Controle do fluxo de potência em conversores com módulos em ponte completa conectados em cascata para aplicações com baterias de segunda vida
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30521 |
Resumo: | Cascaded H-bridge converters are interesting candidates energy storage systems, since the batteries can be directly connected to the input dc-side of each converter module. However, in second-life batteries energy storage systems, the disparity among the parameters of the batteries require that the modules operate with different power levels. In this case, conventional power balancing methods will lead to an increased distortion on the converter output voltage and high current levels on the semiconductors. Therefore, this Ph.D. Dissertation proposes a generalized single-phase space vector modulation strategy, by selecting the redundant states of a cascaded H-bridge multilevel converter. A closed-loop control method is used to obtain the semiconductors switching states dwell time. The open-delta operating mode is considered to minimize the current demand on the semiconductors in relation to the conventional three-phase deltaconnected converter, for unbalanced power situations. Simulation and experimental results are included to demonstrate the performance of the proposed method. |
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Controle do fluxo de potência em conversores com módulos em ponte completa conectados em cascata para aplicações com baterias de segunda vidaControl of the power flow in cascaded h-brdige converters for second life battery applicationsBaterias de segunda vidaConversor em cascataConversor multinívelModulação vetorialSistemas de armazenamento de energiaCascaded converterEnergy storage systemsMultilevel converterSecond-life batteriesSpace vector modulationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICACascaded H-bridge converters are interesting candidates energy storage systems, since the batteries can be directly connected to the input dc-side of each converter module. However, in second-life batteries energy storage systems, the disparity among the parameters of the batteries require that the modules operate with different power levels. In this case, conventional power balancing methods will lead to an increased distortion on the converter output voltage and high current levels on the semiconductors. Therefore, this Ph.D. Dissertation proposes a generalized single-phase space vector modulation strategy, by selecting the redundant states of a cascaded H-bridge multilevel converter. A closed-loop control method is used to obtain the semiconductors switching states dwell time. The open-delta operating mode is considered to minimize the current demand on the semiconductors in relation to the conventional three-phase deltaconnected converter, for unbalanced power situations. Simulation and experimental results are included to demonstrate the performance of the proposed method.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSConversores multiníveis com módulos em ponte completa conectados em cascata são alternativas interessantes em sistemas de armazenamento de energia, visto que as baterias podem ser diretamente conectadas à entrada contínua de cada um dos módulos. No entanto, em sistemas de armazenamento de energia com baterias de segunda vida, a disparidade entre os parâmetros das baterias demanda que os módulos operem com diferentes níveis de potência. Nesse caso, técnicas de balanceamento de potência convencionais resultam em elevada taxa de distorção da tensão de saída do conversor e altos níveis de corrente sobre os semicondutores. Assim sendo, esta Tese de Doutorado propõe uma estratégia de modulação vetorial monofásica generalizada para a seleção dos estados redundantes de um conversor com módulos em ponte completa conectados em cascata. Uma malha fechada de controle é utilizada para a obtenção dos tempos de condução dos semicondutores. O modo de operação em delta aberto é explorado para minimizar a demanda de corrente dos semicondutores em relação à operação trifásica em delta convencional, para situações de grande desbalanceamento de potência. Resultados de simulação e experimentais demonstram o desempenho do método proposto.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaRech, Cassianohttp://lattes.cnpq.br/9375639768929991Carnielutti, Fernanda de MoraisBeltrame, Rafael ConcattoBatschauer, Alessandro LuizGiacomini, Julian CezarBarbosa, Pedro GomesSaccol, Gabriel Avila2023-11-17T12:21:48Z2023-11-17T12:21:48Z2023-09-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/30521ark:/26339/0013000009731porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-11-17T12:21:48Zoai:repositorio.ufsm.br:1/30521Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-11-17T12:21:48Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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