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Type: Dissertação
Title: Conversor CC-CC Bidirecional Intercalado com Isolamento Monofásico de Alta Frequência para Aplicações no Setor Automobilístico e Energias Renováveis
Authors: Cavalcante, Kassio Derek Nogueira
Advisor: Antunes, Fernando Luiz Marcelo
Co-advisor: Kattel, Menaouar Berrehil El
Keywords in Brazilian Portuguese : Conversor CC - CC bidirecional isolado;Carregador de baterias;Veículo elétrico
Keywords in English : Isolated bidirectional DC-DC converter;DC Charger;Battery charger;Electric vehicle;Hybrid electric vehicle
Issue Date: 7-Dec-2023
Citation: CAVALCANTE, Kássio Derek Nogueira. Conversor CC-CC Bidirecional Intercalado com Isolamento Monofásico de Alta Frequência para Aplicações no Setor Automobilístico e Energias Renováveis. 2023. 170f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os veículos que fazem uso de eletricidade como forma de obtenção de energia para gerar movimento vêm despontando como protagonista para assumir em um futuro próximo esta função. Neste contexto, os conversores de energia são de vital importância para a consolidação destes veículos e aceitação por parte da população, contribuindo assim para a redução das emissões de poluentes. Desta forma, o presente trabalho apresenta uma proposta de topologia de conversore CC-CC bidirecionais isolados, com possíveis aplicações em centrais de carregamento de veículos elétricos como estágio CC-CC, interação com a rede elétrica (V2G), carregador embarcado ao veículo elétrico e híbrido com frenagem regenerativa, além de possível aplicação na produção de hidrogênio verde, entre outros. Neste estudo são apresentados os ganhos nos modos de condução contínuo (MCC), descontinuo (MCD) e crítico (MCCr) em ambos os sentidos de fluxo de energia, análise qualitativa e quantitativa em regime permanente, além dos esforços de tensão e corrente em cada elemento do conversor. O protótipo da topologia foi construído para uma potência nominal de 2,5 kW em ambos os sentidos de operação e considerando o conversor em MCC. Os resultados colhidos dão sustentação ao estudo teórico e simulações realizadas, destacando como principais pontos o aumento em quatro vezes da frequência de ondulação (100 kHz) da tensão e corrente sobre elementos passivos de filtro em relação a frequência de comutação (25 kHz), fato que proporciona a diminuição de massa e volume destes filtros, a possibilidade de operação como conversor abaixador (buck) operando de 380Vcc para 180 Vcc ou conversor elevador (boost) operando de 180 Vcc para 380 Vcc e balanceamento da corrente elétrica entre os braços do conversor.
Abstract: Vehicles that use electricity as a way of obtaining energy to generate movement have emerged as protagonists to assume this role in the near future. In this context, energy converters are of vital importance for the consolidation of these vehicles and their acceptance by the population, thus contributing to the reduction of pollutant emissions. Thus, the present work presents a topology proposal for isolated bidirectional DC-DC converters with different pulse width modulations (PWM), one for each direction of power flow, with possible applications in electric vehicle charging centers as a stage DCDC, interaction with the electrical grid (V2G), charger onboard the electric and hybrid vehicle with regenerative braking, in addition to possible application in the production of green hydrogen, among others. This study presents the gains in continuous (MCC), discontinuous (MCD) and critical (MCCr) conduction modes in both directions of energy flow, qualitative and quantitative analysis in steady state, in addition to the voltage and current efforts in each converter element. The topology prototype was built for a nominal power of 2.5 kW in both directions of operation and considering the MCC converter. The results collected support the theoretical study and simulations carried out, highlighting as main points the four-fold increase in the ripple frequency (100 kHz) of voltage and current over passive filter elements in relation to the switching frequency (25 kHz), a fact which provides a reduction in the mass and volume of these filters, the possibility of operation as a step-down converter (buck) operating from 380Vdc to 180 Vdc or a step-up converter (boost) operating from 180 Vdc to 380 Vdc and balancing the electrical current between the arms of the converter.
Description in Brazilian Portuguese: Cavalcante, Kassio Derek Nogueira. Conversor CC-CC Bidirecional Intercalado com Isolamento Monofásico de Alta Frequência para Aplicações no Setor Automobilístico e Energias Renováveis. 2023. 170f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77000
Author's ORCID: https://orcid.org/0009-0004-5632-9558
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5174681058328125
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0564-4564
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3429770707790925
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2133-9391
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8783500978890495
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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