Abstract

O surgimento de novas aplicações na Internet, tais como voz sobre IP (VoIP), ensino a distância interativo, realidade virtual, videoconferência, etc, impõe a necessidade de garantias de qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) fim-a-fim. Tais aplicações exigem limites no atraso, sua variação (jitter) e nas perdas de pacotes. O modelo de serviço atual da Internet não possibilita a obtenção dos requisitos de QoS mencionados. Assim sendo, o modelo DifIServ quando combinado com a engenharia de tráfego, provida pelo MPLS pode fornecer uma arquitetura apropriada para assegurar garantias de QoS às aplicações. Neste trabalho, considera-se um ambiente de rede, onde os tráfegos multimídia oriundos de um ISP local são classificados na borda da rede backbone em sub-classes de tráfego definidas pelo DiffServ. Em seguida, estes tráfegos são mapeados em diferentes LSPs (Labei Swiched Paths) com diferentes características de vazão, atraso e jitter. Por meio de modelagem e simulação demonstra-se que o MPLS com a Engenharia de Tráfego combinado com o DiffServ garante os limites requeridos pelas aplicações multimídia para os parâmetros de tráfego e de QoS. Currently, the Internet provides only best-effort Service that treats packets equally, and recently new kinds of distributed applications, like Internet telephony, video conferencing, video-on-demand have been developed which are sensitive to the end-to-end Quality of Service (QoS) received from the network. Such applications demand limits in the de-lay, jitter and packet loss. The DiffServ model when combined with Traffic Engineering can provide a suitable architecture for ensuring end-to-end QoS guarantees to several kinds of applications. MPLS is emerging to be the choice for the core network applying multi-service networks, and providing Traffic Engineering. In this work, the following environment is considered: in the network edge, the packets are classified in sub-classes of traffic defined by the DiffServ, with different types of delay, jitter and throughput characteristics. In the MPLS backbone, these sub-classes of traffic are mapped in the different Labei Switched Paths (LSPs). This work proposes to show through modelling and simulation, Traffic Engineering over MPLS combined with DiffServ guarantees, the limits required by multimedia applications to the parameters of traffic and QoS. Dissertação (Mestrado) Document type: Doctoral thesis

Abstract

Em um momento em que questões ambientais e a segurança energética estão numa posição de destaque, Veículos Elétricos (VEs) estão no centro das atenções. Entretanto, ainda é difícil para eles substituir os tradicionais veículos de combustão interna e a razão principal para isso é o seu sistema de energia. Normalmente, devido a suas características, baterias são usadas como banco de energia para VEs. No entanto, baterias também apresentam algumas limitações para essa aplicação e o problema no sistema de energia é relacionado a essas limitações. Uma das soluções propostas é se colocar baterias e supercapacitores (SC) em paralelo, resultando em um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (SHAE). Para fazer essa configuração possível e o fluxo de potência controlável em um SHAE, um conversor CC-CC bidirecional interfaceando a bateria e o SC é necessário. Levando isso em consideração, o estudo de topologias CC-CC bidirecionais é apresentado nessa Dissertação de Mestrado. Primeiro, o estudo de um conversor CC-CC bidirecional com indutor dividido, envolvendo sua análise teórica em regime permanente, análise dinâmica e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, é apresentado, resultando na construção de um protótipo experimental com as seguintes especificações de projeto: Fonte de tensão 1 de 300 V, fonte de tensão 2 de 96 V, frequência de comutação de 20 kHz e potência nominal de 1000 W. Então, o estudo de uma segunda topologia, um conversor CC-CC Buck-Boost ZVS bidirecional, envolvendo sua análise em regime permanente e uma metodologia de projeto com resultados de simulação, também é apresentado. In an era where environmental issues and the energetic safety are in an outstanding position, Electric Vehicles (EVs) are in the spotlight. However, it is difficult for them to replace the ICE vehicles and the main reason for that it is their energy system. Normally, due to some of their characteristics, batteries are used as energy bank in Electric Vehicles. Nevertheless, batteries also present some limitations for this application and the energy system problem is related to these limitations. One of the proposed solutions is to place batteries and Supercapacitors (SC) in parallel, resulting in a Hybrid Energy Storage System (HESS). To make this configuration possible and the power flow controllable in the HESS, a bidirectional DC-DC converter interfacing the battery and the SC is necessary. Taking this into account, the study of bidirectional DC-DC topologies is presented in this Master’s Thesis. First, a study of a bidirectional DC-DC converter with tapped inductor, involving its theoretical steady state analysis, dynamic analysis and design methodology with simulation results, is presented, resulting in the design of an experimental prototype with the following design specifications: Voltage source 1 of 300 V, voltage source 2 of 96 V, switching frequency of 20 kHz and rated power of 1000 W. Then, the study of a second topology, a bidirectional ZVS Buck-Boost DC-DC converter, involving he steady state analysis and a design methodology with simulation results, is also presented.

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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O objetivo deste trabalho consiste em analisar o comportamento de um sistema de transferência de potência sem fios para aplicações em veículos elétricos, utilizando o princípio do acoplamento magnético. E, para alcança-lo, foi necessário construir um circuito inversor para que a bobina emissora opere em ressonância magnética com a bobina receptora. Foi elaborado uma rotina computacional para calcular o rendimento de um circuito ressonante, a partir dos parâmetros físicos e elétricos das bobinas. O protótipo consiste em energizar uma bobina plana primária e realizar a transferência indutiva para a bobina secundária, podendo ser de mesmo tamanho ou não. Resultados experimentais foram coletados, tais como, curvas de rendimento em função da distância, transferência através de barreiras metálicas e não metálicas, rendimentos em função do desalinhamento entre bobinas, carga em bateria automotiva, distâncias máximas de transferência; dentre outros. Um sistema desse tipo pode trazer muitos benefícios para aplicação no carregamento de baterias em veículos elétricos de forma prática, segura e com rendimentos satisfatórios quando realizado a transferência indutiva sem fios. The objective of this work is to analyze the behavior of a wireless power transfer system for applications in electric vehicles, using the principle of magnetic coupling. And in order to reach it, it was necessary to construct an inverter circuit so that the sending coil operates in magnetic resonance with the receiving coil. A computational routine was developed to calculate the efficiency of a resonant circuit, based on the physical and electrical parameters of the coils. The prototype consists of energizing a primary flat coil and performing the inductive transfer to the secondary coil, which may be the same size or not. Experimental results were collected, such as yield curves as a function of distance, transfer through metallic and non-metallic barriers, yields due to misalignment between coils, automotive battery charge, maximum transfer distances; and others. Such a system can bring many benefits for application in battery charging in electric vehicles in a practical way and with satisfactory yields when conducting wireless inductive transfer. Dissertação (Mestrado)