Análise do conversor DAB utilizando modulação triple phase shift com algoritmo de otimização e circuito de auxílio à comutação
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Data
2022-02-18Primeiro coorientador
Roggia, Leandro
Primeiro membro da banca
Kirsten, André Luís
Segundo membro da banca
Vargas, Tadeu
Terceiro membro da banca
Bisogno, Fabio Ecke
Quarto membro da banca
Baggio, José Eduardo
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Com o crescimento da utilização de fontes renováveis para a geração de energia elétrica, os
sistemas de distribuição e transmissão de energia vêm passando por significativas mudanças.
Como as fontes de geração renováveis fotovoltaica e eólica apresentam maior destaque
atualmente, os sistemas devem passar a ser mais robustos no que diz respeito à intermitência
destas fontes. Por este motivo, a inserção de sistemas de armazenamento de energia
(Energy Storage Systems - ESS) para auxiliar na estabilidade do sistema têm sido muito
difundido atualmente. Porém, para que os sistemas de armazenamento de energia possam
ser utilizados há a necessidade de realizar o interfaceamento com o restante do sistema.
Para que isso torne-se possível, a eletrônica de potência tem papel fundamental através
dos conversores estáticos de potência. Nestas aplicações o conversor Dual Active Bridge
(DAB) tem ganho muita atenção dos pesquisadores. Desta forma, esta Tese apresenta a
análise do conversor DAB quando submetido às modulações Phase-Shift (PSM) e Triple
Phase Shift (TPS). A modulação TPS adiciona novos graus de liberdade na operação do
conversor DAB em comparação com a modulação PSM, introduzindo a razão cíclica do
Full-Bridge do primário (D1) e do Full-Bridge do secundário (D2) além do ângulo de defasagem
( ) entre as tensões do primário e secundário do transformador. Assim, pode-se
avaliar o comportamento do conversor para toda a faixa de potência para diferentes pontos
de operação com TPS. Fazendo uso da TPS, pode-se definir a escolha mais eficiente
dos pontos de operação, levando em consideração a potência aparente circulante do conversor,
que pode proporcionar redução das perdas de comutação e condução. Para que se
possa alcançar eficiências superiores, determinar um trio de controle otimizado (D1, D2 e
) para cada ponto de operação torna-se necessário. Para isso, é proposto um algoritmo
de busca que utiliza como figura de mérito a relação entre a potência ativa de saída e
a potência aparente total do conversor, denominada de Fator de Potência (FP). Além
disso, analisam-se diversos circuitos de auxílio à comutação (CAC), devido o conversor
DAB operar sem comutação suave para baixas cargas, além de possuir baixa eficiência
nestes pontos de operação. Com isso, os circuitos de auxilio à comutação são utilizados
para ampliar a faixa de comutação suave do conversor DAB. Apresenta-se assim, uma
proposta de variação topológica do conversor DAB com a inserção de um CAC, o qual irá
operar nos pontos de baixa carga de saída do conversor e onde o ganho d do conversor
seja maior que um (d > 1). O comportamento do conversor DAB com a modulação TPS
determinada pelo algoritmo proposto e com CAC proposto são validados através de um
protótipo com potência nominal de 500 W.
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