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Title in Portuguese: Estudo, projeto e desenvolvimento de um conversor CA-CC Buck+Boost aplicado a carregadores de baterias para veículos elétricos
Title: Study, design and development of an AC-DC Buck+Boost converter applied to battery chargers for electric vehicle
Author: Brito Junior, Francisco José Barbosa de
Advisor(s): Bascopé, René Pastor Torrico
Co-advisor(s): Daher, Sérgio
Keywords: Engenharia elétrica
Eletrônica de potência
Fator de potência
Issue Date: 19-Sep-2013
Citation: BRITO JUNIOR, F. J. B. de. Estudo, projeto e desenvolvimento de um conversor CA-CC Buck+Boost aplicado a carregadores de baterias para veículos elétricos. 2013. 197 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma topologia de conversor eletrônico de potência para a aplicação embarcada em um carregador de baterias para veículos elétricos recarregáveis através da rede elétrica. A topologia escolhida é baseada no conversor CA-CC Buck+Boost, onde a mesma torna-se bastante atrativa para este tipo de aplicação por apresentar as características elevadora e abaixadora de tensão em um único estágio de processamento de energia. Além disso, esta topologia apresenta reduzido volume e peso, devido ao fato de não apresentar transformador e possuir poucos componentes em sua estrutura. 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. Neste trabalho é realizado um exemplo de projeto do carregador de baterias para aplicação em veículos elétricos de 1 kW de potência de saída, tensão de entrada eficaz de 220 Vca e tensão de saída de 162 Vcc, correspondente a 12 baterias conectadas em série. Um protótipo com as especificações indicadas foi construído e testado experimentalmente em laboratório. Os resultados de simulação e experimentais obtidos validaram a análise teórica e o projeto realizado. Para carga nominal, foi obtido rendimento de 96,5% e fator de potência de 0,992, comprovando assim o funcionamento da topologia utilizada.
Abstract: This work presents a study and design of an electronic power converter topology for on-board application in a battery charger for plug-in electric vehicles. The proposed topology is based on AC-DC converter Buck+Boost, which one is very attractive for this application due to its buck and boost characteristics in a single-stage power processing. Furthermore, this topology presents reduced weight and volume, since there is no transformer and only few components are presented in its structure. A theoretical study is performed through of qualitative and quantitative analysis, besides it is investigated the switching process and losses in the converter components. It is also performed a design example of a battery charger with rated output power of 1 kW, input voltage 220 Vac RMS and output voltage of 162 Vdc, corresponding to 12 batteries connected in series. A prototype for the indicated specifications was constructed in laboratory and tested experimentally. The simulation and experimental results obtained are used to validate the theoretical analysis and design. For rated load, it was obtained an efficiency of 96.5% and a power factor of 0.992, thus showing the effectiveness of the proposed converter.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/7875
metadata.dc.type: Dissertação
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