Modelagem e controle do conversor DAB para interface entre banco de baterias e sistema elétrico de potência
Abstract
Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de um conversor Dual Active Bridge (DAB) para o carregamento de um banco de baterias, sendo este conectado a um barramento CC, o qual é conectado ao sistema elétrico de potência por meio e um inversor. O conversor DAB proposto tem como finalidade realizar o carregamento do banco de baterias através do método de Corrente Constante/Tensão Constante (Constant Current/Constant Voltage - CC/CV). Para a escolha da topologia empregada um breve estudo de topologias com elevado ganho de tensão, isolamento galvânico e com bidirecionalidade no fluxo de potência foi realizado. Além disso, um estudo sobre os principais tipos de acumuladores de energia também foi realizado, onde dentre as tecnologias estudadas podem-se citar os supercapacitores, os sistemas flywheels e as baterias de Li-íon. Após definida a topologia do conversor CC-CC a ser adotada, uma análise aprofundada do conversor DAB foi efetuada, descrevendo as etapas de operação, tipos de modulação comumente aplicadas a esta topologia, bem como a faixa de comutação com zero de tensão (Zero Voltage Switching - ZVS). Também será analisado o modelo matemático do conversor através da Linearização da Corrente de Saída, sendo este utilizado para o projeto dos controladores. Definido o modelo matemático, são realizados os projetos dos controladores utilizados no trabalho, um controlador de corrente e um controlador de tensão, os quais atuam de forma independente em cada etapa durante o processo de carga do banco de baterias. Inicialmente, o controlador de corrente impõe uma corrente constante de 20 % CAh sobre as baterias até estas atingirem o valor da tensão de equalização de 54 V. Neste momento a malha de controle de tensão entra em operação mantendo a tensão constante (com valor da tensão de equalização) no banco de baterias até que a corrente seja igual a 2 % de C. Em seguida a tensão das baterias é reduzida para 48 V, entrando no modo flutuação, concluindo desta forma o processo de carga do banco de baterias. Resultados experimentais são apresentados de modo a comprovar o desempenho do conversor DAB.
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