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Title in Portuguese: Otimização do Dual Active Bridge trifásico aplicada a veículos elétricos
Author: Silva, Felipe Bandeira da
Advisor(s): Oliveira Júnior, Demercil de Souza
Co-advisor(s): Oliveira, Eduardo Façanha de
Keywords: Engenharia elétrica
Eletrônica de potência
Conversores de corrente elétrica - Otimização
Veículos elétricos
Electric vehicles
Power electronics
Optimization
Issue Date: 29-Aug-2018
Citation: SILVA, Felipe Bandeira da. Otimização do Dual Active Bridge trifásico aplicada a veículos elétricos. 2018. 136 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Em tempos de mudanças, o mundo pensa em melhores formas para continuar usufruindo dos recursos naturais, assim, os veículos elétricos surgem como uma alternativa a manutenção e crescimento da qualidade de vida, sem a redução das facilidades no rápido deslocamento promovido pelos carros. No entanto, para que isto aconteça é necessário assegurar o melhor uso da energia, seja ela elétrica ou não. Diante disso, neste trabalho, é realizada a otimização de um conversor CC-CC bidirecional e isolado presente nestes veículos. Uma versão modificada do Dual Active Bridge (DAB) trifásico foi utilizada para a realização deste conversor. A versão modificada nasce da necessidade de aumentar a eficiência do conversor para um barramento de baixa tensão e alta potência sem o paralelismo dos semicondutores. Essa modificação funciona com o acréscimo de mais três transformadores e duas pontes trifásicas na baixa tensão. No processo de modelagem e otimização, percebe-se que a mudança de diversos parâmetros de projeto influenciam no funcionamento do conversor e consequentemente em sua eficiência e volume. O critério para o melhor projeto será dado quando este conversor apresentar o menor volume com a melhor eficiência, neste processo é justificada a utilização da versão modificada do DAB. A indutância série do DAB, essencial para a transferência de energia, é a mesma indutância de dispersão do transformador, consequentemente, o volume dos magnéticos é reduzido. O protótipo é construído para validação experimental dos dados obtidos pelo processo de otimização, sendo essencial para as melhorias construtivas. É descrito como ele foi montado, são expostos os gráficos de eficiência e imagens térmicas, por fim, é exposto o projeto do controlador de corrente com os seus resultados. Essa pesquisa é parte do projeto HELENE, que é desenvolvido nos laboratórios do Kompetenzzentrum für Dezentrale Elektrische Energieversorgungstechnik (KDEE) da Universidade de Kassel - Alemanha.
Abstract: In times of change, the world thinks of better forms of continuing to benefit from the planet’s natural resources. Thus, electric vehicles emerge as an alternative for the maintenance and growth of quality of life, while also maintaining the fast and convenient means of transportation offered by cars. However, for that to happen, it is necessary to assure a better use of energy, be it in electrical form or not. Therefore, in this work, it is carried out an optimization of a bidirectional isolated DC-DC converter used in such vehicles. A modified version of the three-phase Dual Active Bridge (DAB) was used for the implementation of this converter. This modification is carried out in order to fulfill the need of increasing the converter efficiency for a low voltage and high power busbar without paralleling the semiconductors. The modification works with the addition of another three transformers and two three-phase bridges on the low voltage side. In the modeling and optimization process, it is noticed that the changes in various parameters influence the operation of the converter and, therefore, its volume and efficiency. The criterion for the determination of the best design is the smallest volume with higher efficiency. The process of obtaining such design justifies the use of the modified version of the DAB. The DAB series inductance, essential to the transfer of energy, is the transformer’s own leakage inductance, which reduces the volume of the magnetics. A prototype is built for the experimental validation of the constructive improvements. This work then presents a description how the prototype was assembled, followed by the prototype’s efficiency curves and thermal images and, finally, it presents the design of the current controller and its results. This research is part of project HELENE, which is developed in the laboratories of KDEE Kassel University – Germany.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36592
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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