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Tipo: TCC
Título: Modelagem e análise da eficiência de um conversor CC-CC trifásico isolado baseado no retificador hybridge para carregamento off-board de veículos elétricos
Autor(es): Lima, João Felipe Ximenes Paiva
Orientador: Oliveira Júnior, Demercil de Souza
Palavras-chave em português: Carregadores off-board;Conversor CC-CC;Retificador hybridge;Análise matemática;Avaliação da eficiência
Palavras-chave em inglês: Off-board chargers;Efficiency evaluation;DC-DC converter;Hybridge rectifier;Mathematical analysis
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2025
Citação: LIMA, João Felipe Ximenes Paiva. Modelagem e análise da eficiência de um conversor CC-CC trifásico isolado baseado no retificador hybridge para carregamento off-board de veículos elétricos. 2025. 174 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A crescente adoção de Veículos Elétricos (VEs) tem impulsionado a necessidade do desenvolvimento de sistemas de carregamento eficientes e rápidos. Nesse contexto, os carregadores off-board ultra-rápidos surgem como uma solução essencial, exigindo elevados níveis de potência e a capacidade de operar em uma ampla faixa de tensões de saída, visando garantir a compatibilidade com a diversidade de modelos e fabricantes presentes no mercado automotivo. Esses sistemas de carregamento são projetados com um processo de conversão de duas etapas principais: um estágio inicial CA-CC ativo, seguido por uma conversão CC-CC isolada em alta frequência. Assim, o presente trabalho visa apresentar uma topologia para o estágio CC-CC PWM isolado baseada no retificador hybridge com potencial aplicação nesses carregadores, ao proporcionar uma faixa estendida de tensão de saída e minimizar os esforços de tensão nos semicondutores do retificador. Para a análise matemática, serão detalhadas as formas de onda de corrente e tensão em cada componente da topologia analisada, além do desenvolvimento das equações relativas aos ganhos estáticos e esforços de tensão e corrente. Com foco na avaliação da eficiência, serão apresentadas metodologias para estimativa de perdas nos elementos semicondutores e magnéticos do conversor, integradas em algoritmos computacionais desenvolvidos no MATLAB, que automatizam o cálculo para diferentes condições de operação, garantindo precisão e agilidade na obtenção dos resultados. Os parâmetros obtidos a partir dessas análises teóricas serão validados por meio de simulações computacionais e da construção de um protótipo experimental em laboratório, assegurando a confiabilidade das modelagens desenvolvidas.
Abstract: The growing adoption of electric vehicles (EVs) has driven the demand for the development of efficient and rapid charging systems. In this context, ultra-fast off-board chargers emerge as a critical solution, requiring high power levels and the ability to operate across a wide output voltage range to ensure compatibility with a variety of vehicle models and manufacturers in the automotive market. These charging systems are designed with a two-stage conversion process: an initial active AC-DC stage, followed by a high-frequency isolated DC-DC conversion. This work presents a topology for the isolated PWM DC-DC stage based on the hybridge rectifier, which has potential application in these chargers by offering an extended output voltage range and minimizing voltage stresses on the rectifier semiconductors. The mathematical analysis will detail the current and voltage waveforms in each component of the analyzed topology, as well as the development of equations for static gains and voltage and current stresses. Focusing on efficiency evaluation, methodologies for estimating losses in the semiconductor and magnetic elements of the converter will be presented. These methods are integrated into computational algorithms developed in MATLAB, which automate the calculation for various operating conditions, ensuring both accuracy and efficiency in obtaining results. The parameters derived from these theoretical analyses will be validated through computational simulations and the construction of an experimental prototype in the laboratory, ensuring the reliability of the developed models.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84099
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0000-5076-1244
Currículo Lattes do(s) Autor(es): https://lattes.cnpq.br/3853890235610878
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-9333-5517
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/8797685933461323
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias

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