Técnicas para otimização de conversores da família boost com alto ganho de tensão e alto rendimento aplicados à célula a combustível
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2019-02-28Metadatos
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Neste trabalho são propostas metodologias de projetos otimizados para conversores estáticos da
família Boost com alto ganho de tensão aplicados à célula a combustível. Nessa aplicação, dois
conversores são avaliados, o primeiro, a topologia Boost convencional é tratada na literatura
como um conversor não usual para aplicações com alto ganho de tensão, devido à presença de
elementos resistivos nos componentes que limitam seu ganho. Logo, um método é proposto,
visando analisar os limites de operação desse conversor, através de análises matemáticas as
quais estimam suas perdas e volumes, e o uso de técnicas que reduzem as resistências séries
nos elementos do conversor. O segundo, o conversor Boost em cascata ou, simplesmente, Boost
Cascaded é avaliado; o alto ganho não é um fator limitante, pois a associação de dois conversores
Boost convencionais proporcionam elevado ganho estático. No entanto, o baixo rendimento ocasionado
pelo número elevado de componentes torna o uso deste conversor pouco atrativo para
aplicações que exigem alto ganho de tensão. Diante disso, uma metodologia é desenvolvida, visando
encontrar soluções ótimas através da varredura de alguns parâmetros do conversor, como:
frequência de chaveamento, ondulação de corrente do indutor, variação da densidade de corrente
no condutor e tensão intermediária do conversor Boost Cascaded. Para o estudo, bancos
de dados com diversas opções de núcleo magnéticos, semicondutores, dissipadores e capacitores
são analisados, para que diferentes possibilidades de projetos sejam testadas de acordo com o
objetivo de otimização proposto (maior rendimento ou menor volume). Ao final, resultados de
simulações expõem as melhores soluções em rendimento ou menor volume para cada conversor,
evidenciando a utilização do Boost convencional para aplicações de alto ganho e soluções com
alto rendimento ou reduzido volume são encontradas para o conversor Boost Cascaded.
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