Este trabalho tem por objetivo apresentar um novo conceito para a concepÃÃo de conversores para aplicaÃÃes em energias renovÃveis e carregamento de baterias com um nÃmero reduzido de estÃgios de processamento. SÃo desenvolvidas trÃs topologias diferentes de conversores de alto ganho de tensÃo com um Ãnico estÃgio de processamento e capaz de operar tanto com um banco de baterias como com painÃis fotovoltaicos. A operaÃÃo destes conversores permite que as fontes de entradas (painÃis ou baterias) operem de forma natural, independentemente ou complementarmente, compondo um barramento CC e apresentando a comutaÃÃo suave dos interruptores. Por fim, foram desenvolvidos trÃs protÃtipos para uma potÃncia de 500 W que validam o princÃpio de funcionamento dos sistemas propostos apresentando alto rendimento, alto ganho de tensÃo e boa regulaÃÃo do barramento CC em todos os modos de operaÃÃo. / Taking into account the great technological development on renewable energy systems and their applications on power electronics, this work presents a new concept of converters applied to renewable systems and batteries charging with a reduced number of energy processing stages. This work approaches three different high voltage gain converters topologies with only one processing stage, and with bidirectional capability, with batteries, and with photovoltaic panels. The operation of these converters allow that the inputs (PVpanels or batteries), work independently or simultaneously, in order to compose a single DC bus. Also, proposed topologies present natural soft-switching operation. At last, the three prototypes were developed to work with a nominal power of 500W, validating the operation principle of the proposed system, featuring high efficiency, high voltage gain, and good voltage regulation on the DC bus.

This paper presents the study and development of a topology of nonisolated converter operating at high frequency, which is suitable for the integration of battery banks, photovoltaic panels, and a high voltage dc link in a single conversion stage. The topology is based on the bidirectional version of the three-state switching cell and is recommended for battery charging, while a 200V dc link can be obtained in a single conversion stage using photovoltaic (PV) panels. The presented converter is able to supply a 200V dc link using a battery bank and a PV array and, depending on the solar irradiance level, it is also possible to charge the batteries by using a single conversion stage. Moreover, all the switches of the converter are able to operate under zero voltage switching (ZVS) condition over a wide operation range. The experimental results are obtained from a 500W laboratory prototype, which has been developed and tested in three situations: energy flow from the battery bank to the load, energy flow from the PV panel to the load; and energy flow from the panel to the battery bank, achieving the efficiency of 94,18%, 96,09% e 94,67% respectively. The high gain afforded by this topology and the excellent performance obtained in all operations mode, shows as a solution where the requirement of increasing the voltage to 200V or 400V from low input voltage energy sources, typically 12V, 24V or 48V, provided by batteries, solar panels or others sources of energy, for Uninterruptable Power Supply (UPS), or a DC link, for example. / Este trabalho tem por escopo apresentar o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC nÃo isolado de trÃs portas, adequado à integraÃÃo em um Ãnico estÃgio de conversÃo: um banco de baterias, um conjunto de painÃis fotovoltaicos e o link CC. A topologia proposta apresenta um conversor boost de alto ganho baseado na versÃo bidirecional da cÃlula de comutaÃÃo de trÃs estados na qual se tem integrado um banco de baterias e um conjunto de painÃis fotovoltaicos com capacidade para gerar um barramento CC de 200V em um Ãnico estÃgio de processamento. A caracterÃstica bidirecional da topologia permite aos painÃis fotovoltaicos carregar as bateiras e alimentar a carga dependendo da incidÃncia solar. No caso de ausÃncia de sol, o banco de baterias supre a carga. Outra importante caracterÃstica deste conversor à a comutaÃÃo suave em modo ZVS para todas as chaves. Foi desenvolvido um protÃtipo experimental com potÃncia nominal de 500W de forma a validar todo o embasamento teÃrico e de simulaÃÃo apresentados. O conversor desenvolvido foi submetido a trÃs condiÃÃes: o fluxo de energia da bateria para a carga, do painel fotovoltaico para a carga e do painel para o banco de baterias, sendo obtido o rendimento de 94,18%, 96,09% e 94,67% respectivamente para cada condiÃÃo. AlÃm disso, as formas de ondas experimentais e de simulaÃÃo para cada condiÃÃo e o comparativo de rendimento de topologias, tambÃm sÃo apresentados. O alto ganho e o rendimento alcanÃado nesta topologia, a torna uma forte soluÃÃo quando hà necessidade de elevar a tensÃo a partir de baterias ou painÃis fotovoltaicos, quando os valores fornecidos por estes geralmente sÃo de 12V, 24V ou 48V. Ressalte-se que este trabalho contribui cientificamente na Ãrea da eletrÃnica de potÃncia, mais especificamente, no que concerne ao estudo e desenvolvimento de novas topologias de conversores CC-CC nÃo isolados de trÃs portas para aplicaÃÃes em energias renovÃveis.