Conversor CA-CC trifásico bidirecional e isolado de único estágio para aplicação em carregadores veiculares multifuncionais

• Main Author: Van Kan, Rafael Felipe
• Publication Date: 2022
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da Udesc
• dARK ID: ark:/33523/001300000c26x
• Download full: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/17355
• topic: Engenharia elétrica; Carregadores de baterias; Veiculos eletricos; Conversores de corrente elétrica - Trifásico; Fator de potência elétrica; Energia - Transferencia; Estações de carregamento de baterias (veículos elétricos)

Este trabalho, apresenta-se o estudo de um novo conversor CA-CC trifásico bidirecional, isolado em alta frequência, de único estágio com correção do fator de potência destinado para aplicação como carregador embarcado (on-board) de baterias de veículos elétricos, sendo possível sua operação nas funcionalidades Grid-to-Vehicle (G2V) e Vehicle-to-Grid (V2G). Esta topologia trifásica consiste de seis conversores boost em meia ponte conectados em paralelo, sendo que cada fase da alimentação é conectada por meio da técnica de interleaving à duas estruturas em meia ponte. Um barramento CC em ponto médio é formado e sua energia é transferida, pela modulação PWM simétrica senoidal dos interruptores, por meio de três enrolamentos, ao secundário. O lado secundário é composto por uma topologia em ponte completa com modulação PWM convencional e razão cíclica dos interruptores igual a 50%. A transferência de potência do lado primário ao secundário é realizada por meio da técnica phase-shift, mesmo princípio utilizado em conversores dual-active-bridge (DAB). Deste modo é possível obter a transferência de potência constante por meio de um ângulo phase-shift também constante. Os princípios de operação supracitados são apresentados e demonstrados pelas análises qualitativa e quantitativa, apresentando-se as principais formas de onda, etapas e regiões de operação e análise do fluxo de potência. Adicionalmente, o projeto de controle da tensão da saída é realizado utilizando-se da técnica de gyrator. Ao final, um protótipo de potência de 3 kW é projetado e construído, sendo realizado ensaios experimentais com tensão de entrada da rede elétrica de 127 V/60 Hz, 300 V de tensão de saída e frequência de comutação de 50 kHz, obtendo-se fator de potência na entrada de 0,997, rendimento máximo de 82,5 % e dinâmica satisfatória e rápida durante ensaios de inversão do fluxo de potência