Projeto de um conversor CC-CC bidirecional isolado para a ligação de um sistema de armazenamento de energia com o barramento de tensão contínua de um inversor trifásico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Luís Carlos Aires
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/80428
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores
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Este problema aumenta, em particular na produção a partir de solar fotovoltaico, em que, normalmente, o período de maior produção corresponde ao período de menor procura por parte do consumidor. De forma a mitigar este problema existem políticas de incentivo, como a adoção de regimes tarifários bi-horários e tri-horários. Contudo, este tipo de incentivos não tem um impacto significativo na rede de distribuição. É neste contexto que o uso de sistemas de armazenamento de energia elétrica (ESS), equipados com conversores de potência bidirecionais são oportunos, na medida em que permitem uma transferência de energia do ESS para a rede elétrica e das fontes de energia renovável (FER) para o ESS. Através do controlo do momento de carga e descarga, é possível armazenar energia elétrica nos períodos de baixo consumo e devolver a mesma à rede elétrica nos intervalos de pico de consumo por forma a satisfazer a procura. Esta dissertação de mestrado visa o projeto de um conversor CC-CC bidirecional isolado para a ligação de sistemas de armazenamento de energia com o barramento de tensão contínua de um inversor trifásico solar, desenvolvido pela Efacec, para interligação a um painel fotovoltaico (PV). É realizada a análise sobre conversores CC-CC bidirecionais, nomeadamente com a topologia em ponte completa - Dual Active Bridge e com a topologia multinível com díodos de ligação ao neutro (NPC - Neutral Point Clamped) - Multilevel Dual Active Bridge NPC. Para o projeto do conversor é adotada uma abordagem modular, no sentido da realização de um barramento de corrente contínua (CC) distribuído com múltiplas unidades de conversão em paralelo. Assim é possível a redução da potência estipulada de cada unidade e, desta forma, conseguir uma melhor otimização no projeto de cada módulo de conversão, obtendo uma maior eficiência na transferência de potência do barramento CC do PV para o ESS. As topologias e os algoritmos de controlo descritos nesta dissertação foram avaliados por meio de resultados de simulação obtidos com o software Matlab/Simulink. Além disso, foi dimensionado e especificado a escolha de componentes e módulos de semicondutores, visando uma implementação prática.Currently, with the progressive increase in the demand for electricity, it is necessary to increase its production, preferably from renewable energy sources in order to avoid an environmental collapse. However, some renewable sources, namely wind and solar, have as a major disadvantage the irregularity in production as a function of the atmospheric conditions. This problem is more evident in the case of PV energy production, where the period of peak production usually corresponds to the period of least demand by the consumers. In order to mitigate this problem, there are incentive policies, such as the promotion of energy load shifting measures by the consumers, through the application of time-of-use tariffs for peak load management. However, this type of incentives does not have a significant impact on the distribution network. It is in this context that the use of electrical energy storage systems, equipped with bidirectional power converters gains interest, as they allow an energy transfer between the electrical grid and these systems. Through the concept of energy time shifting, it is possible to store electrical energy during periods of lower consumption and to deliver the stored energy to the grid during peak consumption periods, satisfying the demand for electricity when its value is highest. This master's thesis aims at the design of an isolated bidirectional DC-DC converter for a DC-Coupled Solar plus Storage application. The analysis is performed with focus on isolated bidirectional DC-DC converters, namely with the full bridge topology - Dual Active Bridge - and also with the multilevel topology with neutral point clamped (NPC - Neutral Point Clamped) - Multilevel Dual Active Bridge NPC. For the converter design, a modular approach is adopted, in the sense of designing a distributed DC bus with multiple units connected in parallel to reduce the power rating of each unit and therefore achieving a better optimization of the design of each module, with aim fora improved efficiency. The topologies and control algorithms described in this dissertation were first evaluated by means of simulation results with Matlab / Simulink software. In addition, the choice of semiconductor components and modules was dimensioned and specified, with aim toto the experimental evaluation of the project.Monteiro, Vítor Duarte FernandesCosta, NunoUniversidade do MinhoSilva, Luís Carlos Aires20212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/80428por202826554info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:44:32Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80428Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:42:14.311790Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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