Desenvolvimento de um Conversor Bidirecional Isolado Aplicado na Carga e Descarga de Bancos de Baterias

Abstract

Resumo -Este trabalho apresenta o desenvolvido de um conversor bidirecional e isolado de 200 W, que conecta um banco de baterias de 60 V a um barramento CC de 230 V. Como principal contribuição é utilizada uma estratégia de modulação que torna desnecessário o uso de circuitos auxiliares de comutação, simplificando a estrutura do conversor. Adicionalmente, o conversor proposto opera com característica elevadora de tensão no modo de descarga das baterias garantindo a regulação da tensão do barramento em um valor constante. Palavras DEVELOPMENT OF AN ISOLATED BIDIRECTIONAL CONVERTER APPLIED ON CHARGING AND DISCHARGING OF BATTERIES BANKSAbstract -This work presents the development of a 200 W bi-directional and isolated battery charger, which connects a 60 V battery bank to a 230 V DC link. As the main contribution, it is used a modulation strategy that makes unnecessary the use of auxiliary switching circuits, simplifying the circuit. In addition, the proposed converter operates as a voltage step-up converter during the discharge of the batteries, ensuring that the DC link voltage is maintained at a constant value. Em aplicações como sistemas de armazenamento com baterias, o processamento de energia pode ser realizado partir de conversores CC-CC unidirecionais. Nesta abordagem um conversor é responsável pelo processo de carga e outro pela descarga das baterias [6]. A estratégia unidirecional tem como vantagens a simplicidade de implementação, entretanto, resulta em um número maior de conversores envolvidos no processamento de energia entre baterias e barramento CC. Com o uso de diferentes estruturas para a carga e descarga das baterias tem-se um aumento significativo do número de componentes, visto que é necessário utilizar diferentes filtros de tensão e corrente em ambos os conversores, assim como tem-se um aumento no número de semicondutores [6]- [10]. KeywordsEm alguns casos, não são empregados conversores para a descarga, sendo que o banco de baterias atua diretamente conectado ao barramento CC. Nessa situação, é necessário que a tensão do banco de baterias seja alta o suficiente para o funcionamento do sistema que será alimentado pelo arranjo baterias/inversor de tensão. Nesse caso, as baterias podem ser submetidas a ondulações de tensão provenientes do barramento CC, além de aumentar os custos relacionados com a implementação do sistema, devido a construção do banco de baterias com tensão elevada [6]-[9].Uma alternativa a essas estruturas é o uso de conversores bidirecionais; normalmente implementados a partir de configurações unidirecionais, substituindo diodos simples por chaves semicondutoras com diodos em antiparalelo, ou seja, os semicondutores devem atuar como chaves ou diodos retificadores, permitindo que exista fluxo de energia em ambas as direções de acordo com a ordem de acionamento do conversor [2], [10]. Nesta abordagem, os mesmos filtros de tensão e corrente podem ser utilizados em ambos os modos de operação das baterias. Adicionalmente, tem-se uma redução do número de dispositivos semicondutores...