Conversor CC-CC Bidirecional De Três Portas, Estágio Único E Alto Ganho De Tensão Para Aplicações Em Sistemas Fotovoltaicos

Abstract

Resumo -Este artigo tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC não isolado de três portas, adequado à integração em um único estágio de conversão: um banco de baterias, um conjunto de painéis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versão bidirecional da célula de comutação de três estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painéis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um único estágio de processamento. A característica bidirecional da topologia permite que os painéis fotovoltaicos carreguem as baterias e alimente a carga dependendo da potência gerada pelo PV. No caso de ausência de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante característica deste conversor é a comutação suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protótipo experimental com potência nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teórico e de simulação apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a três condições: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condição. Além disso, as formas de ondas experimentais e de simulação para cada condição e o comparativo de rendimento de topologias, também são apresentados. O alto ganho e o rendimento alcançado nesta topologia, a torna uma forte solução quando há necessidade de elevar a tensão a partir de baterias ou painéis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente são de 12V, 24V ou 48V. PalavrasChaves-Alto SINGLE STAGE THREE-PORT DC-DC CONVERTER WITH HIGH VOLTAGE GAIN AND BIDIRECTIONAL CAPABILITY FEASIBLE TO SMALL PV SYSTEMSAbstract -This paper presents the study and development of a single stage three-port non-isolated DC-DC converter, suitable for PV integration to the grid or isolated systems. The proposed topology uses a boost I. INTRODUÇÃOTendo em vista a grande demanda de energia elétrica em que o país se encontra atualmente, novas propostas de sistemas e topologias de conversores estáticos que utilizam fontes renováveis de energia vem tendo um grande destaque tecnológico e social. Desta forma, a eletrônica de potência vem propondo a cada dia novos conceitos e abordagens que visam melhorar a qualidade da energia fornecida e propor soluções para o problema da armazenagem e inserção dessa energia na rede elétrica e/ou microrredes.O trabalho proposto por [1] tem seu conceito bem pautado e aborda de forma clara e consistente a proposta de se controlar a potência gerada por fontes alternativas de energia conectadas a microrredes autônomas, que utilizam sistemas de armazenamento a base de banco de baterias, cujo escopo se encaixa perfeitamente na proposta deste trabalho.Em [2] é proposta uma metodologia de gerenciamento automático para um sistema fotovoltaico de geração distribuída baseada em um conjunto de premissas de operação, tais com...