Conversor cc-cc não isolado bidirecional para integração de um banco de baterias a um barramento de corrente contínua

Abstract

Esta dissertação de mestrado teve como objetivo a proposta de uma topologia de um conversor CC-CC bidirecional não isolado baseada no conversor Buck-Boost não inversor para realizar a interface entre um barramento CC e um sistema de armazenamento de energia. Inicialmente, apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre algumas topologias de conversores CC-CC bidirecionais não isolados. Em seguida, é apresentada a topologia estudada, incluindo detalhes sobre a técnica de modulação empregada, os estados topológicos, a modelagem do protótipo, o circuito equivalente e o ganho estático. Também são apresentados os cálculos para o dimensionamento dos componentes e seus respectivos esforços de corrente e tensão. O estudo foi validado por meio da experimentação de um protótipo de 1kW, que operou tanto em fluxo de potência positivo quanto negativo. O protótipo proposto apresentou ganho de tensão unitário e baixa ondulação de corrente na entrada e na saída, atingindo uma eficiência máxima de aproximadamente 92,6% em ambos os fluxos de potência.

Abstract: This master's thesis proposes a topology of a non-isolated bidirectional DC-DC converter based on the non-inverter Buck-Boost converter to create an interface between a DC bus and an energy storage system. Initially, a brief bibliographic review is presented on some topologies of non-isolated bidirectional DC-DC converters. Then, the studied topology is presented, including details about the modulation technique used, the topological states, the prototype modeling, the equivalent circuit and the static gain. Also presented are the calculations for the sizing of the components and their respective current and voltage stresses. The study was validated through the experimentation of a 1kW prototype, which operated in both positive and negative power flow. The proposed prototype presented unity voltage gain and low current ripple at the input and at the output, reaching a maximum efficiency of approximately 92.6% in both power flows.