Conversor CC-CC Boost 3SSC-A aplicado na recarga de baterias veiculares
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Data
Autores
Orientador
Seixas, Falcondes José Mendes de 
Souza, Lucas Carvalho
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia Elétrica - FEIS
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Este trabalho propõe a aplicação de um conversor CC-CC Boost incorporando a
Célula de Comutação de Três Estados tipo A (3SSC-A), para a recarga rápida de
uma bateria de íons de lítio de veículos elétricos. A topologia Boost 3SSC-A possui
vantagens inerentes à 3SSC, como melhor rendimento e menor ripple de corrente
em relação à topologia clássica. O conversor Boost 3SSC-A mostra-se adequado
para o processamento das altas correntes necessárias para o carregamento rápido
das baterias, devido à divisão dos esforços de corrente nos semicondutores.
Utilizou-se a técnica de recarga constant current/constant voltage (CC/CV), que
realiza a recarga em corrente constante até que a tensão nos terminais da bateria
atinja um valor predefinido e então o controlador mantém a tensão constante
enquanto a corrente decai gradualmente. Implementaram-se os controles em modo
cascata e em modo chaveado. A modelagem matemática do comportamento
dinâmico do conversor foi feita a partir da aproximação a pequenos sinais. Através
de simulações, validou-se o projeto do conversor, obtendo-se as principais formas
de onda dos componentes, aplicando-se testes de variação de carga e emulando o
carregamento de um modelo de bateria. O resultados obtidos demonstram que o
conversor realiza a recarga completa do modelo de bateria de íons de lítio
implementado, validando também as técnicas de controle aplicadas.
Resumo (inglês)
This work proposes the application of a DC-DC Boost converter incorporating the
Three-State Switching Cell type A (3SSC-A), for fast charging of a lithium-ion battery
for electric vehicles. The 3SSC-A Boost topology has advantages inherent to the
3SSC, such as better efficiency and lower current ripple compared to the classic
topology. The Boost 3SSC-A converter is suitable for processing the high currents
required for fast charging of batteries, due to the division of current stress in the
semiconductors. The constant current/constant voltage (CC/CV) recharge technique
was used, which performs the recharge at constant current until the voltage at the
battery terminals reaches a predefined value and then the controller maintains the
voltage constant while the current gradually decays. The controls were implemented
in cascade mode and in switched mode. The mathematical modeling of the dynamic
behavior of the converter was made from the small signal analysis. Through
simulations, the converter design was validated, obtaining the main waveforms of the
components, applying load variation tests and emulating the charging of a battery
model. The results obtained demonstrate that the converter performs the complete
recharge of the implemented lithium-ion battery model, also validating the applied
control techniques.
Descrição
Palavras-chave
Veículos elétricos, Bateria de íons de lítio, Conversor CC-CC, Boost 3SSC-A, Carregador de baterias, DC-DC converter, Three-state switching cell, Battery charger, Electric vehicle, Lithium-ion battery
Idioma
Português
