation under Voltage Variations," 2019 IEEE 15th Brazilian 
Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), Santos, Brazil, 2019, pp. 1-6. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
21 
 
análise de estabilidade permite um maior desacoplamento dos diversos efeitos que influenciam a 
“formação” da impedância de entrada de um conversor, e vem sendo a abordagem feita no LabREI. 
Espera-se que isso também permita um melhor entendimento do efeito quando diversos conversores 
são considerados, nos quais a abordagem por funções de transferência pode se tornar muito mais 
complexa. 
 
Análise de operação e estabilidade de microrredes híbridas 
Projeto de IC de Victor Cordeiro, orientador Prof. J. A Pomilio 
No trabalho foi analisada a microrrede apresentada na figura 1 e diversos aspectos relacionados 
ao funcionamento e estabilidade da mesma. 
 
Figura 1 – Microrrede analisada no trabalho. 
 
Os tópicos abordados foram: 
 Especificação da rede. 
 Modelagem das cargas. 
 Modelagem dos Painéis Fotovoltaicos. 
 Modelagem do banco de baterias. 
 Modelagem dos conversores. 
 Considerações sobre a escolha dos parâmetros de controle na estabilidade dos conversores. 
Em relação à operação da rede foram desenvolvidos fluxogramas para definir como os conversores 
devem operar de modo que seja possível a estabilidade da microrrede, evitando que dois controles 
independentes controlem a tensão ou corrente do mesmo barramento, por exemplo. O funcionamento 
da microrrede permite injetar potência na rede quando a potência gerada pelos painéis solares for 
maior do que o demandado pelas cargas conectadas nos barramentos CC de 380V e 48V. 
Foram modelados diferentes tipos de cargas nos barramentos, sendo analisado e desenvolvido um 
modelo para a carga de potência constante, apresentada na figura 3. 
Em relação aos painéis fotovoltaicos, foi analisada a utilização do MPPT e o modelo foi obtido 
com base nos dados de placa dos painéis solares instalados nas dependências da FEEC- UNICAMP, 
inserindo os parâmetros no modelo físico do PSIM, considerando a associação entre diversos painéis. 
A modelagem e o dimensionamento dos conversores tiveram como objetivo obter equações para 
que se garanta o funcionamento no MCC e ripple especificados e se consiga um modelo para o 
controle adequado dos conversores. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
22 
 
 
Figura 3 – Circuito desenvolvido para modelar uma carga ativa. 
 
Para a análise de estabilidade, foi considerado o procedimento apresentado por 
(MIDDLEBROOK, 1976), analisando a impedância do conversor com a da carga, cuja razão deve ter 
módulo menor do que 1, condição suficiente para que se garanta a estabilidade, podendo-se verificar a 
influência dos parâmetros de controle. 
Com uma carga RC, foi mostrado que em um conversor Buck é possível garantir a estabilidade 
com um conversor inicialmente instável com o aumento da capacitância do filtro, conforme 
apresentado no diagrama de Nyquist mostrado na figura 4. 
 
Figura 4 – Obtenção da estabilidade de um conversor Buck com o aumento da capacitância do filtro de 
saída. 
É possível considerar o barramento apresentado na figura 1 como o equivalente Thevenin dos 
conversores e cargas conectados, conforme mostrado na figura 5. 
 
Figura 5 – Equivalente Thevenin das cargas, fontes e conversores conectados no barramento da fig. 1. 
 
Comparação das performances dinâmicas de três estratégias de PLL frente a variações de tensão 
e frequência (Atividades do doutorando Eliabe Duarte Queiroz e Prof. J. A. Pomilio - Unicamp) 
 O desempenho de três algoritmos foi investigada, um SRF-PLL simples, um SRF-PLL com um 
filtro notch ressonante sintonizado, e um PLL com duplo integrador generalizado de segunda ordem 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
23 
 
(DSOGI-PLL). Como o PLL mais simples é sensível a desbalanços, os incrementos na sua estrutura 
visam eliminar a influência da sequência negativa que surge devido a desbalanços na rede. 
 Entre os instantes IV e V as entradas são submetidas a um afundamento de tensão trifásico de 
10%, fazendo com que as componentes d e q da tensão diminuam de mesma proporção 
simultaneamente. A partir do instante V ocorre um afundamento monofásico de 10%. 
 O primeiro gráfico da figura 1 é a estimativa de frequência dos PLLs contendo as porções 
integrais e proporcionais, , e . O segundo gráfico apresenta as estimativas só com a parte 
integral, , e . No terceiro, mostra o comportamento da fase estimada por cada PLL, , 
, . O que se observa desses gráficos é que o SRF-PLL tem estimativas de frequência e 
tensão bastante sensíveis na presença de desbalanços monofásicos. A eliminação da porção 
proporcional da estimativa garante uma estimativa de frequência mais comportada. O SRF-PLL com 
filtro ressonante é capaz de filtrar as componentes da estimativa que decorrem de desbalanços 
monofásicos da rede. Entretanto a sua resposta dinâmica para estimativas de fase e frequência 
apresentam oscilações devido ao baixo amortecimento introduzido pelo filtro ressonante. Essas 
oscilações também são atenuadas ao eliminar a parte proporcional, no segundo gráfico. 
 O DSOGI-PLL apresenta uma resposta que atenua as componentes em frequência mais alta, 
devido à introdução dos integradores generalizados de segunda ordem que filtram os sinais na entrada 
do PLL. Assim variações bruscas de tensão são mais atenuadas mesmo na presença da parte 
proporcional na estimativa. Na ausência do proporcional nessas estimativas as variações bruscas são 
ainda mais atenuadas. A introdução dos integradores generalizados não introduz oscilações na saída 
das estimativas, mesmo na ocorrência de desbalanço monofásico, entretanto surgem dinâmicas devido 
aos afundamentos trifásicos de tensão. 
Assim podemos concluir que tanto o DSOGI-PLL quanto o SRF-PLL com filtro notch 
ressonante são eficientes para eliminar as perturbações introduzidas pelos desbalanços. Entretanto 
maiores estudos devem ser destinados para verificar o impacto da escolha do PLL na estabilidade do 
conversor conectado a rede. 
 . 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
24 
 
Publicações 
 “Synchronous reference frame PLL frequency estimation under voltage variations”, Eliabe D. Queiroz, J. 
A. Pomilio, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de Eletrônica de 
Potência – COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
 “SRF-PLL Influence on the Stability of a Current Source Converter in Droop Mode”, Eliabe D. Queiroz, J. 
A. Pomilio, 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & 15º Congresso Brasileiro de Eletrônica de 
Potência – COBEP-SPEC 2019, Santos, 1 a 4 de dezembro de 2019. 
 
Estudosde supraharmônicas em microrredes (Atividades do mestrando Rafael K. Carneiro e Prof. 
J. A. Pomilio - Unicamp) 
A emissão de distúrbios na rede elétrica por conversores de potência (CEPs), incluindo 
inversores para sistemas fotovoltaicos (FV), ocorre além da 40ª ou 50ª harmônica, em frequências 
acima dos 2 ou 3 kHz
6
 , e são distúrbios relacionados com a frequência de chaveamento dos CEPs. 
 
6
 Klatt, M.; Meyer, J.; Schegner, P.; Lakenbrink, C. Characterization of supraharmonicemission caused by small 
photovoltaic inverters. In:Mediterranean Conference on PowerGeneration, Transmission, Distribution and Energy 
Conversion (MedPower 2016). 2016. p. 1–6. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
25 
 
 
 
Figura 1 – (a) Tensão de uma fase e (b) espectro de frequência evidenciando as emissões 
supraharmônicas observadas em uma planta fotovoltaica com 17 inversores totalizando 1MW, que 
possui estudo de otimização pelo processo 19/10684-0 da FAPESP. 
 
É possível observar emissões em 16 kHz, que até superam em intensidade as emissões na faixa 
harmônica (até 3 kHz), e suas múltiplas em torno de 32 kHz, 48k Hz e 64 kHz, com intensidade 
reduzida mas ainda relevante em comparativo com as emissões harmônicas na frequência de 32 kHz. 
Essas emissões superam as frequências na faixa das harmônicas cobertas pelas normas IEC 
61000-3-2:2018 e IEEE 519:2014, ABNT NBR 16149:2013 e ABNT NBR 16150:2013, utilizadas 
para a análise de conformidade da emissão em redes elétricas e certificação de inversores FV. 
 
 
Figura 2 - Espectro de frequência na entrada de energia do Laboratório de Pesquisas em Redes 
Elétricas Inteligentes (LabREI) da UNICAMP, com inversores FV ligados (vermelho) e desligados 
(preto) 
 
De forma geral, CEPs e equipamentos que utilizem conversores de correção ativa de fator de 
potência (PFCs) que utilizam modulação por largura de pulso (PWM) na frequência de dezenas de kHz 
são fontes de supraharmônicas, tais como lâmpadas LED, fluorescentes compactas (CFLs) e 
carregadores de veículos elétrico (EV). É possível observar na Figura 2 as emissões supraharmônicas 
em 20 kHz devido aos inversores fotovoltaicos conectados ao LabREI, em sua entrada de energia. Há 
também, tanto com os inversores ligados ou desligados, um distúrbio em 18 kHz devido a um CEP 
ainda desconhecido, provavelmente lâmpadas LED. 
 
Darmawardana, D.; Perera, S.; Robinson, D.; Ciufo, P.; Meyer, J.; Klatt, M.; Jayatunga,U. Investigation of high 
frequency emissions (supraharmonics) from small, grid-tied, photovoltaic inverters of different topologies. In:2018 
18th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), 2018. p. 1–6. ISSN 2164-0610. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
26 
 
Publicação: 
 R. K. Carneiro, J. I. Y. Ota and J. A. Pomilio, "Field Measurements of Non-intentional Emissions above 2 
kHz in Photovoltaic Inverter Installations," 2020 IEEE 29th International Symposium on Industrial 
Electronics (ISIE), Delft, Netherlands, 2020, pp. 1503-1508, doi: 10.1109/ISIE45063.2020.9152213. Best 
Section Paper Award 
 
Perspectivas de Pesquisa em Eletrônica de Potência e Condicionamento de Energia Elétrica com 
foco no aspecto Fontes fotovoltaicas e acumuladores de energia. Prof. Dr. Flávio Alessandro Serrão 
Gonçalves, Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba (ICTS) - UNESP 
 
a. Felipe Augusto Ferreira de Almeida (Doutorado). Título do Projeto: “Aplicações de 
Conversores Baseados em Redes de Impedância em Sistemas de Microgeração de Energia 
Elétrica Renováveis” - Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
b. Marcelo Tirolli (Doutorado). Título do Projeto: “Sistemas de Controle de Gestão de Energia 
Multifuncional para Conversores baseados em redes de impedância do tipo-Y aplicados em 
Microgeração de Energia Distribuída”. - Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
c. Rafael dos Santos (Mestrado: Bolsista CAPES). Título: “Microinversor do tipo-Y monofásico”. 
- Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
d. William Hertz Ganzenmuller (Mestrado). Título: “Sistemas de Carregamento de Veículos 
Elétricos Multifuncionais”. - Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
e. Marcus Vinicius Maia Rodrigues (Doutorado). Título do Projeto: “Conversores Empregando 
Rede De Impedância com Acoplamento Magnético Para Microgeração De Energia Elétrica” – 
Orientador: Prof. F.A.S. Gonçalves 
f. Sophia Martins Braghetto Barillari (Trabalho de Conclusão de Curso). Estudo Dos Impactos 
Devido A Variações Paramétricas Na Operação De Inversores Do Tipo Fonte-Y. Início: 2019. 
Orientador: Prof. F. A. S. Gonçalves 
 
As atividades de pesquisa estão em aderência com o Tópico: Perspectivas de Pesquisa em 
Eletrônica de Potência e Condicionamento de Energia Elétrica com foco no aspecto Fontes 
fotovoltaicas e acumuladores de energia. Especificamente, a evolução das pesquisas no período esteve 
relacionada com o estudo de conversores CC-CC e CA-CC (inversores) empregando redes de 
impedância, em especial as topologias considerando acoplamento magnético denominadas fonte-Y e 
sua variante quase-fonte-Y. As pesquisas resultaram no desenvolvimento de modelos matemáticos 
(regimes permanente e dinâmico), em metodologias de projeto otimizadas para dos elementos que 
compões a rede de impedância e na exploração e na avaliação da aplicação de diferentes estratégias de 
modulação modificadas para o controle dos intervalos de condução conjunta, inerentes da operação 
com redes de impedância. 
Os modelos desenvolvidos previamente permitiram a demonstração de que a obtenção de do 
ponto de operação poderia ser realizada por diferentes arranjos de configurações da rede de 
impedância, seja pelos valores absolutos dos indutores ou capacitores ou pelo arranjo das razões de 
acoplamento escolhidas nas espiras, em conjunto dos sinais de razão cíclica de controle. Os modelos 
ideais permitiram o desenvolvimento de metodologias de projeto e constatações operacionais 
importantes. Entretanto, a não contabilização das perdas ôhmicas nos modelos resulta em erro relativo 
na estimação das grandezas elétricas envolvidas na operação, em especial no ganho estático de tensão, 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
27 
 
esforços de tensão e corrente nos componentes e no rendimento. Assim, com relação ao 
desenvolvimento dos modelos matemáticos, as explorações apresentaram avanços envolvendo a 
obtenção de modelos matemáticos contabilizando perdas ôhmicas (resistências série equivalente em 
indutores e capacitores e em perdas de condução nos interruptores), tornando os modelos obtidos 
válidos em regiões em que os modelos idealizados apresentaram divergência, especialmente nas 
condições de ganhos elevados com correntes de carga elevadas. A figura 1 mostra exemplos de curvas 
relacionadas com o ganho estático de tensão para a estrutura baseada na rede de impedância do tipo 
fonte-Y, provenientes do modelo idealizado e do modelo contabilizando perdas, tomando diferentes 
relações de transformação (K) para os indutores acoplados, demonstrando aspectos de limitação na 
obtenção dos ganhos. 
 
 
 
 
Figura 1 – Exemplo de curvas do ganho estático de tensão para a estrutura baseada na rede do 
tipo fonte-Y: (a) ideal; (b) não ideal; 
 
 
Figura 2 – Resposta dinâmica do conversor 
quase-fonte-Y considerando distúrbio na 
tensão de entrada. 
 
 
 
Figura 3 – Diagrama de bode da função de 
transferência GVC1/D, frente a variação 
paramétrica da resistência série do indutor de 
entrada. 
 
Fundamentando-se em modelos de pequenos sinais CA, modelos dinâmicos e as principais 
funções de transferência de cada conversor foram desenvolvidas, considerandoigualmente as 
contabilizações das perdas. Análises foram realizadas para avaliar a aderência na representação do 
comportamento dinâmico, e o impacto na operação e na estabilidade das topologias avaliadas frente a 
distúrbios e variações paramétricas. A figura 2 mostra um exemplo da resposta dinâmica do conversor 
baseado na rede tipo quase-fonte-Y considerando distúrbio na tensão de entrada, visando demonstrar a 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
28 
 
aderência do modelo com o confronto de resultados do modelo chaveado e do modelo dinâmico 
desenvolvido. A figura 3 mostra o diagrama de bode da função de transferência da variável de estado 
relacionada com a tensão no capacitor (VC1) da rede de impedância em relação a razão de condução 
conjunta (shoot-through) (D), considerando a variação paramétrica da resistência série do indutor de 
entrada da rede de impedância, demonstrando a influência da variação deste parâmetro da variável de 
estado em análise. 
Adicionalmente, considerando que uma das variáveis de controle para a obtenção do ganho das 
topologias consiste da razão de condução conjunta (shoot-through), as evoluções das pesquisas 
também envolveram a exploração e a análise do emprego de diferentes estratégias de modulação por 
largura de pulso modificadas para prover o estado de condução conjunta, pois este é um estado não 
existente na concepção clássica da modulação por largura de pulso senoidal. Neste sentido, as 
estratégias denominadas Simple Boost Control (SBC), Maximum Boost Control (MBC) e Maximum 
Constant Boost Control (MCBC), e suas modificações devido a incorporação de injeção de harmônicos 
foram avaliadas considerando diferentes índices de mérito estabelecidos (ganho máximo obtido, 
ondulação de corrente e tensão, DHT da tensão, esforços de corrente e tensão, tempo de 
estabelecimento). A figura 4 apresenta as formas de onda relacionadas com a operação do conversor 
CC-CA quase-fonte-Y considerando a aplicação de três diferentes estratégias de modulação (SBC, 
MBC+3ª e MCBC + 3ª). As análises matemáticas e de simulação demonstraram de forma geral para as 
famílias dos conversores avaliados que as estratégias contemplando injeção de harmônicos (3ª) 
apresentaram melhores índices de mérito em relação as demais estratégias. 
 
Figura 4 – Formas de onda relacionadas com a operação do conversor CC-CA quase-fonte-Y 
considerando a aplicação de diferentes estratégias de modulação. 
Publicações 
1. SANTOS, R.; GONÇALVES, F. A. S. Sinusoidal PWM techniques comparison for the Quasi-Y-Source 
Inverter. In: VIII Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos (SBSE 2020), 2020, Santo André-SP. 
2. ALMEIDA, F. A. F.; SOARES, F. G.; GONÇALVES, F. A. S.; Z-Source Inverter for Photovoltaic 
Microgeneration. In: 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & The 15th Brazilian Power 
Electronics Conference, 2019, Santos-SP. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
29 
 
3. SANTOS, R.; OLIMPIO FILHO, J. A.; GIL, E. ; MARAFÃO, F. P.; GONÇALVES, F. A. S.; Modeling 
Battery Energy Storage System operating in DC microgrid with DAB converter. In: 5th IEEE Southern 
Power Electronics Conference & The 15th Brazilian Power Electronics Conference, 2019, Santos-SP. 
4. RODRIGUES, M. V. M.; SILVA, N. ; GONÇALVES, F. A. S.; Static Transfer Switch Applied to Single-
Phase Uninterruptible Power Supply. In: 5th IEEE Southern Power Electronics Conference & The 15th 
Brazilian Power Electronics Conference, 2019, Santos-SP. 
5. TIROLLI, M. N.; GONCALVES, F.A.S. . Detecção de Corrente Nula em Conversores Boost Operando em 
Modo Crítico. In: 14º Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 2019, Ouro Preto - MG. 
6. GANZENMULLER, W. H.; GONÇALVES, F. A. S. Revisão de Sistemas de Carregamento de Veículos 
Elétricos. In: XIII Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica - CBQEE2019, 2019, São 
Caetano do Sul-SP. 
7. TIROLLI, M. N.; MARCELO, A. B.; GONÇALVES, F. A. S.; Metodologia para Dimensionamento de 
Indutores com Núcleo Toroidal Visando Aplicação em Conversores CC-CC. In: 4o Congresso de Pós-
Graduação do IFSP - ConPoG 2019, 2019, Sorocaba-SP. 
8. ALMEIDA, F. A. F.; LIBERADO, E. V.; MARAFÃO, F. P.; GONÇALVES, F. A. S.; Análise Da 
Operação Do Svc Em Rede De Baixa Tensão Com Componentes Harmônicas Utilizando Tpc. In: 4o 
Congresso de Pós-Graduação do IFSP - ConPoG, 2019, Sorocaba-SP. 
9. ALMEIDA, F. A. F.; LIBERADO, E. V.; MARAFÃO, F. P.; GONÇALVES, F. A. S.; Impactos Da 
Regulação De Tensão Com Compensador Estático De Reativos Em Sistemas Elétricos Com Geração 
Distribuída. In: 4o Congresso de Pós-Graduação do IFSP - ConPoG 2019, 2019, Sorocaba-SP. 
 
Pesquisas relacionadas no uso multifuncional de inversores, teorias de potência e identificação de 
cargas e fontes. Pesquisador Associado: Prof. Dr. Helmo K. Morales Paredes 
Como previsto no cronograma do projeto temático, estão em andamento estudos relativos à 
proposição e desenvolvimento de técnicas de controle para gerar sinais de referência que possibilitem 
adicionar serviços ancilares aos inversores conectados à rede elétrica. Além da necessidade de 
identificar e caracterizar as cargas e as fontes que contribuem a deterioração da qualidade da energia 
elétrica (QEE) é importante definir uma base teórica para identificar, o que e como devem ser 
compensados os distúrbios para aprimorar e manter os indicadores de QEE dentro dos limites 
permitidos pelas normas. A seguir são discutidos resumidamente os resultados já publicados neste 
terceiro ano de trabalho. 
J. P. Bonaldo J. A. O. Filho, A. M. S. Alonso, F. P. Marafão, H. K. Morales-Paredes, “Modeling and 
Control of a Single-Phase Grid-Connected Inverter with LCL Filter” IEEE Latin America 
Transactions, 2020. (Aceito para publicação). 
Este artigo descreve detalhadamente a modelagem e o controle de um inversor multifuncional 
conectado à rede elétrica quando a impedância da rede é desconhecida. É utilizado um filtro do tipo 
LCL na saído do conversor e uma abordagem de amortecimento ativo é empregada para atenuar as 
oscilações que ocorrem nas interações entre a rede elétrica e as indutâncias e capacitâncias do filtro 
LCL. Os resultados demonstram que o filtro LCL possibilita a obtenção de formas de onda de corrente 
e tensão praticamente livres de ondulação de alta frequência. Além disso, ressalta-se que, mesmo com 
variações abruptas de carga, a estabilidade do inversor é mantida e, tanto a corrente pela rede quanto a 
corrente de saída do inversor não apresentam oscilações em alta frequência ou ressonâncias devido à 
atuação da estratégia de amortecimento ativo de ressonâncias no filtro LCL. Portanto, o inversor pode 
ser conectado a uma rede de impedância desconhecida, visando a injeção de potência ativa e 
oferecendo serviços ancilares, tais como a filtragem ativa de harmônicos e reativos. Ressalta-se que 
este trabalho é fruto da cooperação com o Prof. Bonaldo da UFMT. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
30 
 
J. A. O. Filho, H. K. Morales-Paredes, A. M. S. Alonso, J. P. Bonaldo, F. P. Marafão, M. G. Simões, 
“3-Phase Multi-Functional Grid-Tied Inverter for Compensation of Oscillating Instantaneous 
Power”. In: 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics 
Conference (COBEP/SPEC), 2019, Santos. 2019. DOI: 10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065443 
O trabalho propõe uma nova abordagem baseada nos termos básicos da CPT, do inglês 
Conservative Power Theory para identificar as parcelas oscilatórias da potência instantânea em 
sistemas trifásicos a três condutores. Os termos oscilatórios são derivados dos termos de potência 
instantânea (p) e energia reativa instantânea (w) da CPT as quais são decompostas em parcelas medias 
(¯p e ¯w) e oscilatórias (p ̃ e w ̃). Seguidamente, um estudo detalhado para definir os sinais de 
referência para compensação de oscilaçõespotência instantânea bem como injeção de potência ativa 
em sistemas trifásicos a três fios foi proposto. Finalmente, os sinais de referência para um inversor 
multifuncional são compartilhados conjuntamente com os sinais de referência que permite a injeção de 
potência ativa na rede, ou seja, o inversor poder atuar como um filtro ativo de potência (FAP) e como 
um Interface de Eletrônica de Potência (IEP) ou executar ambas as funções simultaneamente. Os 
resultados indicam que a CPT pode fornecer as referências de controle para os recursos energéticos 
distribuídos de forma bastante flexível, permitindo inclusive que os inversores possam atuar como 
condicionadores da qualidade da energia no ponto de conexão, desde que não estejam operando em sua 
potência nominal para a injeção de potência ativa. Ressalta-se que este trabalho é fruto da cooperação 
internacional com o Prof. Simões da Colorado School of Mines. 
A. M. S. Alonso, H. K. Morales-Paredes, J. A. O. Filho, J. P. Bonaldo, D. I. Brandão, F. P. Marafão, 
“Selective Power Conditioning in Two-Phase Three-Wire Systems Based on the Conservative Power 
Theory”. In: 54th IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Baltimore. 2019. 
Trata-se resultados da aplicação da CPT para o controle de um filtro ativo de potência (FAP) em 
redes bifásicas a três fios. Neste trabalho, a CPT foi utilizada para definir uma metodologia seletiva 
para compensar os reativos, minimizar os desequilíbrios e mitigar as correntes harmônicas, além de 
contribuir para a redução da corrente do neutro no ponto de acoplamento comum (PCC). Assim, 
considerando as publicações do Pesquisador Associado Prof. Morales-Paredes, orientandos e 
colaboradores, os resultados indicar que a CPT pode ser aplicado não apenas em sistemas monofásicos 
e trifásicos mais também em sistemas bifásicos. Além disso, é válida inclusive sob condições de 
distorções, desequilíbrios das tensões, o que torna a(s) metodologia(s) proposta(s) bastante robusta. 
D. O. Assunção, M. V. S. Cota, A. C. Moreira, B. R. P. Conrado, W. A. Souza, H. K. Morales-Paredes, 
“Technical Impacts Caused by the Connection of a Gas Microturbine in Low-Voltage Grids” In: XIII 
Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica, 2019, São Caetano do Sul, 2019. 
Trabalho referente à análise dos impactos técnicos recorrentes da instalação de recursos 
energéticos distribuídos (RED) conectados à rede elétrica. Como a maioria dos RED, a conexão de 
uma microturbina à rede elétrica requer de uma análise detalhada sobre os possíveis impactos na 
qualidade da energia elétrica. Neste trabalho, portanto, foi desenvolvido uma modelo computacional 
de um a microturbina a gás modelo “Capstone C65” de 65 kW, 400-480 V e 60 Hz acoplado a um 
gerador síncrono de imã permanente. A microturbina é conectada à rede elétrica através do inversor 
trifásico, composto pelo conversor CC/CA e um filtro LC. As referências para as potências ativa e 
reativa, fornecidas para a rede ou absorvidas da rede, são controladas através da transformação de 
coordenadas abc-dq-abc e o sincronismo com a rede é realizado através de um PLL. Seguidamente, 
utilizando o sistema elétrico de testes do IEEE de 13 barras, acrescido do modelo computacional 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
31 
 
desenvolvido da microturbina é analisado em detalhe os impactos da conexão da microturbina na rede 
elétrica. Além disso, para auxiliar nas análises e discussões foram utilizadas diferentes parcelas de 
potência da norma IEEE Std 1459-2010. Os resultados demostram que a conexão da microturbina 
altera as caraterísticas da rede elétrica. Dependendo do valor da potência e do ponto de conexão do 
gerador distribuído, verificou-se que o aumento da potência ativa injetada na rede aumenta o perfil de 
tensão e reduz o fator de potência. Além disso, deve-se estar atento à quantidade injetada de potência, 
pois, a redução das perdas se dará até um determinado valor, após, as perdas tendem a aumentam 
proporcionalmente ao incremento da potência injetada, além de possíveis violação dos indicadores de 
qualidade da energia elétrica (QEE). 
 D. O. Assunção, W. A. Souza, A. C. Moreira, B. R. P. Conrado, L. A. A. Pereira, H. K. Morales-
Paredes, “Metodologia Heurística para Operação de uma Microturbina a Gás Conectada ao Sistema 
Elétrico. In: XIV Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, Ouro Preto, 2019. pp. 1-6. 
Este artigo, com base na publicação anterior “Technical Impacts Caused by the Connection of a 
Gas Microturbine in Low-Voltage Grids” apresenta um estudo detalhado para evitar os impactos 
técnicos e limitar a operação de uma microturbina, de forma a não violar nenhum indicador de QEE. 
Frente a esta demanda e tendo a base de conhecimento proveniente de um especialista, neste trabalho 
foi proposta a aplicação de um algoritmo heurístico para analisar detalhadamente a obtenção de valores 
ótimos de referência para injeção de potência ativa e reativa por parte de uma microturbina a gás. Os 
resultados demonstram que o algoritmo heurístico é uma estratégia eficiente para operação da 
microturbina conectada ao sistema elétrico uma vez que os valores encontrados para as referências das 
potencias ativa e reativa através do algoritmo proposto permite maximizar a potência injetada sem 
violar os indicadores de qualidade da energia elétrica. 
 L. R. Ilario, A. C. Moreira, H. K. Morales-Paredes, “Implementação de um Sistema Inteligente 
para Previsão do Consumo de Energia Elétrica Residencial” In: XIV Simpósio Brasileiro de 
Automação Inteligente, Ouro preto, 2019, pp. 1-6. DOI: 10.17648/sbai-2019-111367 
Com o objetivo de auxiliar na tomada de decisão dos consumidores residenciais que viabilize um 
adequado gerenciamento no consumo de energia elétrica, foi desenvolvido um sistema integrado de 
hardware e software com recursos baseados nos conceitos de Internet das Coisas (IoT) e sistemas 
supervisórios denominado de sistema inteligente de controle e eficiência energética (SICEE). 
Seguidamente têm sido aplicadas técnicas de Regressão Linear por meio do método de Gradiente 
Descendente para propor um algoritmo para predizer o consumo de energia elétrica de uma residência. 
Assim, os dados coletados pelo SICEE são utilizados para engendrar o algoritmo e para aferir as 
informações sobre o consumo de energia elétrica da residência. Os resultados obtidos até o momento 
mostram a viabilidade da sua aplicação pratica. 
Teses, dissertações em andamento: 
 Mestrando: Lucas Rodrigues Ilário (Mestrando), “Contribuições para integração da indústria 
4.0 nas Redes Elétricas Inteligentes”, Orientador: Prof. Helmo K. Morales-Paredes. 
 Matheus Branco Arcadepani (Mestrando) “Análise das distorções harmônicas de tensão e seu 
impacto no valor eficaz total da corrente e nas componentes de corrente definidas pela CPT e 
CPC”, Orientador: Prof. Helmo K. Morales-Paredes. 
 Diego Tardivo Rodrigues (Doutorando) “Desenvolvimento de algoritmos de tomada de decisão 
para compensação baseados nas normas de qualidade da energia utilizando inversores 
multifuncionais”, Orientador: Prof. Helmo K. Morales-Paredes. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
32 
 
Controle Cooperativo de Geradores Distribuídos em Microrredes de Energia com Múltiplas 
Considerações de Operação 
Doutorando: Augusto Matheus dos Santos Alonso (bolsa FAPESP – doutorado regular e BEPE) 
Orientador: Fernando Pinhabel Marafão (UNESP), Coorientador: Danilo Iglesias Brandão (UFMG) 
Orientador no exterior (Cotutela): Elisabetta Tedeschi (NTNU) 
A alta penetração de fontes decentralizadas de geração distribuída tem criado um novo 
paradigma operacional em sistemas elétricos de baixa tensão, e particularmente em microrredes (MRs) 
de energia, uma vez que os conversores eletrônicos de potência requeridos para a integração de 
geradores distribuídos (GDs) propiciam maior flexibilidadeoperacional e podem ser empregados em 
serviços ancilares de suporte a tais redes elétricas. Por exemplo, além de gerenciar a conversão de 
potência ativa produzida por GDs, inversores eletrônicos podem ofertar serviços de melhoria de 
qualidade de energia, com foco em perspectivas locais ou globais, visando o aumento da eficiência 
elétrica da rede elétrica. Ademais, considerando que um número significante de tais inversores pode 
existir em tais MRs, é indispensável que se criem estratégias que propiciem controla-los de forma 
coordenada. Tal coordenação é essencial, não só sob o âmbito de considerações técnicas de 
atendimento a normativas e manutenção da robustez operacional, mas também devido a aspectos de 
mercado que viabilizam a operação de uma MR dentro da perspectiva de Transactive Energy Systems 
(TESs). Portanto, este projeto de doutorado (Processo #2017/24652-8) propõe o desenvolvimento de 
uma metodologia de coordenação de inversores em MRs de baixa tensão, visando aumento na 
flexibilidade de despachabilidade de potência e integração de GDs, tão bem quanto propiciando que 
considerações operacionais cooperativas de qualidade de energia (e.g., compensação de correntes 
reativas, harmônicas e de desbalanço) possam ser ofertadas respeitando restrições normativas, tal como 
limitações de manutenção de perfis de tensão internamente à MR. Este projeto de duplo diploma de 
doutorado está inserido dentro do contexto de uma cotutela estabelecida entre a UNESP e a Norwegian 
University of Science and Technology (NTNU), ainda englobando o projeto de estágio no exterior 
(e.g., bolsa BEPE – Processo #2018/22172-1) que foi usufruída pelo doutorando entre 2019-2010. 
O principal objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia de controle coordenado de 
inversores empregados na interface de GDs em MRs de baixa de tensão, possibilitando múltiplas 
considerações de operação que englobem a controlabilidade da potência despachada pela MR e 
serviços de qualidade de energia. Esta metodologia, nomeada Generalized Current-Based Control 
(GCBC), tem sua formulação baseada em uma topologia mestre/escravo de controle coordenado e é 
capaz de gerenciar a interação da MR com o sistema de distribuição ao qual esta se conecta. As 
seguintes características de aplicação e funcionalidades operacionais são objetivadas neste trabalho: 
1) A coordenação de inversores independente de suas topologias, possibilitando com que a 
estratégia seja aplicada tanto a sistema monofásicos, quanto a trifásicos. Considera-se a 
incorporação de inversores com diferentes naturezas de operação, como GDs sem capacidade 
de comunicação, tão bem quanto GDs com fonte não despacháveis ou baseados em fontes 
despacháveis (e.g., tal como armazenadores de energia); 
2) Possibilitar controlar a potência ativa e reativa que a MR despacha ou drena da rede de 
distribuição, possibilitando com que esta respeite limites contratuais estabelecidos entre os 
agentes do sistema de TES; 
3) Ofertar serviços de compensação de reativos, de correntes harmônicas e de desbalanço (sendo 
este último possibilidade por uma implementação com base na Teoria de Potência Conservativa 
(CPT)) de forma flexível pela coordenação dos inversores distribuídos. Ademais, é possível 
coordenar inversores de forma a se ofertar amortecimento de ressonâncias harmônicas e 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
33 
 
operação da MR com fator de potência unitário mesmo sob condições de tensão não-senoidais, 
através do conceito de síntese de carga resistiva realizado de forma distribuída; 
4) Limitações de sobretensão podem ser controlados de forma flexível, tanto no ponto de 
acoplamento (PAC) da MR com o sistema de distribuição, quanto internamente à MR, através 
do emprego de uma estratégia coordenada e automática de funções de Volt-Watt e Volt-VAR. 
Consequentemente, além de possibilitar maior integração de GDs, torna-se possível minimizar 
a redução de geração de energia (i.e., power curtailment). 
5) Finalmente, realizar validações das funcionalidades operacionais da estratégia através de 
simulações computacionais, além de resultados em um sistema de simulações de tempo real, 
tão bem quanto através do desenvolvimento de um protótipo experimental de uma MR. 
 
Figura 3: (a) Implementação da estratégia de controle em plataforma de tempo real OPAL-RT; (b) Testbench 
adotado para a MR. 
 
Figura 4: Resultados de simulação em tempo real para MR trifásica: (a) sistema inoperante; (b) 
compartilhamento de correntes ativas e reativas; (c) compensação distribuída de harmônicos. De cima para 
baixo: tensões no PAC, correntes no PAC, correntes do DER1, correntes do DER2, e correntes coletivas dos três 
inversores (i.e., DER1, DER2, e DER3). 
 
Atualmente, o doutorando trabalha no desenvolvimento final da metodologia de controle, com 
foco na regulagem de possíveis sobretensões que possam ocorrer na MR, além do desenvolvimento da 
apresentação final da estratégia. Resultados experimentais estão sendo realizados na UNESP, com base 
em um protótipo de MR desenvolvido. Ademais, como parte do acordo de cotutela estabelecido, 
espera-se que o aluno realize a defesa de doutorado na NTNU em 2021. 
 
Publicações – Julho 2019 a Junho 2020 
J1) Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafão, F. P., “Distributed Selective Harmonic Mitigation 
and Decoupled Unbalance Compensation by Coordinated Inverters in Three-Phase Four-Wire Low-Voltage 
Networks”, Electric Power Systems Research, Maio 2020. 
(a) (b)
(a) (b) (c)
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
34 
 
J2) Alonso, A. M. S.; Pereira Jr., B. R.; Brandao, D. I.; Marafão, F. P., “Optimized Exploitation of Ancillary 
Services: Compensation of Reactive, Unbalance and Harmonic Currents Based on Particle Swarm 
Optimization,” IEEE Latin America Transactions, Maio 2020. 
J3) Bonaldo, J. P.; Filho J. A. O.; Alonso, A. M. S.; Marafão, F. P.; Paredes, H. K. M.; “Modeling and Control 
of a Single-Phase Grid-Connected Inverter with LCL Filter,” IEEE Latin America Transactions, Abril 
2020. 
J4) Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Caldognetto, T.; Marafão, F. P.; Mattavelli, P., “A Selective Harmonic 
Compensation and Power Control Approach Exploiting Distributed Electronic Converters in Microgrids,” 
International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Fevereiro 2020. 
J5) Brandao, D. I.; Ferreira, W. M; Alonso, A. M. S.; Tedeschi, E.; Marafão, F. P., “Optimal Multiobjective 
Control of Low-Voltage AC Microgrids: Power Flow Regulation and Compensation of Reactive Power and 
Unbalance,” IEEE Trans. on Smart Grid, Março 2020. 
C1) Alonso, A. M. S.; Göthner, F.; Brandao, D. I.; Marafão, F. P.; Tedeschi, E., “Power- and Current-Based 
Control of Distributed Inverters in Low-Voltage Microgrids: Considerations in Relation to Classic Droop 
Control”, in IEEE Int. Conf. Ecol. Vehic Renew. Energies, Maio 2020. 
C2) Alonso, A. M. S; Afonso, L. C.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafão, F. P., “Considerations on 
Communication Infrastructures for Cooperative Operation of Smart Inverters” in IEEE COBEP/SPEC 
Conf., Dezembro 2019. 
C3) Paredes, H. K. M.; Filho, J. A. O.; Alonso, A. M. S.; Bonaldo, J. P.; Marafão, F. P.; Simoes, M. G., “3-
Phase Multi-Functional Grid-Tied Inverter for Compensation of Oscillating Instantaneous Power,” in IEEE 
COBEP/SPEC Conf., Dezembro 2019. 
C4) Alonso, A. M. S.; Paredes, H. K. M.; Filho, J. A. O.; Bonaldo, J. P.; Brandao, D. I.; Marafão, F. P., 
“Selective Active Power Conditioning in Two-Phase Three-Wire Systems Based on the Conservative 
Power Theory,” in IEEE IAS Meeting, November 2019. 
C5) Alonso, A. M. S.; Brandao, D. I.; Tedeschi, E.; Marafao, F. P., “Coordinated Control of Parallel Power 
Conditioners Synthesizing Resistive Loads in Single-Phase AC Microgrids,” in IEEE EPE-ECCE Europe, 
Dezembro 2019. 
 
Definição de metodologias deprojeto e controle de uma interface de qualidade de energia para 
compensação de distúrbios de tensão. 
Pós-doutorado: Dr. Luis Armando De Oro Arenas (UNESP - Bolsa FAPESP) 
Supervisor: Fernando Pinhabel Marafão (UNESP). 
A incorporação do conceito de geração distribuída (GD) nos ambientes de redes de distribuição 
de energia elétrica como alternativa para dar suporte à rede principal, mas também como uma 
possibilidade de transformá-la em um sistema flexível e resiliente sub diversos cenários de operação. 
O projeto de pós-doutorado propõe o desenvolvimento de uma interface de qualidade de energia 
(power quality interface, PQI) para instalação no ponto de acoplamento comum entre microrredes 
inteligentes de energia e as respectivas redes de distribuição de energia. A aplicação principal da PQI 
seria atender demandas das concessionárias de energia, às quais têm maior preocupação com a 
qualidade da tensão fornecida em função do desequilíbrio, assimetria, distorção harmônica etc. 
Sabendo que o foco principal da PQI é dar suporte à rede principal no PAC, procura-se o atendimento 
dos objetivos estabelecidos pelos índices de QEE desejados em função do nível de curto circuito do 
sistema. Um aspecto importante a ser explorado durante o desenvolvimento do estágio se baseia no 
estudo da interação entre a PQI com outros agentes distribuídos pela rede, ou microrrede de 
distribuição, criando cenários e controle cooperativo para o atendimento dos índices de qualidade de 
energia no PAC. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
35 
 
Objetivos: Desenvolver metodologias de projeto e controle de interfaces de qualidade de energia 
(PQIs) voltadas à compensação de distúrbios de tensão tais como desequilíbrios, assimetrias e 
distorção harmônica, para aplicação em redes de distribuição de média/baixa tensão com geração 
distribuída (GD) e gerenciamento energético multiagente. Tais metodologias serão validadas através 
de simulação e resultados experimentais através da construção de protótipos de baixa potência. 
Etapas desenvolvidas e planejadas 
Esta primeira etapa do projeto tem-se focado no estudo de estruturas de conversores de 
eletrônica de potência que possam operar como interface de qualidade de energia instalada no PAC da 
microrrede. Uma conclusão preliminar da revisão bibliográfica indica que uma estrutura viável para 
operar como PQI seria o Condicionador unificado de qualidade de energia (Unified Power Quality 
Conditioner - UPQC), devido à possibilidade de realizar compensação série dos desequilíbrios e 
componentes harmônicas nas tensões de fornecimento no PAC e, ao mesmo tempo, reduzir a 
circulação de correntes harmônicas e os desbalanços de carga através da compensação shunt mediante 
o filtro ativo de potência do UPQC. Nesse sentido, a estrutura UPQC pode ser concebida como um 
conversor multifuncional, sendo que, na ausência da rede de alimentação principal, o filtro ativo de 
potência passaria a operar como fonte de tensão, suprindo a demanda das cargas prioritárias e impondo 
as referências de tensão e frequência da microrrede. 
Paralelamente, foram estudadas e simuladas as estratégias de controle cooperativo Power-based 
Control e Current-based Control, focando na interação da PQI com outros agentes distribuídos em 
cenários de microrredes, isto com o intuito de definir esquemas de controle para o atendimento de 
índices de qualidade energia nas tensões no PAC e nos diferentes nós da microrrede. Além disto, 
implementaram-se algoritmos de sincronismo com a rede no microcontrolador F28379D, baseados na 
técnica de Múltiplos Integradores Generalizados de Segunda Ordem (Multiple Second Order 
Generalized Integrators - MSOGI) e o PLL com Transformada de Fourier de Tempo Discreto, com o 
intuito de avaliar o desempenho e a capacidade de cálculo no processo da obtenção das componentes 
harmônicas nos sinais processados. 
Atualmente, vem-se desenvolvendo uma metodologia sistemática para o dimensionamento dos 
componentes da estrutura PQI em função da capacidade de potência necessária para o atendimento das 
funcionalidades descritas anteriormente e os distintos cenários de operação da estrutura. Assim, através 
de validações preliminares de simulação têm-se estudado e implementado projetos relacionados com 
as malhas de controle de corrente e tensão, envolvendo os conceitos de controladores ressonantes e 
modelagem dos filtros LCL do filtro ativo de potência. Uma vez definida essa metodologia, procura-se 
que no último semestre do ano 2020 se obtenham os primeiros resultados experimentais da parte da 
estrutura de potência e, de forma preliminar, a aplicação das estratégias de controle cooperativo com 
outros agentes distribuídos. 
 
 
Estudo e Implementação do controle e gerenciamento energético de uma microrrede em corrente 
contínua, com sistema de geração de energia elétrica a partir da energia eólica, usando gerador 
elétrico de relutância variável. 
Doutorando: Pedro José dos Santos Neto 
Orientador: Dr. Ernesto Ruppert Filho, Coorientador: Dr. Tárcio André dos Santos Barros 
O escopo deste projeto de pesquisa de doutorado consiste no estudo do controle e do 
gerenciamento de uma microrrede em corrente contínua (microrredes CC) com uso de um sistema 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
36 
 
eólico baseado em gerador de relutância variável (GRV). O GRV é apontado na literatura como uma 
opção viável para aerogeradores devido às suas características de robustez e de alto rendimento em 
uma ampla faixa de velocidades. Por gerar energia elétrica em corrente contínua, essas máquinas são 
candidatas naturais para operarem em microrredes CC. As microrredes CC apresentam vantagens em 
relação às convencionais redes CA, especialmente com relação à capacidade de integrar fontes 
renováveis de energia, como a solar e a eólica, no modelo de geração distribuída. Contudo, o controle 
e gerenciamento da microrrede CC com múltiplos elementos integrados tornaram-se um desafio a ser 
explorado. Este projeto propõe estudar os efeitos do gerador de relutância variável conectado a uma 
microrrede CC que engloba dispositivos de armazenamento de energia elétrica, cargas, conversores 
eletrônicos de potência e integração com a rede CA convencional. Propõem-se avaliar técnicas de 
controle e métodos de gerenciamento para o funcionamento adequado da microrrede com o GRV 
como fonte principal de geração elétrica distribuída. 
 
Estratégia de Gerenciamento de Potência em Conversores de Interligação Modificados com 
Sistemas de Armazenamento de Energia para Melhoria da Qualidade da Energia em 
Microrredes Híbridas CA-CC. 
Doutorando: João Pedro Carvalho Silveira 
Orientador: Dr. Ernesto Ruppert Filho, Coorientador: Dr. Tárcio André dos Santos Barros 
O projeto de tese proposto tem como intuito estabelecer uma estrutura de gerenciamento de 
potência que aprimore a qualidade da energia elétrica em uma microrrede híbrida CA-CC por meio de 
uma topologia de conversor de interligação modificada. Tal topologia é composta por um conversor 
CC-CC half-bridge bidirecional em conjunto com um conversor CC-CA fonte de tensão, no qual, 
conecta-se um sistema de armazenamento de energia no barramento CC entre os dois estágios de 
conversores. A estrutura de gerenciamento estabelece estratégias de controle para conversor de 
interligação de modo fornecer serviços anciliares à rede elétrica. Desta forma, o fator de potência e o 
espectro harmônico da corrente no ponto de acoplamento com a rede são mitigados. Além disso, este 
trabalho também busca estabelecer o compartilhamento de potência entre o dispositivo de 
armazenamento de energia e a rede elétrica. Para isso, técnicas baseadas em droop e master-slave são 
empregadas. De modo a reduzir o desvio de tensão no barramento CC, aplica-se uma regulação de 
tensão por meio de controle hierárquico. A partir da avaliação dosistema em diferentes condições de 
operação, os resultados apresentam uma melhora no desempenho na qualidade de energia no ponto de 
acoplamento com a rede elétrica, considerando a maior flexibilidade de operação e o uso de um 
sistema de armazenamento de energia centralizado para o auxílio de duas microrredes. 
 
Estudo e simulação de sistemas híbridos a partir de fonte fotovoltaica para aplicação autônoma e 
conectada à rede 
Doutoranda: Tatiane Silva Costa, Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
 A pesquisa do mestrado tem por objetivo o estudo e simulação de sistemas híbridos a partir de fonte 
fotovoltaica para aplicação autônoma com o estudo de caso de um sistema fotovoltaico-diesel na 
Reserva Extrativista Tapajós-Arapiuns na região amazônica e um sistema fotovoltaico-bateria-rede 
para suprir a carga de veículo elétrico para transporte público. As simulações demonstram as 
características, desempenho, estratégias de despacho com baterias, geradores a diesel e rede elétrica. 
Além da modelagem dos perfis de carga, aliado a previsão dos recursos energéticos disponíveis para 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
37 
 
cada fonte. Entre os resultados estão os balanços de energia anuais que poderão ser utilizados para o 
planejamento, gerenciamento e eficiência das fontes e do consumo das cargas. 
 
Publicações 
• T. Costa, D. Narvaez, K. Melo, M. Kitayama, M. Villalva. Study on the Addition of Solar Generating and 
Energy Storage Units to a Power Distribution System. SEST 2019: International Conference Smart Energy 
Systems and Technologies. 
• T. Costa, D. Narvaez, K. Melo, D. Pompermaier, M. Villalva. Optimum design of autonomous PVdiesel-
battery hybrid systems: case study at Tapajós-Arapiuns extractive reserve in Brazil. 2019 IEEE PES 
Innovative Smart Grid Technologies Latin America (ISGT LA). 
• COSTA, TATIANE SILVA; VILLALVA, MARCELO GRADELLA. Technical Evaluation of a PV-Diesel 
Hybrid System with Energy Storage: Case Study in the Tapajós-Arapiuns Extractive Reserve, Amazon, 
Brazil. Energies, v. 13, p. 2969, 2020. 
Estudo de Algoritmos de Cálculo da Posição Solar Aplicados a Sistemas de Geração Fotovoltaica 
Doutoranda: Karen Melo, Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
A fim de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e a dependência de combustíveis fósseis, a 
energia solar está sendo cada vez mais utilizada. No entanto, uma desvantagem que limita a 
competitividade desta fonte de energia é a baixa eficiência de conversão dos painéis fotovoltaicos. 
Essa desvantagem pode ser minimizada com a utilização de seguidores solares, que proporcionam um 
ganho de geração de energia ao manter os painéis fotovoltaicos perpendiculares à irradiância direta na 
maior parte do tempo. Além disso, sistemas com seguidores solares utilizam menor área para produzir 
a mesma quantidade de energia que sistemas fotovoltaicos com painéis fixos. Porém os custos de 
equipamentos e de manutenção também aumentam. Os seguidores solares são normalmente 
classificados na literatura de acordo com seu grau de liberdade e sua tecnologia de rastreamento. 
Quanto ao seu grau de liberdade, podem ser de um eixo e de dois eixos. Os seguidores solares de um 
eixo possuem somente um eixo de rotação, normalmente fazem o rastreamento do sol de leste a oeste. 
Os seguidores solares de dois eixos possuem dois eixos de rotação e conseguem fazer o rastreamento 
do sol tanto de leste a oeste quanto de norte a sul. No Brasil, os mais utilizados são os de eixo único 
horizontal, por serem os mais viáveis economicamente. O rastreamento da posição do sol resulta em 
um ganho de produção de energia de 25% quando são utilizados seguidores solares de um eixo, e de 
35% quando são utilizados seguidores solares de dois eixos, dependendo da configuração do sistema e 
da localidade de instalação. 
 Conforme a tecnologia de rastreamento adotada, os seguidores solares podem ser denominados 
de passivos e ativos. Os seguidores solares passivos são projetados para rastrear o sol sem a utilização 
de dispositivos eletrônicos, usufruindo principalmente do efeito térmico. 
 Seguidores solares ativos utilizam motores elétricos ou mecanismos de engrenagem para a 
realização do rastreamento solar. Esses dispositivos, ao contrário dos seguidores solares passivos, 
consomem energia para garantir o seu funcionamento, porém proporcionam um ganho maior de 
produção de energia. Sua utilização não é recomendada em sistemas de menor escala, devido às perdas 
do sistema responsável pelo movimento do eixo dos painéis fotovoltaicos, que, nesse caso, são 
significativas. Estima-se que o consumo de energia de um sistema de rastreamento de seguidores 
solares ativos é equivalente a 2-3% do aumento de energia. 
 Para detectar a posição do sol, os seguidores solares ativos podem dispor de microprocessadores 
e sensores ópticos, algoritmos baseados em data e hora, ou uma combinação de ambos. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
38 
 
 A estratégia de rastreamento baseada em data e hora é a mais utilizada em usinas. Essa estratégia 
dispõe de um computador ou processador que calculam a posição do sol por meio de algoritmos que 
utilizam data, hora e informações geográficas da instalação como dados de entrada. 
 Existem vários algoritmos de cálculo da posição do sol disponíveis na literatura e eles variam, 
principalmente, em precisão, complexidade e tempo de validade. O que dita a necessidade de 
algoritmos com maior ou menor precisão, é a aplicação. Sistemas Fotovoltaicos de Concentração 
necessitam de algoritmos com precisão da ordem de 0.01º, enquanto instrumentos de medição, como 
pireliômetros, necessitam de algoritmos de precisão maior ainda. 
 Os sistemas de geração fotovoltaica toleram erros de alguns graus sem perda significativa de 
geração de energia, porém é importante avaliar o quanto a precisão do algoritmo influencia nas perdas. 
Para tal fim, nesta pesquisa, foi realizada uma análise estatística de seis algoritmos. Também foram 
realizadas simulações de estimativa de geração de energia com a utilização desses seis algoritmos no 
rastreamento do sol. Um deles é o Solar Position Algorithm (SPA), o algoritmo mais conhecido na 
literatura por possuir melhor precisão. Os demais algoritmos são os cinco propostos por Grena. 
Publicações 
• MELO, K. B.; TAVARES, L. R.; SILVA, M. K.; VILLALVA, M. G. Accuracy Analysis of Sun Position 
Calculation Algorithms: Ineichen and SPA. In: IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Latin 
America (ISGT) 2019, Gramado - RS. 
• MELO, K. B.; MOREIRA, H. M.; MOREIRA, A. V. S.; VILLALVA, M. G. Influence of Backtracking at 
Solar-Tracking Photovoltaic Power Plants for Generation and Protection. In: 11th International Conference 
on Applied Energy (ICAE) 2019, Västerås, Sweden. 
• Melo, K.B.; Moreira, H.S.; Villalva, M.G. Influence of Solar Position Calculation Methods Applied to 
Horizontal Single-Axis Solar Trackers on Energy Generation. Energies 2020, 13, 3826. 
 
Otimizador de Potência para sistemas fotovoltaicos conectados à rede 
Doutorando: João Lucas de Souza Silva, Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
Durante o processo de geração de energia elétrica a partir de um sistema fotovoltaico é comum 
existir perdas devido a condições não-uniformes como sombreamento, sujeira, temperatura, entre 
outros. Neste ensejo, novas topologias e dispositivos são estudados e projetados para compensar e/ou 
reduzir as perdas. Um desses dispositivos é o Otimizador de Potência para Sistemas Fotovoltaicos 
(POPS) que têm sido uma opção por trabalhar buscando sempre a máxima eficiência do módulo 
fotovoltaico individualmente. Sua função é feita com base em um conversor CC/CC e um sistema de 
controle com rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) alocado a cada módulo fotovoltaico 
de um sistema. Em virtude da limitação e ausênciade estudos referentes a otimizadores para sistemas 
fotovoltaicos, o trabalho realiza um estudo sobre POPS e analisa o desempenho de sua aplicação. Para 
tanto, serão realizadas simulações da aplicação de modelos de POPS disponíveis no mercado em 
sistemas fotovoltaicos sob condições diversas e em diferentes locais, em seguida, o projeto e 
desenvolvimento de um POPS com algoritmo para sombreamento parcial, já que os dispositivos atuais 
têm como um dos desafios atuar em situações de sombreamento parcial. Deste modo, os resultados 
parciais do projeto em simulações no software PV*SOL mostraram um bom desempenho em sistemas 
com POPS comparado a arquitetura fotovoltaica convencional; já quanto ao desenvolvimento do 
POPS, o conversor CC/CC projetado, apresentou uma maior extração de potência dos módulos 
fotovoltaicos em comparação ao sistema convencional simulados em PSIM e também em protótipo 
experimental. Destarte, espera-se preencher uma lacuna existente na literatura, descrevendo o 
funcionamento, características e aplicações de POPS. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
39 
 
A Figura 1 apresenta um exemplo da limitação existente quando ocorre um sombreamento em 
um módulo fotovoltaico (FV) em um sistema convencional e a diferença em comparação com um 
sistema com POPS. Na Figura 1-A existe um sistema em condições uniformes trabalhando na máxima 
potência para o conjunto de módulos FV, com SMPPT (Single MPPT - MPPT Único), que é o modo 
de funcionamento de um inversor convencional. Na Figura 1-B, a corrente dos demais módulos é 
reduzida para o valor da menor corrente, reduzindo a máxima potência. Já na Figura 1-C, com um 
sistema de DMPPT (MPPT distribuído), como é o caso de um sistema com POPS ou microinversor, o 
módulo FV com menor corrente não impacta sobre os outros dois, permitindo operar com maior 
potência. 
 
Figura 1. Exemplo de (a) Sistema convencional sem sombras, (b) sistema convencional com 
sombras, (c) sistema sombreado com otimizadores. 
 
A Figura 2 apresenta a bancada experimental com protótipos de otimizadores que estão sendo 
aprimorados e verificado melhorias na tecnologia como próxima etapa. Algumas melhorias desejadas 
são: alteração no controle, topologia, redução de tamanho do protótipo, entre outros. 
 
 
Figura 2. Protótipo experimental com três otimizadores de potência para sistemas fotovoltaicos. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
40 
 
 
Publicações: 
• SILVA, J. L. S.; MOREIRA, H. S. ; MESQUITA, D. B. ; REIS, M. V. G.;VILLALVA, M. G. Study of 
Power Optimizers for grid-connected photovoltaic systems in IEEE transactions Latin-America. 
• SILVA, J. L. S.; MOREIRA, H. S. ; MESQUITA, D. B. ; CAVALCANTE, M. M.; VILLALVA, M. G. 
Modular Architecture with Power Optimizers for Photovoltaic Systems. In: 2019, Smart Energy Systems and 
Technologies, 2019, Porto - PT, 2019. 
• SILVA, J. L. S.; MESQUITA, D. B.; LIMA, G. P.; SAKÔ, E. Y.; MOREIRA, H. S., VILLALVA, M. G. 
Avaliação do custo de arquiteturas fotovoltaicas para uma planta residencial em diferentes localidades no 
Brasil. VIII Congresso Brasileiro de Energia Solar. Fortaleza-CE, 2020 (Aceito para publicação). 
 
Estudo de Técnicas de Rastreamento de Máxima Potência Tolerantes a Sombras para Sistemas 
Fotovoltaicos 
Doutorando: Hugo Soeiro Moreira, Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
A geração energética de um arranjo fotovoltaico varia com o passar do dia. A sua geração é 
dependente da irradiância incidente sobre os módulos fotovoltaicos e da temperatura na qual está o 
arranjo. Apesar das curvas I-V e P-V variarem com as mudanças nos níveis de irradiância e 
temperatura, a curva I-V permanece no mesmo formato e a curva P-V continua apresentando apenas 
um pico. Entretanto, em alguns momentos o arranjo fotovoltaico pode estar parcialmente sombreado, 
fazendo com que receba mais de um nível de irradiância ou apresente temperaturas diferentes em seus 
módulos. Esse sombreamento pode ser causado por diferentes razões: passagem de nuvens, 
construções próximas, galhos ou objetos trazidos pelo vento, sujeira deixada por animais, e por outros 
módulos. É comum em usinas fotovoltaicas montadas com fileiras de módulos, chamadas de sheds, 
que, ao amanhecer e ao anoitecer, uma fileira cause um sombreamento parcial à outra. 
Quando um módulo ou arranjo fotovoltaico é parcialmente sombreado, pontos quentes 
(hotspot’s) podem ser gerados. Esses pontos quentes são prejudiciais para as células, podendo danificá-
las, por isso, são instalados diodos de bypass em paralelo a certa quantidade de células, fazendo com 
que a corrente elétrica tenha um caminho alternativo em caso de sombreamento parcial. Esse caminho 
alternativo faz com que um arranjo sob condições de sombreamento parcial (partially shading 
conditions - PSC) apresentem uma curva I-V com múltiplos joelhos e uma curva P-V com múltiplos 
picos. Dentre esses múltiplos picos presentes na curva P-V, apenas um é o máximo global. As técnicas 
tradicionais utilizadas de rastreamento do ponto de máxima potência (maximum power point tracking - 
MPPT) não conseguem diferenciar máximos locais de máximos globais. 
 
Figura 1: String fotovoltaica parcialmente sombreada e suas curvas I-V e P-V 
 
Para fazer o estudo de sistemas e conversores fotovoltaicos, é necessária uma modelagem que 
consiga apresentar o comportamento de uma célula, módulo ou arranjo fotovoltaico próxima da 
realidade. Existem na literatura muitos modelos matemáticos com diferentes níveis de complexidade, 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
41 
 
precisão e velocidade de processamento. Entretanto, essas modelagens consideram que o arranjo está 
sob condições uniformes de irradiância e temperatura. Trabalhos presentes na literatura investigam o 
efeito do sombreamento parcial na modelagem. 
Caso um sistema fotovoltaico fique trabalhando em um máximo local, a perda de potência 
gerada pode ser grande, acima de 90 %. Por isso, muitos trabalhos na literatura estudam técnicas de 
MPPT para sistemas sob PSC. 
A pesquisa tem como objetivo o estudo de uma modelagem fotovoltaica que represente um 
arranjo fotovoltaico com módulos ligados em série e paralelo sob quaisquer condições climáticas, tanto 
uniformes quanto de sombreamento parcial. Outro objetivo é o estudo de técnicas de MPPT tolerantes 
a sombras, ou seja, que encontrem o ponto de máxima potência global. Após o estudo, essas técnicas 
são testadas sob diferentes padrões de sombreamento. Esses testes são feitos em simulação pelo 
software PSIM® e em uma bancada experimental no Laboratório de Eletrônica de Potência – LEPO. 
 
Resultados 
Para chegar à modelagem fotovoltaica desenvolvida no projeto, foram estudados os três 
principais circuitos elétricos que representam uma célula fotovoltaica. A modelagem que utiliza uma 
combinação do método de Patel e Agarwal com o modelo de Villalva apresentou os melhores valores 
de proximidade em comparação com dados de curvas reais. Com a compreensão de como se comporta 
um sistema fotovoltaico sob PSC, diferentes métodos de MPPT foram testados via simulação e foram 
implementados em uma bancada experimental de um inversor monofásico de dois estágios. Os 
métodos de MPPT para PSC testados foram: Número de diodos de bypass; Linhas de carga; Sequência 
de Fibonacci; PSO; Algoritmo dos vagalumes; e Colônia de abelhas. Os parâmetros analisados foram: 
Potência gerada; Eficiência; Energia perdida durante a busca; Tempo de busca. O método de 
rastreamento pela sequência de Fibonacci que utiliza razões entre passos de busca pelo máximo global 
de acordo com os valores da sequência de Fibonacci. 
 
Figura 2: Comparação da modelagem fotovoltaica com um sistema real sob PSC 
 
 Publicações: 
• XI International Conference on Applied Energy – ICAE – 2019: Influence of Backtracking at Solar-
TrackingPhotovoltaic Power Plants for Generation and Protection. 
• II International Conference on Smart Energy Systems and Technologies – SEST – 2019: Comparison of 
Swarm Optimization Methods for MPPT in Partially Shaded Photovoltaic Systems. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
42 
 
Estudo e desenvolvimento de técnicas de detecção de ilhamento para sistemas de geração 
distribuída com elevada concentração de inversores 
Doutorando: Marcos Vinicios Gomes dos Reis, Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
Inversores fotovoltaicos extraem a máxima potência dos painéis PV e fornecem essa potência 
gerada para as cargas locais [1]. Esse processo de extração e fornecimento de potência deve ocorrer 
apenas quando a rede elétrica da concessionária estiver em operação normal [2]. Caso contrário, o 
inversor deve imediatamente interromper esse processo, impedindo que se forme uma ilha energizada 
sem controle direto da concessionária. Os principais malefícios da formação de uma ilha energizada 
são: riscos à vida para os funcionários que fazem a manutenção da rede elétrica e falta de garantia que 
as residências isoladas com os inversores fotovoltaicos estejam recebendo energia de qualidade [2]. 
 A Figura 1 mostra o ilhamento de 1 inversor fotovoltaicos na perda da rede elétrica da 
concessionária, o nível de tensão se manteve inalterado e a frequência de operação ficou em torno de 
60 Hz. Nesse experimento em bancada, mostrou que as cargas isoladas se mantiveram energizadas 
apenas com o inversor fotovoltaico, situação indesejada. Para evitar que esses problemas citados 
ocorram na transição da operação normal da rede elétrica para a sua ausência, várias técnicas de 
detecção dessa transição foram desenvolvidas: chamadas de métodos de detecção de ilhamento [1-2]. 
 Os métodos de detecção de ilhamento são normalmente embutidos na eletrônica do inversor 
fotovoltaico e utilizam algum parâmetro da rede elétrica para identificar possíveis falhas [1-2]. Os 
métodos existentes são suficientes para desconectar o inversor fotovoltaico na maioria das situações de 
falha. Porém, quando se tem o aumento de inversores na rede elétrica, conhecido por alta penetração 
de inversores, interações podem ocorrer de forma que o método de detecção de ilhamento falhe ou 
cause falsas detecções [1-2]. Por isso, o objetivo principal dessa pesquisa de Doutorado consiste em 
buscar alternativas para aumentar a robustez dos inversores fotovoltaicos quando se tem múltiplos 
inversores conectados no mesmo ponto de conexão. 
Para alcançar tal objetivo, foi desenvolvida uma plataforma experimental de testes com quatro 
inversores em paralelo, apresentada na Figura 2. Nela estão sendo avaliados métodos de detecção 
propostos na literatura para identificar possíveis melhorias e desenvolver um método de detecção que 
consiga detectar situações de falhas quando se tem alta penetração de inversores. 
 
 
Figura 1 – Ilhamento do inversor fotovoltaico, quando a rede elétrica da concessionária se 
desconectou por uma possível falha. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
43 
 
 
Figura 2 – Plataforma experimental desenvolvida para testes de métodos de detecção de ilhamento. 
 
Estudo e desenvolvimento de técnicas de controle para conversores de potência em microrrede 
híbrida CA-CC com armazenamento de energia e geração solar fotovoltaica 
Doutorando: Dante Inga Narváez 
Orientador: Prof. Marcelo Gradella Villalva 
 O diagrama de blocos da microrrede híbrida CC-CA estudada é mostrado na Figura 1. A 
microrrede CA é formada por cargas em CA, um conversor CC/CA de dois estágios para bateria e um 
conversor CC/CA de estágio único que se comporta como uma interface com o outro subsistema (atua 
como um transformador estático entre as microrredes CC e CA). Por outro lado, a microrrede CC é 
composta por cargas em CC, um conversor CC/CC de um estágio para bateria, um conversor CC/CC 
de um estágio para arranjo solar fotovoltaico e o conversor de interface. A conexão e desconexão da 
microrrede híbrida CC-CA com o sistema de distribuição de energia é gerenciada por um controlador 
supervisório. 
 
Pesquisas em Sistemas de Distribuição 
 
Pesquisador Associado: Prof. Dr. Daniel Dotta 
Neste terceiro ano de trabalho foram realizadas diversas atividades na área de aprendizagem de 
máquina e mineração de dados conduzida pelo aluno de mestrado Orlem Lima. A Unicamp conta com 
um sistema WAMS (Wide Area Measurement System) capaz de coletar uma grande quantidade de 
dados do sistema elétrico brasileiro. Assim, há uma clara necessidade de métodos de aprendizado de 
máquina, capazes de extrair informações relevantes e confiáveis desses dados. Entre as abordagens de 
aprendizado de máquina, os modelos da Deep Neural Networks (DNN) têm a vantagem de aprender 
diretamente com os dados, tornando essas abordagens não dependentes das técnicas de extração. No 
entanto, esses modelos profundos produzem classificadores de caixa-preta (black-box) que podem 
levantar preocupações quando aplicados a situações infraestrutura crítica como o EPS (Electric Power 
Systems). Neste trabalho, a aplicação de um método data-driven explicável é realizado para analisar o 
desempenho do classificador para identificação de eventos usando medições de sincrofasores. A 
principal vantagem dessa abordagem é o uso de um método de interpretabilidade baseado na teoria dos 
jogos cooperativos (Valores Shapley) que fornecem os meios para avaliar as predições, destacando 
apartes das séries temporais de entrada que mais contribuíram para cada tipo de evento. O uso desta 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
44 
 
abordagem interpretável é útil porque: i) explica como o classificador DNN está fazendo suas 
decisões; ii) ajuda o projetista a melhorar o treinamento do classificador; iii) certificar que o 
classificador resultante tem um desempenho consistente e coerente; iv) quando o usuário entende que o 
classificador está tomando decisões coerentes, reduz claramente as preocupações da aplicação dos 
métodos DNN em uma infraestrutura crítica. O método proposto é avaliado usando registros reais de 
dados síncrofasores do Sistema Interligado Nacional (SIN). 
O foco principal deste trabalho é propor um classificador LSTM, denominado LSTM-SHAP, que 
com base na inspeção SHAP da LSTM, treinada como foco somente no IAR (Identification Accuracy 
Rate), tome decisões mais coerentes de acordo com o conhecimento dos eventos do sistema de energia. 
Nossa abordagem explicável baseada em dados é apresentada na Figura 1, que é comparado a uma 
abordagem padrão data-driven, focada apenas na obtenção do IAR mais alto. 
 
Figura 1 - Nossa abordagem usando LSTM com inspeção SHAP em comparação com o padrão. (a). 
Abordagem padrão data-driven. (b) Método data-driven explicável. 
 
A avaliação do classificador LSTM é feita usando o IAR e a inspeção de valores SHAP. Para 
mostrar a vantagem de nosso classificador LSTM com outros métodos conhecidos da literatura, 
comparamos o LSTM com MLP e SVM de várias classes (MSVM). Os IARs da MSVM, MLP e 
LSTM são comparados na Tabela 1. Neste trabalho, aplicamos a inspeção de interpretabilidade no 
LSTM classificador usando o método SHAP. O novo classificador LSTM chamado LSTM-SHAP 
agora é treinado observando não apenas o IAR do conjunto de testes, mas também inspecionando os 
valores SHAP analisando as contribuições obtidas, especialmente as contribuições para eventos de LT 
que corrigem o viés identificado. 
 Tabela 1 - Performances de MSVM, MLP, e LSTM. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
45 
 
 
Figure 2 - LSTM (a) Event 39. (b) Event 40. 
 
Figure 3 - LSTM-SHAP (a) Event 39. (b) Event 40. 
 
Além desse trabalho foi também iniciada uma dissertação de mestrado que tem comoobjetivo a 
melhoria de um dispositivo de PMU de baixo custo desenvolvido no início desse projeto temático. 
Além da redução de custo, avanços metodológicos no processo de estimação do fasor também são 
contemplados. Os resultados obtidos já estão sendo usufruídos dentro do presente projeto e tem 
chamado a atenção de pesquisadores de outras universidade do Estado de São Paulo e América Latina. 
Destaca-se também a seleção de um trabalho dessa categoria como um dos melhores artigos 
submetidos para o IEEE General Meeting 2020: 
Maique C. Garcia, Daniel Dotta, Leandro Pereira, Madson C. de Almeida, Orlem L. D. Santos. Design and 
Development of D-PMU Module for Smart Meters. In: Power & Energy Society General Meeting, 2020, 
Montreal – Canada (aceito e selecionado Best Paper Section). 
 
Tabela 2 - Performances do LSTM, e LSTM-SHAP. 
 
 
 
 
________________________________________________________________ 
 
Pesquisas em Otimização de Sistemas de Distribuição 
Prof. Dr. Luiz Carlos Pereira da Silva 
o Desenvolvimento e implementação de técnicas de controle centralizadas e distribuídas para o 
gerenciamento ótimo de microrredes 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
46 
 
Estudo e simulação da operação ideal de microrredes para estimação de parâmetros da rede 
LabREI 
Doutoranda: Jéssica Alice Alves da Silva, Bolsista FAPESP, processo #2019/17306-1. 
Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Pereira da Silva, 
Coorientadores: Dr. Juan Camilo López Amezquita e Dra. Maria Nataly Bañol Arias 
A operação de microrredes requer estudos preliminares de planejamento através de 
modelagens, simulações e testes em regime permanente. O estudo da operação de microrredes tem 
como objetivo determinar o ajuste ótimo de um conjunto de variáveis de controle existentes no 
sistema. Trata-se, de um problema de otimização não-linear, no qual, a função objetivo é minimizar a 
soma dos quadrados dos resíduos. Portanto o principal objetivo é determinar o ponto de operação em 
regime permanente mais provável de uma rede, a partir de um conjunto de medidas imperfeitas. 
Sabendo disso, foram realizados testes para conhecimento e avaliação da operação da rede 
física do LabREI em regime permanente, a fim de realizar modelagem e simulações, com o objetivo de 
caracterizar a rede. Foram realizados testes, com diversos perfis de demanda, a fim de coletar medidas 
de tensão e corrente. Assim, as medidas obtidas foram utilizadas para modelagem matemática de um 
problema de otimização, implementado na linguagem de programação matemática AMPL. 
A modelagem considera duas hipóteses: resistência e reatância distintas entre o simulador de 
rede (fonte) e o barramento 1 e iguais para o restante dos barramentos; resistências e reatâncias 
distintas para cada barramento da microrrede do LabREI. 
Os resultados de simulação possibilitaram encontrar as resistências e reatâncias dos ramos que 
melhor caracterizam a microrrede. A eficácia do modelo proposto para caracterização da microrrede 
do LabREI foi validada mediante testes e simulações experimentais, os quais, apresentaram erros de 
até 0,22% nas tensões dos barramentos da rede. 
 
(i) 
 
(ii) 
Topologia experimental da rede do LabREI (i) hipótese 1 (ii) hipótese 2 
 
 
Gerenciamento da Distribuição 
Prof. Dr. Walmir de Freitas Filho 
Neste terceiro ano de trabalho, aprofundou-se o desenvolvimento de aplicações para Sistemas 
Avançados de Gerenciamento da Distribuição (do inglês, DMS – Distribution Management System) 
utilizando medições ao longo do sistema de distribuição. Estas medições abrangem tanto dados RMS 
fornecidos por medidores inteligentes (e.g., módulo de tensão e potências ativa e reativa), quanto 
dados fornecidos por qualímetros com capacidade de medição ininterrupta de forma de onda (medição 
gapless). Em tal cenário, destacam-se duas principais aplicações, bem como resultados obtidos até o 
presente momento, sendo estas: 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
47 
 
 
Formulação para fluxo de carga trifásico série temporal quase estático em microrredes isoladas 
utilizando OpenDSS: Esta aplicação tem como finalidade fornecer uma ferramenta de análise 
sistêmica de microrredes isoladas para as concessionárias de distribuição. A motivação para tal 
desenvolvimento se deve porque os fluxos de carga tradicionais são inadequados para simulação em 
microrredes isoladas, visto que eles não consideram as principais características de microrredes como, 
por exemplo, contribuição de geradores ou sistemas de armazenamento de energia para regulação de 
tensão e frequência, ausência de barra de referência e distribuição de perdas para todos os geradores e 
sistemas de armazenamento de energia. Deste modo, esta formulação foi desenvolvida utilizando o 
software OpenDSS, pois este é amplamente utilizado no setor elétrico brasileiro, tendo como principal 
vantagem a simplicidade de implementação. Utilizou-se o sistema abaixo para testar a formulação, 
sendo o resultado da distribuição de potência entre os geradores também apresentado. 
 
 
Microrrede isolada utilizada como sistema teste para o fluxo de carga proposto (IEEE 34 bus) 
 
Contribuição de potência entre os geradores fotovoltaicos 
 
Monitoramento do risco de ressonâncias harmônicas em parques eólicos (medidores de forma de 
onda): O objetivo desta aplicação é monitorar o risco de ressonâncias harmônicas em parques eólicos 
utilizando apenas informações prontamente disponíveis para os engenheiros responsáveis pela 
operação do parque (e.g., capacidade do parque, nível de compensação reativa do parque e nível de 
curto-circuito no ponto de conexão do parque). Para isto, desenvolveu-se o gráfico mostrado abaixo, 
em que as condições de operação do parque são divididas entre problemática (existe risco de 
ressonância) e segura (não existe risco de ressonância). Caso o parque esteja operando na região 
segura, não é necessária nenhuma análise adicional. Estudos detalhados devem ser realizados apenas 
se o parque estiver operando na região problemática. As fronteiras das regiões podem ser obtidas 
analiticamente utilizando dados de medição de forma de onda coletada no ponto de acoplamento 
comum entre o parque e a rede (PCC). 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
48 
 
 
Gráfico para análise de ressonância harmônica. 
A partir da forma de onda de tensão e corrente obtidas no PCC, estima-se a impedância 
equivalente do parque nas harmônicas desejadas (5ª, 7ª, 11ª e 13ª harmônicas) com a equação: 
 
 
 
PCC
WP
PCC
V h
Z h
I h
 
em que ZWP(h) é a impedância equivalente do parque na ordem harmônica h e VPCC, IPCC são, 
respectivamente, a tensão e a corrente no ponto de acoplamento comum entre o parque e a rede. Com 
esta informação da impedância do parque e com o conhecimento do nível de curto-circuito da rede no 
ponto de conexão do parque é possível obter analiticamente (sem a necessidade de nenhuma simulação 
computacional) os limites das regiões problemáticas do gráfico proposto. É possível obter as regiões 
críticas para todas as frequências harmônicas analisadas. 
Também foram investigadas aplicações práticas em que o método de análise proposto pode ser 
empregado, por exemplo, para quantificar o risco de ressonância em determinado parque eólico para 
diferentes cenários de operação do parque e da rede à qual ele está conectado; para identificar a 
capacidade máxima de um parque eólico que pode ser conectado em determinado ponto da rede sem o 
risco de ressonância; e para dimensionar o banco de capacitores do parque para eliminar (ou 
minimizar) o risco de ressonâncias. 
 
 
Orientações e supervisões em andamento: 
 Doutorado: 
o Título: Desenvolvimento de metodologias para integração em sistemas de gestão da distribuição na 
presença de fontes distribuídas de energia e medidoresinteligentes; 
o Pesquisador: Vinicius Carnelossi da Cunha. Bolsista FAPESP, processos #2017/10476-3 e 
#2019/20186-8 (BEPE-DR). 
 Pós-doutorado: 
o Título: Metodologias para a Integração de Medições de Alta Resolução no Gerenciamento dos Sistemas 
Modernos de Distribuição de Energia Elétrica; 
o Pesquisador: Ricardo Torquato Borges. Bolsista FAPESP, processo #2018/24018-0. 
 
Região problemática
Região segura
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
49 
 
Publicações em periódicos: 
 L. M. R. Raggi, F. C. L. Trindade, V. C. Cunha, e W. Freitas, “Non-Technical Loss Identification by 
Using Data Analytics and Customer Smart Meters,” aceito para publicação em IEEE Trans. on Power 
Delivery; 
 R. Torquato, A. Arguello, e W. Freitas, “Practical Chart for Harmonic Resonance Assessment of DFIG-
Based Wind Parks,” aceito para publicação em IEEE Trans. on Power Delivery; 
 B. Rosado, R. Torquato, B. Venkatesh, H. B. Gooi, W. Freitas, e Marcos J. Rider, “Framework for 
Optimizing the Demand Contracted by Large Customers,” IET Gen., Transm. & Distribution, vol. 14, pp. 
635-644, 2020; 
 T. Barbosa, J. C. G. Andrade, R. Torquato, W. Freitas, e F. C. L. Trindade, “On the Use of EV Hosting 
Capacity for Management of Low-Voltage Distribution Systems,” aceito para publicação em IET Gen., 
Transm. & Distribution. 
 
Controle de sistemas incertos. 
Prof. Dr. João Bosco Ribeiro do Val 
As atividades de pesquisa nesse período continuaram a ter como foco principal a noção de 
controle e de estimação de estados já mencionadas. O princípio de cautela ao lidar com sistemas com 
dinâmica pouco conhecida foi estendido também para o estudo do estimador em si. Nesse cenário, o 
medidor além da noção de contaminação pelo ruído de forma aditiva tradicional, incorpora a ideia de 
uma medida de incerteza representada por variáveis aleatórias adicionais. Reforçamos que esta 
abordagem desenvolve um sentido de robustez através de ferramentas de natureza estocástica, através 
da síntese de controladores e estimadores robustos, necessários ao se lidar com sistemas cujos modelos 
não são perfeitamente conhecidos. 
Como já afirmamos anteriormente, no cenário de uma rede elétrica inteligente é realista 
considerarmos em vários dos modelos de operação, que estes sejam impregnados de incerteza. Tomá-
los como se fossem precisamente conhecidos podem induzir operações nefastas. Quando se agregam 
vários subsistemas interagindo com trocas de informações restritas e possivelmente corrompidas, 
considerando também que as dinâmicas envolvidas são pouco conhecidas, as noções tanto de cautela 
como de robustez precisam ser agregadas aos estimadores de estados do sistema e nas leis de controle. 
Esse é o objetivo principal dessa linha de investigação. As atividades em progresso durante o 
período resultaram em uma dissertação de mestrado relacionada diretamente com o assunto de 
controle, utilizando a abordagem citada. Também foi apresentado um artigo em conferência e foi 
publicado um artigo em periódico internacional. O primeiro contém os resultados parciais da 
dissertação de mestrado, que analisa a composição do problema de custo médio a longo prazo via 
normas e desenvolve uma noção adequada de observabilidade para o problema. O objetivo é a garantia 
da estabilidade estocástica para o sistema controlado. 
O segundo artigo publicado trata do desenvolvimento do filtro de estimação de estados do tipo 
Kalman, que embute a robustez na forma estocástica desejada, que denominamos EVIU (Estimation 
Variations Induces Uncertainty). Aguardamos ainda a decisão sobre um terceiro artigo a mais de um 
ano. 
 
Produção bibliográfica: 
• “Robust Estimation and Filtering for Poorly Known Models” Marcos R. Fernandes, João B.R. do Val, 
Rafael F. Souto. IEEE Control Systems Letters, vol. 4, n. 2, p. 474–479, 2020 DOI: 
10.1109/LCSYS.2019.2951611 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
50 
 
• “When Control and State Variations Increase Uncertainty: Modeling and Stochastic Control in Discrete 
Time”, “Filipe C. Pedrosa, João C. Nereu, João B. R. do Val. Automatica, Accepted provisionally as 
Regular Paper 
• “Observability Notions for CSVIU and Stability in Connection with Some Norms”, Daniel S. Campos, 
João B. R. do Val. ACC 2020 IEEE Annual American Control Conference, Denver CO, USA. July 1-3 
2020 
 
 
Pesquisas em Otimização, 
Prof. Dr. Christiano Lyra Filho 
 
Ellen Marianne Bernal Cavalheiro (aluna de Doutorado) 
“Otimização das Configurações de Redes de Distribuição de Energia Elétrica sob a Perspectiva 
de Smart Grids” 
A doutoranda Ellen Bernal foi aprovada no Exame de Qualificação, em junho de 2020. As 
“melhores” configurações, a serem obtidas pelas metodologias de otimização, são definidas como 
aquelas que levem a menor perda possível de energia por efeito joule, atendendo às demandas e 
escoando, ou armazenando, as energias produzidas pelas fontes distribuídas ao longo da rede. 
O primeiro estudo da pesquisa desenvolveu representações para os aspectos aleatórios das 
gerações distribuídas no problema de otimização das configurações, considerando um pequeno número 
de fontes com injeções significativas de energia nas redes. Os resultados dessa investigação foram 
divulgados no artigo “Optimal configuration of power distribution networks with variable renewable 
energy resources”, publicado na revista Computers and Operations Research em 2018 
(https://doi.org/10.1016/j.cor.2017.09.021). 
Em seguida, a pesquisa investigou o efeito, para a caracterização das melhores configurações, de 
pequenas fontes intermitentes espalhadas na rede. Procurou identificar se há benefícios suficientes de 
redução de perdas para justificar a reconfiguração das redes, acompanhando as variações nas 
demandas médias em cada um dos nós decorrentes da intermitência de fontes fotovoltaicas. A questão 
foi investigada inicialmente com simulações em um modelo de pequeno porte muito simples, 
denominado “problema maquete”. As conjecturas iniciais foram investigadas em um conjunto de 
simulações em instâncias de maior porte, com configurações ótimas definidas por um solver ad hoc 
específico, desenvolvido com arquitetura BRKGA (biased random-key genetic algorithm). No 
conjunto, a investigação permitiu levantar a conjectura preliminar de que as variações de fluxos nas 
redes devido às intermitências de pequenas fontes fotovoltaicas não têm um papel fundamental para a 
definição das melhores configurações para as redes, que devem ser definidas pelas distribuições de 
cargas e pelas gerações distribuídas mais significativas. Uma questão ainda em aberto é a definição do 
plano que separa as “fontes pequenas” das “fontes significativas”. Os experimentos desenvolvidos têm 
fornecido elementos iniciais para esta caracterização. 
Esses resultados foram divulgados nas apresentações realizadas por Ellen na “4th Energy for 
Sustainability International Conference – Designing a Sustainable Future” (Turin, julho de 2019), no 
“LI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional” (Limeira, setembro de 2019) e na “2019 IEEE PES 
Innovative Smart Grid Technologies Conference Latin America” (Gramado, setembro de 2019). 
Foram também divulgados no artigo “Optimal Configuration of Power Distribution Networks with 
Small Intermittent Energy Sources”, publicado nos Proceedings da “2019 IEEE PES Innovative Smart 
Grid Technologies Conference LA” (DOI 10.1109/ISGT-LA.2019.8895321). 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
51 
 
As investigações ao longo dos próximos meses terão como objetivo principal o desenvolvimento 
de metodologia para otimização das configurações de redes de distribuição com a presença de fontes 
distribuídas e baterias para o armazenamento de energia. Alguns resultados iniciais foram divulgados 
no artigo “A MINLP Model to Optimize Battery Placement and Operation in SmartGrids”, em 
colaboração com Caio dos Santos e Petra Maria Bartmeyer, apresentado por Caio na “2020 IEEE PES 
Innovative Smart Grid Technologies Conference North America” (Washington, fevereiro de 2020) e 
publicado nos seus Proceedings (DOI 10.1109/ISGT45199.2020.9087769). 
 
Caio dos Santos (aluno no início do Doutorado) 
“Integração de um Conjunto de Pequenas Fontes Renováveis a Sistemas Elétricos Interligados” 
e “Alocação de Indicadores de Falhas para Proteção Adaptativa de Redes de Distribuição de 
Energia Elétrica”. 
O tema “Integração de um Conjunto de Pequenas Fontes Renováveis a Sistemas Elétricos 
Interligados” foi núcleo da pesquisa de Mestrado de Caio, defendida em março de 2020 (6 de março de 
2020) . A pesquisa foi motivada pela observação de que as metodologias desenvolvidas ao longo dos 
últimos cinquenta anos para integração de grandes usinas aos sistemas interligados são inadequadas 
para estudar cenários onde um conjunto de pequenas usinas precisa ser interligado ao sistema 
principal. O trabalho desenvolveu uma abordagem de otimização para estudar o novo problema, 
considerando simultaneamente a integração de todo o conjunto de usinas. A metodologia encontra as 
alternativas de expansão que minimizem a soma dos custos de construção e operação das redes, 
considerando como alternativas de planejamento a definição da topologia e das tensões das linhas, e a 
implantação de subestações com os seus respectivos níveis de tensões; as linhas e equipamentos 
satisfazem a todas as restrições de operação. Técnicas de aproximação através de linearizações por 
partes são usadas para obter um modelo de programação linear inteira mista, a partir da representação 
original por modelo de otimização inteira não-linear. A metodologia de solução foi complementada 
com um processo de redução do espaço de buscas, que identifica previamente as regiões mais 
promissoras para construção de subestações. A estratégia combinada, de linearizações e redução do 
espaço de buscas, permitiu uma redução no esforço computacional que viabilizou a solução de 
problemas reais de integração de um conjunto de pequenas unidades renováveis. O trabalho 
desenvolveu também uma abordagem por otimização multiobjetivo para auxiliar o dimensionamento 
da integração de fontes intermitentes, considerando a energia anual disponível e o custo de integração. 
Os benefícios da metodologia foram avaliados em três cenários reais de integração de usinas na região 
sul do Brasil. 
O artigo “Connecting a Cluster of Small Renewable Sources to a Power System”, baseado na 
pesquisa do mestrado, recebeu o prêmio de melhor trabalho sobre o tópico “Smart Grids: Deployment, 
Projects, Experiences, Interoperability and Standards”, na “IEEE PES Innovative Smart Grid 
Technologies Conference Latin America 2019”. 
Outro reconhecimento significativo dos benefícios da pesquisa desenvolvida no Mestrado de 
Caio foi o artigo “Optimized Integration of a Set of Small Renewable Sources into a Bulk Power 
System”, publicado pela revista IEEE Transactions on Power Systems (DOI 
10.1109/TPWRS.2020.3002650). 
O segundo tema, “Alocação de Indicadores de Falhas para Proteção Adaptativa de Redes de 
Distribuição de Energia Elétrica”, vem sendo desenvolvido como pesquisa complementar em 
colaboração com Petra Bartmeyer (aluna que defendeu o Doutorado em 27 de abril de 2020). A 
metodologia, baseada em otimização combinatória com variáveis binárias, procura definir as melhores 
https://doi.org/10.1109/ISGT45199.2020.9087769
https://doi.org/10.1109/TPWRS.2020.3002650
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
52 
 
localizações de indicadores de falhas em redes de distribuição de energia elétrica. A otimização da 
localização dos sensores aumenta a precisão na identificação de falhas temporárias, permitindo 
também a melhor coordenação de dispositivos de proteção. Após a definição da posição dos sensores, 
uma estratégia de busca local baseada em simulações de Monte Carlo faz um ajuste fino da solução, 
usando uma representação mais precisa dos aspectos aleatórios das falhas. 
Os primeiros resultados dessa pesquisa foram divulgados no artigo “Allocation of Fault 
Indicators for Adaptive Protection Schemes”, apresentado na “IEEE PES Innovative Smart Grid 
Technologies Conference Latin America 2019” (DOI 10.1109/ISGT-LA.2019.8895356). 
 
Publicação em Periódico 
 “Optimized Integration of a Set of Small Renewable Sources into a Bulk Power System”, Caio dos Santos, 
Marcos J. Rider & Christiano Lyra, IEEE Transactions on Power Systems, pp.1-13, DOI: 
10.1109/TPWRS.2020.3002650. 
 
Apresentações e Publicações em Resumos 
Conferências Internacionais 
 “Unveiling Additional Energy in Power Distribution Networks with Small Intermittent Sources”, Ellen 
Marianne Bernal Cavalheiro & Christiano Lyra, “4th Energy for Sustainability International 
Conference – Designing a Sustainable Future”, Turin, Italy, 24-26 July 2019, Book of Abstracts, page 
40. 
 “Upstream-Downstream Dynamic Programming for Optimization of Energy Flows and Storage”, 
Christiano Lyra, “4th Energy for Sustainability International Conference – Designing a Sustainable 
Future”, Turin, Italy, 24-26 July 2019, Book of Abstracts, page 41. 
 “Optimal Design of a Framework to Connect a Set of Distributed Sources to the Power Systems”, Caio 
dos Santos, Marcos J. Rider & Christiano Lyra, “4th Energy for Sustainability International 
Conference – Designing a Sustainable Future”, Turin, Italy, 24-26 July 2019, Book of Abstracts. 
Conferência Nacional 
 “Método de Seleção de Mérito para o Planejamento de Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica”, 
Caio dos Santos, Marcos J. Rider & Christiano Lyra, “LI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional 
(51 SBPO)”, 2 a 6 de setembro de 2019, FCA/UNICAMP, Limeira, SP. 
 “Configurações Ótimas de Redes de Distribuição de Energia Elétrica com Fontes Fotovoltaicas 
Pervasivas”, Ellen Marianne Bernal Cavalheiro & Christiano Lyra, “LI Simpósio Brasileiro de 
Pesquisa Operacional (51 SBPO)”, 2 a 6 de setembro de 2019, FCA/UNICAMP, Limeira, SP. 
 
Apresentações e Publicações em Artigos Completos 
 “Connecting a Cluster of Small Renewable Sources to a Power System”, Caio dos Santos, Marcos J. 
Rider & Christiano Lyra, recebeu o prêmio de melhor trabalho sobre o tópico “Smart Grids: 
Deployment, Projects, Experiences, Interoperability and Standards”, na “IEEE PES Innovative Smart 
Grid Technologies Conference Latin America 2019”. DOI 10.1109/ISGT-LA.2019.8894925 
 “Optimal Configuration of Power Distribution Networks with Small Intermittent Energy Sources”, E. 
M. B. Cavalheiro & Christiano Lyra, “2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies 
Conference Latin America”, September 15 to September 18, 2019, Paper 210, 5pg, Gramado, RS, 
Brasil. DOI 10.1109/ISGT-LA.2019.8895321 
 “Allocation of Fault Indicators for Adaptive Protection Schemes”, Caio dos Santos, Petra M. 
Bartmeyer & Christiano Lyra, Proceedings do “2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies 
Conference Latin America”, September 15 to September 18, 2019, Paper 236, 6pg, Gramado, RS, 
Brasil. DOI 10.1109/ISGT-LA.2019.8895356 
https://doi.org/10.1109/TPWRS.2020.3002650
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
53 
 
 “A MINLP Model to Optimize Battery Placement and Operation in Smart Grids”, Caio dos Santos, 
Ellen Marianne Bernal Cavalheiro, Petra Maria Bartmeyer & Christiano Lyra, “2020 IEEE PES 
Innovative Smart Grid Technologies Conference North America”, February 17 to February 20, 
Washington, DC, USA. DOI 10.1109/ISGT45199.2020.9087769 
 
Outras atividades em desenvolvimentos relacionadas ao Projeto 
 
Implantação do LabREI 
A instalação do LabREI é um trabalho coletivo, uma vez que exige a colaboração e coordenação 
de diversas atividades, incluindo o comissionamento e comunicação com as cargas e fontes 
programáveis; a instalaçãodos sensores e medidores inteligentes com a respectiva estrutura de 
comunicação; a rede de comunicação, com serviços de segurança cibernética; os servidores 
computacionais; etc. Esse conjunto de atividades tem contado com a participação excepcional de 
jovens doutores: Dr. João I. Y. Ota e Dr. Hildo Guillardi Jr., ambos PAs do projeto, e o Dr. Raphael 
Rosa, da área de TIC que mais recentemente se uniu à equipe. 
O Painel LabREI é composto por uma estrutura elétrica e por uma estrutura de dados e 
medições. Para facilitar o entendimento quanto à evolução da implantação das estruturas do Painel 
LabREI, ela pode ser dividida em duas etapas principais, que por sua vez podem ser divididas em 
outras sub-etapas. Acrescenta-se a essas etapas a programação posterior da estrutura de dados e 
medições, a qual teve início em 2020, dentro das limitações impostas pela crise sanitária causada pela 
pandemia. 
1. Construção física, equipamentos e estrutura da rede elétrica 
a. Montagem física do Painel LabREI 
b. Inserção de cabos trifásicos, chaves contatoras 
c. Montagem de estrutura para equipamentos e conexões elétricas 
d. Comissionamento de equipamentos elétricos 
e. Comissionamento da estrutura elétrica do Painel LabREI 
2. Construção física, equipamentos e estrutura de dados e medições 
a. Projeto e montagem de transdutores e medidores de tensão e corrente 
b. Projeto e montagem de placas de interface e controle remoto de chaves contatoras 
c. Projeto e montagem de estrutura de cabos para medidores e equipamentos 
d. Montagem e configuração de rede de dados e servidor 
Andamento da construção física, equipamentos e estrutura da rede elétrica (Atividade coordenada 
pelo Dr. João Ota) 
A estrutura elétrica reproduz a rede elétrica trifásica de quatro fios, reconfigurável, possui cargas 
lineares e não lineares, inversores monofásicos e trifásicos emulando fontes de energia renováveis. 
Espera-se que também haja conversores “formadores de rede” (‘grid-forming converters’), de tal 
forma que se possa emular a operação ilhada de uma microrrede. A estrutura elétrica foi explicada com 
detalhes no relatório do exercício do ano 2018-2019. 
Conforme apresentado em relatório do exercício do ano de 2018-2019, a montagem física do 
Painel LabREI foi finalizada, juntamente com a inserção de cabos trifásicos e a montagem de estrutura 
para equipamentos e conexões elétricas. No ano de 2019-2020, foram realizados testes de 
comissionamento da estrutura elétrica do Painel LabREI, assim como testes com os equipamentos. 
https://doi.org/10.1109/ISGT45199.2020.9087769
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
54 
 
Os testes de comissionamento do Painel Elétrico consistiram nas seguintes atividades: 
● Testes de continuidade de todas as conexões elétricas e dos cabos elétricos 
● Testes de todas as chaves contatoras 
● Padronização de conexões trifásicas 
● Caracterização da rede elétrica em frequência 
 
A caracterização da rede elétrica foi finalizada e foi possível identificar a indutância e 
capacitância por metro da rede elétrica do Painel LabREI
7
. 
Essa atividade foi iniciada com o TCC de Lucas de Luca, com supervisão do Dr. João Ota. Os 
estudos prosseguem no mestrado de Rafael K. Carneiro. 
As figuras apresentam a configuração utilizada na verificação e a disposição dos cabos nas 
eletrocalhas, respectivamente. A distância de cabos entre cada barra é de aproximadamente 25 metros. 
 
 
Digrama unifilar da Microrrede LabREI na configuração para identificação de parâmetros elétricos e 
disposição dos cabos do painel ao longo da eletrocalha. 
 
Descrição dos métodos utilizados 
Realizaram-se diversos ensaios para a caracterização dos parâmetros da rede LabREI, todos com 
resultados muito consistentes: 
a) Caracterização por frequência por método de degrau de tensão; 
b) Caracterização por frequência por método de varredura de frequência; 
c) Caracterização de parâmetros por medidor LCR. 
Apresentam-se alguns resultados referentes aos ensaios a) e b). A caracterização levou em conta 
que a microrrede LabREI é um sistema trifásico a quatro fios. A caracterização é feita da barra B1 até 
a barra B13, resultando em um comprimento total de aproximadamente lc=300 m. Os métodos foram 
realizados com pares de fases do sistema trifásico, descritos a seguir: 
Para o método em (a), realizou-se a aplicação de um degrau de tensão CC de 150 V na 
extremidade de cada par de cabos. Observaram-se as tensões na extremidade inicial do cabo (barra B1) 
e na extremidade final do cabo (barra B13). 
Observa-se que a tensão na extremidade do cabo apresenta oscilações devidas aos modos de 
excitação dos cabos. A partir desses modos de oscilação é possível obter os parâmetros de capacitância 
e indutância por metro de cabos. É possível obter um período de oscilação T. A partir do período de 
oscilação T, pode-se determinar a frequência natural fo=1/T. 
 
 
7
 Frequency response of the LabREI microgrid (TFC-FEEC-UNICAMP, in Portuguese), Lucas de Luca, Dec 2019. Disponível em: 
http://www.fee.unicamp.br/lab-rei/relatoriosreportsthesis 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
55 
 
 
Aplicação de degrau de tensão: Tensão na extremidade inicial do cabo (barra B1) em cor azul, parte 
superior, e tensão na extremidade final do cabo (barra B13) em cor vermelha, parte inferior. 
 
A permissividade relativa do dielétrico (𝜀𝑟) é estimada: 
 
em que 𝑐 representa a velocidade da luz no vácuo e 𝑙𝑐 o comprimento do cabo utilizado. Com isso, é 
possível calcular a capacitância por unidade de comprimento entre duas fases do cabo dado por: 
 
 
em que 𝑑 é a distância entre duas fases e 𝑟 é o raio do condutor do cabo. Além disso, sabe-se que a 
velocidade da luz no vácuo é dada por: 
 
Assim, resulta que a capacitância por um metro de comprimento, em função de 𝑓0 é dada por: 
 
Com o valor da capacitância 𝐶 por metro de comprimento, determina-se a indutância 𝐿 por 
metro de comprimento a partir de: 
 
Usando as relações anteriores resulta na indutância por metro do cabo em função da frequência 
natural e da capacitância, expressa por: 
 
Para obter a capacitância e indutância total do cabo é necessário multiplicar o valor calculado em 
(7) pelo comprimento total do cabo conhecido 𝑙𝑐. 
O método por varredura de frequência consiste em determinar a frequência natural do sistema 
através da resposta a uma entrada senoidal (sinusoidal frequency sweep). A figura a seguir apresenta as 
formas de onda. Nesse caso a frequência natural corresponde ao momento em que ocorre o máximo da 
tensão na extremidade final do cabo (curva azul clara, canal 3) que corresponde ao valor mínimo da 
tensão na extremidade inicial do cabo (curva azul escura, canal 1). 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
56 
 
 
Parte superior: Tensões na extremidade inicial e final dos cabos. Parte inferior: corrente no cabo. 
 
Resultados 
Parâmetros obtidos com o método da Resposta ao Degrau (150 V) e da Varredura em Frequência 
 
 
Teste de ressonância com capacitor conectado à rede 
Com o intuito de verificar a frequência natural da rede ao se conectar uma carga, foi conectada 
uma fonte de alimentação de computador com correção do Fator de Potência na barra B6, ou seja, na 
metade da rede. Essa fonte tem por característica uma capacitância de entrada de 475 nF, mesmo 
desligada, devido ao filtro de interferência eletromagnética (EMI) em sua entrada. Nota-se que a 
capacitância dos cabos da Microrrede LabREI é baixa, o que torna o efeito capacitivo dessa carga 
dominante. 
 
 
Fonte de computador com filtro de EMI na entrada e configuração padrão de um filtro de EMI. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
57 
 
 
Ensaio com a carga conectada na barra B6. Parte superior: tensão na extremidade inicial(B1), em cor 
azul escura (canal 1). Parte central: tensão na extremidade final (B13), em cor azul clara (canal 3). 
Parte inferior: corrente em cor rosa, (canal 2). 
 
Tem-se que T = 37,5 us. É possível obter, seguindo o procedimento explicitado na seção 4.2.1, a 
frequência natural: f0 = 26,667 kHz. Com o intuito de se comparar o valor obtido experimentalmente, 
calcula-se o valor teórico através de: 
 
Para realizar o cálculo, deve-se conhecer o valor de 𝐿𝐵6 e 𝐶 de entrada da fonte que foi utilizada. 
Como foi mencionado anteriormente que 𝐶 = 475 nF, e, 𝐿𝐵6 = (0,63uH/m x 125m) =78,75uH. Note 
que a fonte foi conectada entre as fases A-C e que cada lance de barra tem 25 metros, resultando nos 
125 metros considerados para o cálculo de 𝐿𝐵6. Conforme já mencionado, a capacitância intrínseca da 
linha é muito pequena, podendo ser desprezada com relação à capacitância da fonte com correção de 
fator de potência. Dessa forma, obtém-se que o valor teórico da frequência natural é f0 = 26,109 kHz 
O valor obtido experimentalmente apresenta um erro de, aproximadamente, 2,1%, indicando que 
há uma alta confiabilidade com o valor obtido. 
 
Discussões 
A frequência natural do sistema utilizando os métodos de Resposta ao Degrau (150 V) e 
varredura em frequência para os cabos da Microrrede LabREI está em torno de 150 kHz a 160 kHz. 
Esses valores são de extrema importância, pois estão na mesma faixa de frequência de operação de 
sistemas PLC (Power Line Communication), que operam dentro da faixa de 3 a 500 kHz para 
aplicações de banda restrita. 
Adicionalmente, a frequência resultante das indutâncias devido à rede elétrica e as capacitâncias 
devido aos filtros de EMI de cargas eletrônicas rede está muito próxima da frequência de chaveamento 
dos IGBTs empregados nos inversores de frequência utilizados nos painéis fotovoltaicos, comumente 
utilizados em microrredes, frequências essas que estão em torno de 20 kHz. Ou seja, pode-se ter 
ressonância com alguma carga conectada a rede e danos podem ser causados aos equipamentos. 
 Esta atividade foi realizada no contexto de um TCC do estudante Lucas de Luca. O tema vem 
sendo ulteriormente investigado pelo mestrando Rafael K. Carneiro que pesquisa o tema de 
supraharmônicas e teve um artigo apresentado no IEEE ISIE 2020, o qual recebeu a premiação de 
melhor artigo de sua sessão. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
58 
 
 R. K. Carneiro, J. I. Y. Ota and J. A. Pomilio, "Field Measurements of Non-intentional Emissions above 2 
kHz in Photovoltaic Inverter Installations," 2020 IEEE 29th International Symposium on Industrial 
Electronics (ISIE), Delft, Netherlands, 2020, pp. 1503-1508, doi: 10.1109/ISIE45063.2020.9152213. 
 
 
Foram feitos também testes de comissionamento para os principais equipamentos elétricos. Os 
equipamentos foram testados quanto à sua operação local, feita através de IHM do equipamento, e 
operação remota, feita utilizando o software de interface fornecido pela fabricante. Os testes foram 
realizados na estrutura elétrica do Painel LabREI. Nos testes do emulador de painel fotovoltaico e 
emulador de baterias, dois inversores comerciais foram utilizados como interface CC-CA. Foram 
fornecidos também os manuais de programador de todos os equipamentos, de tal forma que uma 
interface customizada possa ser realizada pelos pesquisadores do LabREI. 
 
Acesso remoto às fontes e cargas 
A etapa consistiu no estabelecimento da comunicação entre os equipamentos do LabREI, com 
objetivo de operação remota da microrrede. Essas atividades estão relacionadas com a IC de Júlia 
Alves Farias, com supervisão do Dr. João Ota. 
Os equipamentos testados foram: 
a) NHR9410 Fonte trifásica simuladora de rede [1], [2], que permite a realização de testes e 
simulações com medidas da microrrede predefinidas; 
b) NHR9430 Carga regenerativa programável [1], [3], que viabiliza a determinação dos parâmetros: 
valores de potência ativa, potência reativa, corrente RMS, fator de potência, entre outros; 
c) Banco de cargas passivas, utilizado para fornecer os parâmetros desejados como potência ativa e 
potência reativa; 
d) Keysight N8937APV Fonte CC programável [4], que opera como simulador de painel 
fotovoltaico, que podem estar em forma de arranjo conectado em série ou paralelo. Possibilita 
determinar limites de tensão, Tensão de Potência Máxima (VMP) e Tensão de Circuito Aberto 
(VOC), e limites de corrente, (Corrente de Potência Máxima (IMP) e Corrente de Curto Circuito 
(ISC); 
e) Keysight RP7952A Carga CC programável [5], que opera como simulador de baterias. Viabiliza 
determinação de valores máximos de tensão e corrente e definição de resistência interna, o que 
caracteriza o tipo de bateria que se deseja simular. 
Para isso, o primeiro passo foi compreender a estrutura dos equipamentos. Procedimentos como 
inicialização, mudança de parâmetros e seleção de resultados foram feitos, em um primeiro momento, 
diretamente nos dispositivos. 
O segundo passo consistiu na familiarização com a comunicação, configuração e operação 
remota de cada equipamento. Os respectivos softwares foram instalados em computador do LabREI e 
foram realizados testes de ambientação, baseado no estudo dos manuais. Os procedimentos de 
inicialização e estabelecimento de parâmetros, foram realizados remotamente. Em um momento 
inicial, cada equipamento foi testado de maneira isolada, de modo a obter um maior domínio sobre 
cada interface. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
59 
 
 
Figura 3. Interfaces da NHR9410 Fonte Trifásica simuladora de rede, do Banco de Cargas Passivas, da 
Fonte CC Programável (emulador FV) e da fonte CC bidirecional (emulador de baterias) 
 
 
Software da NHR9410 Fonte Trifásica simuladora de rede e da NHR9430 
 
 
Software do Banco de Cargas Passivas e da Fonte CC programável (FV) 
 
Uma das dificuldades enfrentadas nessa etapa foi a diferença de fabricantes dos equipamentos. O 
monitoramento remoto da microrrede será feito através de uma única interface. Entretanto, no presente 
momento ainda é necessária a inicialização individual de cada equipamento. 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
60 
 
 
Operação conjunta entre os equipamentos 
O primeiro passo consistiu na medição dos parâmetros de tensão e corrente da rede através da 
conexão do simulador de rede com os terminais da carga Regenerativa Programável, observando as 
medidas remotamente. 
 
Conexão de Fonte Regenerativa NHR9410 e Carga de 4 quadrantes NHR9430 
 
Posteriormente, a Fonte CC Programável foi utilizada, juntamente ao Simulador de PV e ao 
Simulador de Banco de Baterias, conectada a inversor. A fonte foi ajustada para produzir a potência 
desejada, de acordo com os extremos de tensão e corrente CC suportados pelo inversor. A saída do 
inversor, por sua vez, foi conectada à microrrede do LabREI. Ambos emuladores foram conectados a 
um Inversor Monofásico, e o inversor conectado à Fonte Regenerativa, através da microrrede. Foram 
obtidas medidas de tensão e corrente nos terminais da Fonte. 
 
Conexão de Fonte Regenerativa NHR9410 e Inversor monofásico com Fonte CC programável 
(N8937APV ou RP7952A) 
 
A partir do software Keysight SAS Control, é possível ajustar os parâmetros desejados, como 
limites de tensão (Tensão de Potência Máxima (VMP) e Tensão de Circuito Aberto (VOC)), limites de 
corrente (Corrente de Potência Máxima (IMP) e Corrente de Curto Circuito (ISC)), temperatura, 
irradiação, velocidade do vento, entre outros. 
 
 
Operação CC do Inversor Monofásico conectado à Fonte CC N8937APV. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
61 
 
Andamento da construção de estrutura de dados e medições (atividades coordenadas pelo Dr. 
Hildo Guillardi Jr. e pelo Dr. Raphael Rosa) 
Trata-se de estrutura de grande importância para a implantaçãodo LabREI que perpassa por 
aspectos de desenvolvimento de hardware especializado, pela concepção sistêmica, pelo 
estabelecimento do sistema de comunicação e pela estrutura de armazenamento e tratamento de dados. 
Destaca-se no período as contribuições do Dr. Hildo Guillardi Jr, que, com a finalização de seu 
doutorado passou a integrar o grupo de PAs. Algumas das atividades tiveram início ainda durante o 
doutorado. Dr. Guillardi projetou, desenvolveu e segue trabalhando na realização do sistema de 
medições, na comunicação entre medidores e outros dispositivos na rede, bem como colabora 
ativamente na concepção sistêmica. As atividades do Dr. Raphael Rosa, que se juntou mais 
recentemente à equipe, especialista na área de TIC, tem permitido efetivar a implantação dos 
servidores de dados, bem como estruturar aspectos ligados à segurança da comunicação e dos dados. 
Dr. Ota, responsável pela implantação e operação do LabREI, tem o importante papel de colaborar 
com uma visão sistêmica e holística da estrutura. 
Possivelmente esta seja a faceta do projeto que mais avançou no aspecto de interdisciplinaridade. 
A capacidade de trabalhar cooperativamente é uma característica que tem que ser muito valorizada e é 
uma satisfação que o projeto possa oferecer tal oportunidade a jovens Doutores. 
A Figura a seguir apresenta de que maneira as estruturas de dados e de medições se relacionam 
com a estrutura elétrica. As estruturas de dados e de medições permitem que a microrrede seja 
gerenciada, controlada e monitorada remota e sistematicamente e permitem duas possibilidades: (i) a 
realização de uma camada de comunicação e medição para a emulação completa de uma microrrede, 
com medidas de cada barra e o gerenciamento e monitoramento em nível de operação central de 
microrrede; ou (ii) a disponibilização de uma estrutura de medições e controle de apoio para atividades 
de avaliação e ‘benchmarking’ da performance de diversas tecnologias relacionadas a smart grids e 
microrredes, tais como inversores fotovoltaicos, medidores inteligentes, servidores de controle 
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) e RTUs (Remote Telecommunication Units) , 
entre outros. 
Cada barra da estrutura elétrica é equipada com um medidor interno, o qual realiza a amostragem 
de tensões e correntes trifásicas. As medidas de todos os medidores internos são coordenadas pela 
unidade de controle cRIO-9039 (Compact Reconfigurable Input Output), produzida pela NI
8
 e 
programada pelos pesquisadores do LabREI. A cRIO também realiza, através de uma placa de 
interface, o acionamento remoto das chaves contatoras de cada barra e ações complementares, tais 
como: verificação do estado de funcionamento, sinais de emergência, sinalização no Painel LabREI, 
entre outros. A comunicação entre a cRIO e os medidores internos é feita por cabos blindados de par 
entrelaçado com conectores RJ45 e placas de interfaces de comunicação, projetadas e confeccionadas 
pelos pesquisadores do LabREI. 
 
8
 https://www.ni.com/pt-br/support/model.crio-9039.html 
https://www.ni.com/pt-br/support/model.crio-9039.html
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
62 
 
 
Diagrama com estrutura elétrica (cor preta) e estrutura de dados e medição (cor azul) do Painel 
LabREI. Sentido de setas indica o fluxo de informação. 
 
Conforme já indicado nos relatórios anteriores, em cada barra é previsto um medidor inteligente. 
A presença desse medidor não é necessária para o monitoramento do Painel LabREI, pois objetiva o 
teste de seu desempenho ante as medidas realizadas pelo medidor interno. Reserva-se a rede de dados 
resumida pelo Switch C para os medidores externos com o objetivo de melhor organizá-los. Os 
equipamentos de dados e medições dentro do Painel LabREI serão também conectados ao Switch C, 
incluindo a cRIO e outros roteadores para a comunicação dos medidores externos. A figura ilustra um 
medidor de energia bidirecional com conexão via cabo. Medidores com conexão wireless ou mesmo 
por PLC (Power Line Communication) também são permitidos. 
A unidade “inversor” de cada barra apresenta interfaces de comunicação e pode ser programada 
e comandada remotamente. Não é necessária que a unidade “carga” seja controlada remotamente, mas 
torna-se útil quando tal ação é possível. A princípio, toda a interface de comunicação usa conectores 
RJ45 e cabos entrelaçados, com adaptações para as exceções. Por motivos práticos, espera-se que as 
interfaces de comunicação dos elementos das barras sejam acumuladas no Switch B, que se localiza 
próximo das cargas e dos inversores. Para cada unidade “inversor”, considera-se que as interfaces de 
controle e comunicação tanto do inversor quanto da fonte (que emula a geração local) se comunicam 
com o Switch B. A interface de comunicação do conversor bidirecional (G1) também é conectada no 
Switch B pela proximidade física. 
O Switch A para concatena os elementos de dados e medições do Painel, os equipamentos 
elétricos, a rede de computadores do LabREI e o conjunto de servidores (na Figura, representados 
apenas por “Servidor”). Usuários, internos ou externos, têm acesso remoto à estrutura do LabREI 
através do acesso ao servidor. O servidor também provê acesso à internet, incluindo os computadores 
do LabREI. Prevê-se o uso de cabeamento de fibra ótica para as conexões com os Switches B e C e 
com o servidor. Em relação à cibersegurança, está previsto o uso de um firewall no servidor, além de 
apps e softwares de segurança e monitoramento da rede, procurando a maximizar o uso da estrutura de 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
63 
 
hardware existente e garantir a integridade cibernética do LabREI. O servidor deve hospedar e 
executar diversos serviços, tais como aqueles relacionados para o funcionamento, controle e 
monitoramento do Painel LabREI assim como serviços relacionados ao acesso remoto e externo à 
estrutura do LabREI, à exibição e uso de dashboards para visualização de dados e operação da rede, ao 
armazenamento de dados de experimento e de registro de uso e acesso de usuários, entre outros. 
A próxima Figura apresenta o medidor interno posicionado na estrutura elétrica e a estrutura de 
controle cRIO com placas de interface. Esses dispositivos caracterizam a estrutura de medições do 
Painel LabREI. O medidor interno foi projetado para obter dados em uma taxa de amostragem de 100 
kHz, o que permite reconstruir oscilografias até a faixa de 50 kHz. O relatório anterior descreveu em 
maiores detalhes o medidor, desenvolvido pelo Dr. Guillardi Jr. e pelo bolsista Joel Guerreiro. 
O medidor interno mede a corrente resultante que é injetada em cada barra. No caso de uma 
barra que tenha derivação para outros ramos, a corrente que é medida corresponde à soma da corrente 
injetada na barra com a corrente da derivação. Tal característica decorre do posicionamento do 
medidor na estrutura elétrica, o qual é apresentado na Figura B. Deve-se, portanto, programar a cRIO 
para obter a corrente que é devida à barra e seus elementos, realizando cálculos de acordo com cada 
topologia de rede. Ainda é possível obter as correntes de todas as barras da estrutura elétrica, 
independente da topologia da rede elétrica. 
 
Medidor interno e cRIO-9039. À esquerda: foto de medidor interno inserido no Painel LabREI e 
correntes em uma barra com derivação. À direita: cRIO com placas de interface conectadas. 
O projeto e a manufatura dos medidores internos e das placas de interface já foram realizados. 
Os próximos passos são (i) a instalação definitiva dos medidores internos na estrutura elétrica do 
Painel LabREI, (ii) instalação definitiva do cRIO e fontes de alimentação no Painel LabREI, (iii) 
conexões de cabos entre chaves contatoras e medidores internos e (iv) comissionamento da estrutura 
de dados e medições. Acrescenta-sea programação de todos esses dispositivos, já com início em 2020. 
Até o momento foram feitas as seguintes atividades: 
● Instalação dos servidores: todos os servidores tiveram seus discos arranjados e configurados, 
sistema operacional instalado, e atualmente estão interligados em uma rede inicial que permite 
acesso remoto. 
● Instalação dos serviços concluída: todos os serviços computacionais do LabREI estão 
operacionais e com backup funcional. 
● Planejamento de infra de redes do LabREI concluída: Está em andamento plano de compra de 
equipamentos e instalação de cabos de rede para a infraestrutura do LabREI. 
Os principais serviços disponibilizados até o momento pelos servidores são: 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
64 
 
● Website provisório do LabREI: acessado pela URL https://labrei.dsce.fee.unicamp.br, 
em fase de construção e de alinhamento de conteúdo. 
● Gitlab: serviço de repositório de códigos e de gerência CI/CD de software (Continuous 
Integration, Continuous Deployment). 
● Zabbix: serviço de monitoramento de tráfego e acesso na rede do LabREI. 
● Owncloud: serviço de armazenamento de dados hospedado no servidor. 
● Etherpad: serviço para anotações colaborativas online. 
● SSH: acesso remoto ao servidor e à estrutura do LabREI. 
Como atividades futuras, estão planejadas: 
● Criação de contas de usuários para acesso a serviços do LabREI, criação de documentação dos 
serviços, políticas de utilização da infra. 
● Gestão dos serviços da infra do LabREI: todos os serviços do LabREI serão devidamente 
configurados (ex.: site com conteúdo, serviço de monitoramento da infraestrutura, acesso a 
servidor de arquivos com pastas comuns). 
● Projeto de cabeamento do LabREI: execução de planejamento e obtenção de orçamentos para 
realizar compra de equipamentos de rede e contratação de serviço de cabeamento. 
 
Desenvolvimento de aplicação para gestão da rede do LabREI 
Atividade de Iniciação científica do Bolsista João Guilherme Alves Santos 
Supervisor: Dr. Hildo Guillardi Jr. 
 Esse projeto busca o desenvolvimento/configuração de uma plataforma para armazenamento e 
visualização de dados enviados por diversos equipamentos: sensores, medidores inteligentes de energia 
elétrica e etc. 
Na figura a seguir tem-se a exibição de resultados de uma simulação de uma rede elétrica com 
comunicação MQQT, com dados guardados em base de dados InfluxDB e expostos na aplicação web 
de análise Grafana, que, além de exposição de tabelas e gráficos relacionados a uma base de dados, 
possibilita o gerenciamento de usuários e administradores. 
O sistema atualmente já tem iniciada a comunicação MQQT que possibilita diferentes 
equipamentos em uma mesma rede se comunicarem e já tem um protocolo próprio de comunicação em 
pacotes json, onde já é simulado de maneira introdutória o funcionamento de uma rede onde os dados 
são transmitidos respeitando esses padrões e são armazenados em uma base de dados InfluxDB, sendo 
já recebida pela plataforma Grafana onde é possível visualizar os resultados obtidos, como o exposto 
na figura. 
 
 
Aplicação Grafana expondo valores de corrente obtidos em simulação. 
 
https://labrei.dsce.fee.unicamp.br/
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
65 
 
Layout e espaço físico do LabREI 
Com o objetivo de melhor acomodar os equipamentos e a equipe de pesquisadores, estão em 
andamento algumas alterações no espaço físico. Figuras a seguir apresentam layouts do LabREI e a 
reforma feita na sala do Painel LabREI. 
 
À esquerda, layout atual com sala do Painel ampliada. À direita, expansão para sala conjugada 
(aguardando liberação). 
 
Ampliação da sala do Painel LabREI. À esquerda, vista interna. À direita, vista externa. 
 
Visão conceitual da rede experimental do LabREI 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
66 
 
 Foram realizados experimentos na estrutura física do LabREI, como testes de continuidade 
dos barramentos da rede elétrica e verificação das contatoras e disjuntores de cada barra. Foram 
documentados procedimentos de inicialização do simulador de rede e dos testes de verificação das 
contatoras e disjuntores, além da padronização de fases da rede. 
No início de 2020, o LabREI recebeu aporte de recursos financeiros para ampliação do parque de 
equipamentos e instalações físicas através do Projeto P&D da ANEEL PA3058 - Projeto MERGE 
(Microgrid for Efficient, Renewable and Greener Energy) da CPFL em conjunto com Unicamp, 
UFMA (Universidade Federal do Maranhão) e IATI (Instituto Avançado de Tecnologia e Inovação). 
Lista-se as principais aquisições: 
● Adição de carga CA de 4 quadrantes NHR9430 
● Adição de emulador de baterias Keysight RP7952A 
● Analisadores de energia Dranetz HDPW-SP Visa e Hioki PQ3198 
● Osciloscópios Tektronics MSO46-4-BW-500 e Rhode&Schwartz RTE1054+RTE-K31 
● Simulador Digital em Tempo Real com Dispositivo em Malha (Hardware-in-the-Loop: HIL) 
 
Inversor Modular de Alta Frequência para Microrredes e Sistemas Elétricos Aeronáuticos 
Atividades desenvolvidas pelo doutorando J. F. Guerreiro e pelo Dr. H. Guillardi Jr. 
Na Figura tem-se o inversor PWM completamente desenvolvido no LCEE, o detalhamento do 
projeto está apresentado na publicação “Design Procedures and Prototyping of a Full-Bridge High 
Frequency Power Inverter”. Este inversor será utilizado para projetos em que seja necessário fazer 
chaveamento em alta frequência (100 - 200 kHz), como retificadores, filtros ativos, fontes de energia, 
inversores fotovoltaicos, etc. 
 
Inversor de Alta Frequência produzindo PWM de 100 kHz 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
67 
 
 J. F. Guerreiro, H. G. Júnior and J. A. Pomilio, "Design Procedures and Prototyping of a Full-Bridge High 
Frequency Power Inverter," 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE 
Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), Santos, Brazil, 2019, pp. 1-6, doi: 
10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065318. 
 
Análise de Qualidade da Energia Elétrica e sua Visualização 
Atividade do bolsista de IC Lucas Seiji K. Iijima, com supervisão do Dr. João Ota e coorientação do 
Prof. Dr. Léo Pini Magalhães 
I. Introdução 
 O objetivo da primeira parte do projeto foi o mapeamento de sinais de tensão para imagens que 
identifiquem eventos e características específicas em baixa tensão (TN = 127 V, 60 Hz) tais como, 
elevações e afundamentos, harmônicas e transitórios. No decorrer do projeto foram realizados 
constantes aprimoramentos na forma de representação das imagens visando um mapeamento robusto e 
representações que sejam intuitivas para um operador humano associar a sinais de tensão. 
II. Mapeamento Tensão-Imagem 
O mapeamento do sinal de tensão para uma imagem foi feito a partir de um ciclo do sinal e 
segue três etapas: extração de características, comparação com limites pré-estabelecidos e construção 
da superfície. Na etapa de extração de características são calculadas, para cada fase, as tensões 
instantâneas, os módulos e defasagens das tensões fundamentais de cada fase e do neutro, o valor de 
suas componentes harmônicas individuais (ímpares, até a 13
a
), a THD (Total Harmonic Distortion) e o 
Fator de Desequilíbrio (FD). 
Na segunda etapa, os atributos obtidos são comparados com limites estabelecidos pela Tabela 1 
de maneira a definir as propriedades da imagem que representem o conjunto de características 
extraídas. Na terceira etapa, a imagem é gerada a partir de superfícies cujos elementos estão indicados 
na Figura 2. Nesta etapa, somente as características que excedem os limites estabelecidos pelo menos 
uma vez (e.g. em uma ou mais fases) são associadas à imagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a 
 
 O conjunto de imagens construído através do mapeamento forma uma animação da dinâmica das 
tensões de fase no período de tempo analisado. Emuma aplicação em tempo real, a superfície seria 
atualizada em sincronia com o sinal adquirido por medidores na rede elétrica. 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
68 
 
 
 
 Figura 1 Figura 2 
III. Descrição da Imagem 
 A imagem resultante do mapeamento é composta por três superfícies: a superfície externa, a 
esfera do terra (cor azul) e a esfera do neutro. A primeira delas é dividida em três seções que 
representam cada tensão de fase e estão defasadas de acordo com os ângulos entre as fases das 
componentes fundamentais. Cada uma delas possui um conjunto composto por um gomo, uma faixa, 
torres e contornos, sendo que a quantidade destes últimos identifica cada fase (1 – fase A; 2 – fase B; 
e 3 – fase C). A associação de cada elemento com as características de tensão é feita na Tabela 1. Vale 
ressaltar que, além da dinâmica de cores evidenciada pela tabela, o comprimento dos “gomos” e das 
“torres” são proporcionais, respectivamente, ao nível das tensões fundamentais e das harmônicas 
individuais e reforçam tais características das tensões na imagem. Ademais, no intuito de facilitar a 
identificação de componentes harmônicas, a N-ésima harmônica em uma dada fase é representada por 
um conjunto horizontal de N torres na superfície do gomo correspondente. 
Em relação às duas outras superfícies da imagem, a distância relativa da esfera do terra em 
relação à esfera do neutro é um elemento adicional que contribui para a representação de 
desequilíbrios. 
IV. Discussão e Conclusões 
Do ponto de vista da análise da qualidade de energia elétrica, a representação em imagem 
inclui as principais características de tensão e oferece ao operador uma alternativa de visualização 
compacta da dinâmica da rede. 
O processo de mapeamento dos sinais foi feito em ambiente MATLAB e se mostrou custoso no 
tempo de execução de maneira que em uma situação em tempo real a geração das imagens não 
acompanhará velocidade de geração de dados pelos medidores. Em razão disso, uma alternativa seria a 
reprodução do projeto em linguagem Python. Ou ainda, com base no resíduo de um filtro notch 
sintonizado na frequência fundamental, poderia ser implementada uma rede neural que atue em uma 
pré-seleção de ciclos do sinal e todo o processo de mapeamento seria feito somente para situações de 
violação de limites. 
Em conclusão, a imagem resultante confere ao operador uma maneira visual de identificar 
eventos e características de sinais de tensão. Apesar disso, são necessárias algumas modificações que 
acelerem o processo de mapeamento e permita a implementação do sistema em tempo real. 
 
 
PROCESSO 2016/08645-9 RELATÓRIO PARCIAL Nº 3 
 
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Conclusões do Relatório do 3º ano de atividades 
 
 As atividades estruturais do projeto, especialmente a implantação do LabREI, sofreram um 
impacto considerável por conta do fechamento da Faculdade, o que impossibilitou a sequência de 
algumas tarefas importantes, como o comissionamento dos equipamentos e o desenvolvimento de 
sistemas de comando e controle remotos, com a interconexão das fontes, cargas, medidores, etc. Ainda 
que algumas poucas atividades tenham sido liberadas (em particular aquelas relacionadas com a 
obtenção de resultados experimentais para a finalização de teses e dissertações), não está claro quando 
o uso dos laboratórios de pesquisa serão liberados par uso geral. 
 Um dos objetivos deste projeto, provavelmente o mais relevante e que está presente em sua 
denominação, é a realização de atividades interdisciplinares. Com o começo de atividades no LabREI, 
ainda que de forma não completa, foram iniciadas atividades com essa característica, como mostram 
alguns dos relatos técnicos apresentados ao longo do relatório. Em especial os pesquisadores e 
estudantes da área de sistemas de potência, em parceria com pesquisadores e estudantes em eletrônica 
de potência, têm realizado ensaios e definido experimentos que fazem uso da nova estrutura 
laboratorial. 
 Em termos gerais, as atividades realizadas pelos pesquisadores e seus orientandos é bastante 
satisfatória, como pode se verificar pelos aspectos quantitativos de publicações e trabalhos de 
conclusão. No que se refere a teses e dissertações mantem-se o bom nível de produção visto nos anos 
seguintes. Deve-se observar, no entanto, uma redução de entrada de novos estudantes em virtude da 
falta de financiamento (bolsas). O expressivo corte na quantidade de bolsas CAPES e CNPq, a 
elevadíssima competição nos pedidos à FAPESP, além dos valores reduzidos das bolsas quando 
comparados ao que o mercado na área de engenharia elétrica oferece, têm criado um ambiente muito 
pouco atrativo para a pós-graduação. É um problema estrutural que terá que ser resolvido, ao custo de 
prejudicar toda estrutura da pós-graduação no país. 
 As colaborações internacionais têm se mantido, com a consolidação daquelas presentes desde a 
proposição do projeto, em especial a Universidade de Pádua, e o Norwegian University of Science and 
Technology. Uma nova parceria com o Royal Melbourne Institute of Technology, na Austrália, por 
meio de um estágio de estudante de doutorado foi adiada por conta da pandemia, mas deverá se 
realizar quando possível. 
 Também as parcerias nacionais com pesquisadores de algumas Universidades Federais têm sido 
muito produtivas e devem seguir com intensa colaboração. 
 Em relação aos recursos, conforme explicitado na Prestação de Contas apresentado à equipe do 
Projeto, houve uma forte redução de despesas dada a ausência de congressos presenciais em 2020, 
além de uma redução de valores de taxas de inscrição. 
 Especialmente com a boa reserva de recursos de Benefícios Complementares, acredita-se ser 
possível levar a bom termo também financeiramente o projeto pelos próximos dois anos.