Análise comparativa entre resultados experimentais e de simulação em tempo real do conversor DAB

Abstract

Este trabalho tem como objetivo comparar os resultados das principais formas de onda do protótipo experimental de um conversor Dual Active Bridge (DAB) operando em alta frequência de comutação, utilizando dispositivos do tipo GaN, com resultados obtidos por meio de simulação em Hardware-in-the-Loop (HIL). O conversor foi projetado para operar sob diferentes frequências (100 kHz, 200 kHz e 300 kHz) de comutação, sendo inicialmente validado por meio de cálculos teóricos e simulações offline (simulação que não ocorre em tempo real). Foi desenvolvido um modelo do conversor no ambiente de simulação em tempo real da Typhoon HIL, investigando-se diferentes estratégias de construção do modelo de células de comutação de interruptores de potência. As abordagens foram analisadas quanto à fidelidade das formas de onda e capacidade de operação em altas frequências. Ao final, investigam-se as diferenças observadas entre o protótipo experimental e a simulação em tempo real, avaliando-se as limitações do HIL frente às exigências impostas pela alta frequência de comutação. Os resultados demonstram que, embora existam restrições associadas ao passo de cálculo e à modelagem numérica, as formas de onda da simulação em tempo real mantém característica similar ao resultado experimental, principalmente para frequências de até 100 kHz. Para as frequências de 200 kHz e 300 kHz o funcionamento de forma geral do conversor se mantém condizente com o experimental, mas perde-se resolução nas formas de onda. Assim, verifica-se que a simulação em Hardware-in-theLoop constitui uma ferramenta eficaz para o desenvolvimento e validação de conversores DAB em alta frequência, reduzindo riscos e tempo de projeto.