Otimização de projeto de conversores CC-CC baseados em redes de impedância do tipo Fonte-Y por meio do método de pontos interiores com barreira logarítmica

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Almeida, Felipe Augusto Ferreira de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Eletrônica de potência; Conversores de corrente elétrica; Otimização matemática; Energia Fontes alternativas; Power converters; Ysource converter; Renewable energy; Optimization of converter design; Impedance networks
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/238436

A crescente utilização de cargas que operam em corrente contínua aliada aos avanços nas tecnologias de eletrônica de potência, possibilitaram o interfaceamento com sistemas de armazenamento de energia e fontes de energia renováveis impulsionando a utilização de conversores CC-CC de elevado ganho e rendimento em microrredes CC. Neste cenário, os conversores empregando redes de impedância vêm chamando a atenção devido a sua flexibilidade operacional e capacidade de obtenção de ganhos elevados. Assim, este trabalho apresenta contribuições no estudo de conversores CC-CC baseados em redes de impedância do tipo fonte-Y considerando a otimização de seu projeto por meio do método de pontos interiores com barreira logarítmica, ainda não explorada na literatura. Foram exploradas diferentes combinações de configurações de projeto do conversor relacionadas com a razão cíclica, fator de acoplamento K, tensão de entrada e potência de carga, para obtenção de condições de operação otimizadas. Especificamente, os processos de otimização das operações buscaram como objetivo primário a obtenção do máximo ganho considerando o atendimento de restrições relacionadas com valores mínimos de rendimento e limites máximos de esforços de tensão e corrente permitidos na chave e diodos. Adicionalmente, também foram efetuados estudos de otimização considerando pontos operacionais específicos relacionados com ganhos de tensão fixos, em diferentes faixas de potência e tensão de entrada, equivalentes a diferentes arranjos de módulos fotovoltaicos. A implementação dos métodos de otimização e as estimativas das grandezas elétricas baseadas nos modelos matemáticos do conversor não ideais foram efetuadas por meio do software MATLAB®. Por fim, com o objetivo de ratificar as configurações de projeto estabelecidas na otimização, simulações computacionais foram realizadas no software PSIM e resultados experimentais foram coletados em protótipo do conversor CC-CC fonte-Y para alguns pontos de operação. Tal conversor se mostrou viável para integração de fontes renováveis de energia, sendo uma opção com flexibilidade para atingir pontos operacionais por meio de diferentes configurações, que a depender da escolha otimizada do par razão cíclica e fator de enrolamento K pode diminuir o impacto das perdas no rendimento e possibilitar a obtenção de ganhos razoáveis com pequenos valores de razão cíclica.