This dissertation discusses the interaction between fuel cells and the DC-DC converter just connected across its terminals. For that, it presents a modified algorithm to represent the dynamic behavior of fuel cell stacks as much the current ripple effects from power converters on such cells. PEM type fuel cells (Proton Exchange Membrane) are studied to get a reasonable model of the electrochemical and electric characteristics of the involved phenomena in the generation of electric energy from fuel cells. A T filter is used as interface between the fuel cell and the DC-DC converter. This converter must prevent large current ripples going through the cell terminals as well as keeping constant the power flow between the FC and the link DC to prevent itself of possible current transient. To connect it to the grid it was used a three-phase DC-AC converter to inject or to absorb current from the grid at reduced ripple distortion and to stabilize the DC link voltage. DC current controllers were designed to curb the link DC and AC currents within reasonable limits. Validation of the model was carried out through computer simulation in order to have an evaluation of the control system behavior both for the stack and for the injection and/or absorption of energy. Also, theoretical results with practical data from a fuel stack were compared with respect to the load variation across its terminals. / Esta dissertação discute a interação entre as células de combustível e o conversor de potência conectado aos seus terminais. Para isto é apresentado um algoritmo modificado para a modelagem dinâmica de conversores chaveados tanto quanto um estudo sobre os efeitos das ondulações de corrente sobre as células. Células do tipo PEM (Proton Exchange Membrane) são estudadas, obtendo-se um modelo razoável para análise das características eletroquímicas e elétricas dos fenômenos envolvidos na geração de energia elétrica com células de combustível. Como interface utiliza-se um conversor CC-CC associado a um filtro do tipo T . Este conversor tem a função de evitar a grande ondulação de corrente absorvida pela célula bem como, manter constante o fluxo de potência entre a FC e o barramento CC evitando-se assim, possíveis transitórios nos terminais da célula. O projeto do conversor de potência prevê a conexão à rede da concessionária através de um conversor CC-CA trifásico para injetar ou absorver corrente da rede com reduzida distorção harmônica e estabilização da tensão do barramento CC. Foram projetados controladores para a corrente CC, a tensão CC e a corrente CA. Como formas de validação foram realizadas simulações para avaliar o comportamento dos sistemas de controle para a pilha e para a injeção e/ou absorção de energia. Também foram comparados os resultados teóricos com os dados práticos de uma pilha submetida à variação de carga em seus terminais.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-11T12:39:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação Mestrado M276 - Gilberto.pdf: 3559945 bytes, checksum: e0e92cec09c72c5a7b8b98260c3b9a8e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T12:39:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação Mestrado M276 - Gilberto.pdf: 3559945 bytes, checksum: e0e92cec09c72c5a7b8b98260c3b9a8e (MD5) Previous issue date: 2016-03-22 / Este trabalho apresenta um estudo comparativo de conversores monofásicos aplicados a sistemas fotovoltaicos sem transformador. Topologias de inversores sem transformador têm menores custos, tamanho e peso. Contudo, a não utilização do transformador pode ser responsável por consideráveis valores de correntes de fuga. A associação em série de vários módulos fotovoltaicos se faz necessária para alcançar o nível de tensão desejado no barramento c.c.. Com o intuito de reduzir o número de módulos fotovoltaicos em série, topologias com característica de elevação de tensão (boost) podem ser utilizadas. Portanto, topologias que possuem estas características e que possam apresentar baixos valores de correntes de fuga devem ser escolhidas para o estudo. As topologias presentes neste trabalho são: o conversor de dois estágios, o inversor fonte Z monofásico com diodo adicional, e o inversor fonte Z de três estados. / This work presents a comparative study of single-phase converters applied to transformerless photovoltaic systems. Topologies of transformerless inverters have lower costs, size and weight. However, not using it may cause considerable amounts of leakage currents. The association in series of several PV modules is needed to achieve the voltage level desired in d.c. bus. In order to reduce the number of photovoltaic modules in series, topologies with voltage boost characteristic can be used. Therefore, topologies that have voltage boost characteristic and can have low leakage current values are chosen for the study. Topologies present in this work are: the two stages single-phase converter, the single-phase Z-source inverter with additional diode, and the single-phase three switch three state Z-source inverter.