Estratégias de comando para o controle de carregadores modulares de baterias

• Autor(a) principal: Nicolas Tadeu Domingues Fernandes
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/42081; https://orcid.org/0000-0001-6444-336X
• topic: Sistemas de armazenamento de energia à baterias; Carregador modular de baterias; Baterias de íon-lítio; Engenharia elétrica; Energia - Armazenamento; Baterias de lítio

A análise da vida útil de bancos de baterias tem ganhado relevância na atualidade em aplicações estacionárias, devido a inserção de sistemas de armazenamento de energia a baterias (SAEB) em unidades geradoras distribuídas intermitentes. Trabalhos nessas áreas abrangem desde estudos de mecanismos de falhas e processos eletroquímicos a estratégias de recarga. Embora a literatura cubra extensivamente o desenvolvimento de estratégias de recarga e descarga de baterias, uma comparação dessas estratégias continua sendo uma lacuna na literatura. As condições inerentes com estado de saúde (SoH) e estado de carga coulométrico (SoC) de cada unidade nos sistemas de armazenamento de energia a baterias influenciam diretamente a vida útil da bateria e as técnicas de controle de recarga atuais tentam modularizar ao máximo o banco de baterias permitindo que cada unidade de interesse, podendo variar desde conjuntos de baterias à células eletroquímicas, o que torna os carregadores modulares de baterias uma topologia atraente para essa análise. Esse trabalho por meio de uma nova classificação levando em conta carregadores modulares e estratégia de recarga agrupa as técnicas de recarga apresentadas na literatura em dois grupos: estratégia SoC adaptado, diretamente ligada ao campo de gerenciamento de sobrecarga, e a estratégia de SoH, que está ligada ao campo de gerenciamento do desgaste. O campo de gerenciamento de sobrecarga tem como objetivo manter as unidades de interesse dentro de condições aceitáveis de operação e sua relação com o aumento da vida útil do banco é apenas indicado faltando comprovações sejam elas de simulação ou experimental. O campo de gerenciamento do desgaste tem como objetivo manter as unidades interesse no mesmo nível de degradação e sua relação com o aumento de vida útil do banco está de forma clara presente na filosofia do controle. Essas estratégias são comparadas através da análise de suas dinâmicas alterando os valores de ganhos da estratégia de controle da recarga bem como perturbações na profundidade de descarga e corrente de recarga, fatores críticos em sistemas de armazenamento alimentados por fontes renováveis e intermitentes. A metodologia para comparar as estratégias de controle de recarga abrange o estudo de modelos. O modelo de vida útil da bateria permite a caracterização do perfil de desgaste da bateria estudada. O modelo de carregadores modulares permite a análise do funcionamento das estratégias de controle e suas implicações no processo de recarga e descarga da bateria. O modelo da aplicação fotovoltaica permite o cálculo do DoD médio da aplicação e assim permitindo escalonar o número de unidades do banco. Três casos distintos foram simulados usando dados de medidas reais de uma usina de energia solar e um modelo de baterias fornecido pela MathWorks, também com dados reais de baterias. Os resultados evidenciam que a perda de capacidade e o throughput de energia dependem fortemente da estratégia aplicada. Além disso, esse trabalho analisa o efeito do processo de estimação na ação do controlador de recarga.