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Title in Portuguese: Conversor CA-CC Ćuk baseado na célula de comutação de três estados com correção de fator de potência aplicado em carregador de banco de baterias
Title: AC-DC Cuk converter based on three state switching cell with power factor correction applied in battery charger
Author: Pacheco, Juliano de Oliveira
Advisor(s): Bascopé, René Pastor Torrico
Co-advisor(s): Daher, Sérgio
Keywords: Engenharia elétrica
Fator de potência - Correção
Conversores
Carregador de baterias
Issue Date: 30-Jan-2014
Citation: PACHECO, J. O. Conversor CA-CC Ćuk baseado na célula de comutação de três estados com correção de fator de potência aplicado em carregador de banco de baterias. 2014. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor ca-cc Ćuk baseado na célula de comutação três estados para aplicação em carregadores de baterias para veículos elétricos. As principais características deste conversor são: a redução das perdas por condução nos interruptores controlados, um único estágio de processamento de potência e característica de fonte de corrente na entrada e na saída. Como inconvenientes a topologia apresenta: a tensão sobre os semicondutores igual à soma das tensões de entrada e saída e o desequilíbrio de corrente através dos componentes quando há assimetria no layout da placa de potência ou nos sinais de comando dos interruptores. Um estudo teórico é realizado através das análises qualitativa e quantitativa, além das análises do processo de comutação e das perdas nos componentes do conversor. Para controlar o fluxo de potência da rede elétrica para as baterias é utilizada a estratégia de controle modo corrente média, sendo que, a mesma apresenta uma malha de corrente rápida que monitora a corrente de entrada e uma malha de tensão lenta que supervisiona a tensão sobre os terminais da bateria. Neste trabalho é realizado o projeto do carregador de baterias para aplicação em veículos elétricos com 1 kW de potência, tensão de entrada eficaz de 220 V e tensão de saída de 162 V, correspondente a 12 baterias conectadas em série. Um protótipo com as especificações indicadas foi construído e testado experimentalmente em laboratório e os resultados de simulação e experimentais obtidos são utilizados para validar a análise teórica e o projeto realizado. Foram realizados testes com carga puramente resistiva e em seguida com um banco de baterias, que comprovaram o funcionamento da topologia
Abstract: This work presents the study and implementation of an ac-dc Ćuk converter based on the three state switching cells applied in charger stations for electric vehicles. This converter has, as main characteristics, reduction of conducting power losses in the semiconductors, a single stage topology and current source behavior for both input and output terminals. As drawbacks, the topology presents: the voltage across the semiconductors is equal to the sum of the input and the output voltages, and a difference between the current values through the semiconductors caused by an inappropriate layout of the power prototypes or by a lack of symmetry between the control signals. The analysis of the converter is made through the qualitative and quantitative studies, beyond the analysis of the semiconductor losses which are presented as well. The current and voltage of the battery are controlled by the average current mode technique, which consist in a fast current control loop if compared with the terminals battery voltage control loop. The topology is design for 1 kW output power, 220 V in input voltage and 162 V in the output terminals (12 batteries in series connection). Experimental results for resistive load, as well batteries, are shown in order to verify the functionalities of the topology and its characteristics
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/12910
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