Publicação
Desenvolvimento dos conversores de eletrónica de potência para a interface com a rede elétrica de um sistema de transferência de energia sem fios para mobilidade elétrica
| Resumo: | A aposta nos veículos elétricos (VEs) tem vindo a aumentar e, como tal, surgem novos desafios a nível da integração da mobilidade elétrica e das redes elétricas. Do ponto de vista da mobilidade elétrica, o tempo de carregamento de um VE e a autonomia continuam a ser os principais inconvenientes associados a estes veículos. Para mitigar estes problemas têm surgido vários sistemas inovadores, nomeadamente: sistemas de carregamento cada vez mais potentes que permitem diminuir o tempo de carregamento; novas tecnologias de sistemas de armazenamento de energia (maioritariamente baterias); e sistemas de gestão das baterias mais avançados e eficientes. Do ponto de vista da rede elétrica, a integração do VE apresenta também um conjunto significativo de vantagens, especialmente, quando os mesmos empregam sistemas de carregamento bidirecionais. Assim, além do modo de operação grid-to-vehicle (G2V), os sistemas bidirecionais permitem também outros modos de operação como o vehicle-to-grid (V2G) e o vehicle-for-grid (V4G). Com o objetivo de simplificar a interface entre o VE e o utilizador, assim como acompanhar as tendências do mercado, surge a necessidade de sistemas de carregamento sem fios. Atualmente, existem diversos sistemas de carregamento sem fios a operar de forma unidirecional com resultados que superaram as expectativas, tanto a nível da potência de carregamento, como de eficiência. Nesta dissertação foi implementado em ambiente de simulação o sistema completo para um carregamento por WPT para mobilidade elétrica. Onde foi validada as topologias dos conversores e os algoritmos de controlo dos mesmo, mais especificamente a interface com a rede elétrica, a transferência de energia bidirecional e o carregamento e descarregamento das baterias. O protótipo desenvolvido na presente dissertação foi dimensionado para uma potência de carregamento de 3,6 kW e realiza a interface entre a rede elétrica e o primário do sistema WPT. O protótipo é composto por uma única Placa de Circuito Impresso (PCB) onde se encontra o conversor CA-CC, o conversor CC-CA de alta frequência, o condicionamento de sinal e o microcontrolador. O sistema desenvolvido permite operar em três modos: G2V, V2G e V4G. Por fim, foram obtidos os resultados experimentais do protótipo que validam os três modos de operação. |
|---|---|
| Autores principais: | Mendes, Carlos Miguel Gomes |
| Assunto: | Eletrónica de potência Sistema de carregamento sem fios Veículo elétrico (VE) Wireless power transfer (WPT) Electrical vehicle (EV) Power electronics Wireless charging systems (WCS) |
| Ano: | 2021 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A aposta nos veículos elétricos (VEs) tem vindo a aumentar e, como tal, surgem novos desafios a nível da integração da mobilidade elétrica e das redes elétricas. Do ponto de vista da mobilidade elétrica, o tempo de carregamento de um VE e a autonomia continuam a ser os principais inconvenientes associados a estes veículos. Para mitigar estes problemas têm surgido vários sistemas inovadores, nomeadamente: sistemas de carregamento cada vez mais potentes que permitem diminuir o tempo de carregamento; novas tecnologias de sistemas de armazenamento de energia (maioritariamente baterias); e sistemas de gestão das baterias mais avançados e eficientes. Do ponto de vista da rede elétrica, a integração do VE apresenta também um conjunto significativo de vantagens, especialmente, quando os mesmos empregam sistemas de carregamento bidirecionais. Assim, além do modo de operação grid-to-vehicle (G2V), os sistemas bidirecionais permitem também outros modos de operação como o vehicle-to-grid (V2G) e o vehicle-for-grid (V4G). Com o objetivo de simplificar a interface entre o VE e o utilizador, assim como acompanhar as tendências do mercado, surge a necessidade de sistemas de carregamento sem fios. Atualmente, existem diversos sistemas de carregamento sem fios a operar de forma unidirecional com resultados que superaram as expectativas, tanto a nível da potência de carregamento, como de eficiência. Nesta dissertação foi implementado em ambiente de simulação o sistema completo para um carregamento por WPT para mobilidade elétrica. Onde foi validada as topologias dos conversores e os algoritmos de controlo dos mesmo, mais especificamente a interface com a rede elétrica, a transferência de energia bidirecional e o carregamento e descarregamento das baterias. O protótipo desenvolvido na presente dissertação foi dimensionado para uma potência de carregamento de 3,6 kW e realiza a interface entre a rede elétrica e o primário do sistema WPT. O protótipo é composto por uma única Placa de Circuito Impresso (PCB) onde se encontra o conversor CA-CC, o conversor CC-CA de alta frequência, o condicionamento de sinal e o microcontrolador. O sistema desenvolvido permite operar em três modos: G2V, V2G e V4G. Por fim, foram obtidos os resultados experimentais do protótipo que validam os três modos de operação. |
|---|