Contribuição para sistemas de processamento de energia de células a combustível

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo na área de eletrônica de potência aplicada à tecnologia de células a combustível tipo PEM. Mostra-se em detalhe as características elétricas das CaCs, incluindo-se o estudo da modelização, apresentando-se um modelo para simulação numérica, estática e dinâmica, com foco nas grandezas elétricas das CaCs. Apresenta-se uma revisão das arquiteturas utilizadas até o momento para realizar a conversão de energia de CaCs, e identifica-se as características que as arquiteturas de eletrônica de potência devem possuir. Como principais contribuições do trabalho, mostra-se um estudo da propagação de energia reativa por um determinado sistema de processamento de energia baseado em CaCs, provendo o leitor de ferramentas analíticas que permitem dimensionar os filtros dos conversores, bem como auxiliam na escolha da estratégia de controle com vistas ao bloqueio ou filtragem desta energia reativa, a qual é proveniente da pulsação de potencia gerada por inversores monofásicos. Contribui-se também com a análise e implementação de um filtro ativo para sistemas de tensão contínua, mostrando-se sua viabilidade para aplicações em CaCs. Um sistema ininterrupto de energia baseado em múltiplas fontes de energia, neste caso CaCs, é utilizado como exemplo de aplicação e projetado considerando-se as características inatas das CaCs. Destaca-se também as dificuldades encontradas na escolha da arquitetura e das topologias, incluindo estratégias de controle. No último capítulo apresenta-se um novo conversor elevador, quadrático e de três níveis, o qual é interessante para utilização na área de CaCs pois possui ganho elevado e entrada em corrente.