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Title in Portuguese: Conversor CC-CC PWM bidirecional trifásico com três portas e isolado em alta frequência para aplicação em sistemas fotovoltaicos
Author: Oliveira, Raimundo Nonato Moura de
Advisor(s): Oliveira Júnior, Demercil de Souza
Co-advisor(s): Oliveira Filho, Hermínio Miguel de
Keywords: Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltaica
Conversores de corrente elétrica
Multiport converter
Dual active bridge
Phase-shift
Photovoltaics
Issue Date: 8-Jun-2018
Citation: OLIVEIRA, Raimundo Nonato Moura de. Conversor CC-CC PWM bidirecional trifásico com três portas e isolado em alta frequência para aplicação em sistemas fotovoltaicos. 2018. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Este trabalho propõe o estudo e implementação de um conversor CC-CC bidirecional com três portas de único estágio com PWM trifásico bidirecional e isolado em alta frequência, baseado no conversor dual active bridge (DAB). A análise matemática baseada no modelo da componente fundamental é apresentada, a mesma é validada através do estudo do comportamento do ângulo de deslocamento de fase em relação a potência transferida. A estratégia de controle tem como objetivos controlar a tensão no barramento da Porta III, as correntes nos indutores intercalados inseridos na Porta I e o rastreamento do ponto de máxima potência do conjunto de módulos fotovoltaicos da Porta II. Um exemplo de projeto é desenvolvido com especificações dos componentes, projeto de magnéticos e projetos dos compensadores, sendo este implementado através de controladores discretos com programação através de um processador digital de sinais (Digital signal processor - DSP) de 32 bits de ponto flutuante fabricado pela Texas Instruments. Resultados de simulações são adequadamente discutidos, validando o funcionamento do conversor proposto, tanto em regime permanente, através da análise das principais formas de ondas, quanto resposta transitória, diante de degraus de carga. Um protótipo de 3,5 kW foi desenvolvido em laboratório com o objetivo de validar a análise teórica e resultados de simulação. A Porta I do conversor é alimentada em corrente através da inserção de indutores intercalados conectados a um banco de baterias de tensão nominal de 48 V. A tensão nominal da Porta II é 96 V alimentada por uma fonte de tensão programada para emular um sistema fotovoltaico (Photovoltaic – PV). Na Porta III do conversor é proposto um barramento CC com nível de tensão compatível com um sistema de distribuição de corrente contínua em baixa tensão (Low Voltage Direct Currente – LVDC) de média potência, de 380 V. Por ser uma estrutura multiportas, o conversor proporciona sete modos de operações os quais foram realizados ensaios para verificação do comportamento dinâmico e em regime permanente, além da verificação do rendimento para três modos de operação.
Abstract: This work proposes the study and design of a single-stage three-phase bidirectional dc-dc converter, with high-frequency isolation, current-fed based on the dual active bridge converter (DAB). The mathematical analysis based on the fundamental component model is presented, it is validated through the study of the behavior of the phase shift angle in relation to the power transferred. The control strategy has as objectives to control the bus voltage of the High voltage side, the currents in the interleaved inductors and the tracking of the maximum power point of the set of photovoltaic panels. A design example is developed with component specifications, magnetic design, and controller designs, which is implemented through discrete controllers programmed through a 32-bit digital signal processor (DSP) manufactured by Texas Instruments. Simulation results are properly discussed, validating the operation of the proposed converter, both on a permanent basis, by analyzing the main waveforms, the transient response through load steps. A prototype of 3.5 kW was developed in the laboratory with the objective of validating the theoretical analysis and simulation results. The port I of the converter is current-fed through the insertion of interleaved inductors connected to a batteries bank of nominal voltage 48 V. The nominal voltage of Port II is 96 V powered by a voltage source programmed to emulate a photovoltaic system. In Port III of the converter, a DC bus with voltage level compatible with a medium power LVDC distribution system of 380 V. Due to the fact that it is multi-port, the converter provides seven modes of operation, which have been carried out to verify dynamic and steady state behavior, as well as performance verification for three modes of operation.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34484
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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