Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232187.pdf: 3430336 bytes, checksum: 63ba30cc83187b6e9204631a13b78011 (MD5) / O trabalho proposto nesta dissertação tem como finalidade estudar e implementar um carregador diferenciado para baterias de chumbo-ácido e um sistema de avaliação on-line do estado da vida útil das baterias. A estrutura de controle do carregador é projetada para realizar uma curva de carga que garanta a equalização das cargas de todas as baterias. Também é analisada a compensação nas referências de tensão devido a variações na temperatura. O objetivo da proposta de controle é otimizar a vida útil, evitar problemas de carga insuficiente, de sobrecarga e de sulfatação nas baterias. O trabalho também estuda o aumento da corrente de carga com a ligação de carregadores em paralelo. O sistema proposto para a avaliação da vida útil das baterias utiliza o método de medição da impedância alternada, no qual relaciona o aumento da impedância com o fim da vida útil da bateria. A implementação do sistema inclui uma fonte de corrente, uma placa de aquisição e uma interface com o usuário. A avaliação das condições do banco de baterias tem o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas de UPS (Uninterrupted Power Supply). The present work aims at studying and implementing a differentiated lead-acid battery charger and an online evaluation system for the state (conditions) of useful life of batteries. The charger control structure is designed to produce a charge curve that guarantees the charge equalization of all batteries. An analysis of the compensation in the voltage references due to temperature variations is also carried out. The goal of the control proposal is to optimize the useful life of batteries and avoid problems derived from insufficient charge, overcharge and sulfation. This work also investigates the increase in load current with the coupling of chargers in parallel. The proposed battery evaluation system uses the alternate impedance measurement method, which associates the increase in impedance to the useful life of the battery. The system implementation includes a current source, a data acquisition card, and a user interface. The evaluation of the battery bank conditions aims at increasing the UPS (Uninterrupted Power Supply) system reliability.

LAFUENTE, C. O. Carregador de baterias monofásico para aplicação em veículos elétricos. 2011. 154f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2011-12-12T16:18:45Z No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2011-12-12T16:19:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-12T16:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) Previous issue date: 2011-07 / This work presents a single-phase battery charger for electric vehicles. This converter is composed by two energy processing stages and a digital circuit to control the voltage across the batteries and their respective charging current. The first stage is a high power factor ACDC bridgeless converter, while the second one consists on a ZVS (Zero Voltage Switching) high frequency isolated DC-DC full-bridge converter. For both converters, the qualitative and quantitative analyses have been performed, as well as design examples have been presented in order to ease the components calculation. Finally, a prototype that allows charging up to eight series-connected 12 V batteries has been built. The system specifications are: AC input voltage of 220 V ±15%; DC output voltage of 120 V; DC output current of 20 A; and average output power of 2.4 kW. / Este trabalho apresenta o estudo de um carregador de baterias monofásico aplicado a veículos elétricos. Este carregador é composto por dois estágios de processamento de energia e um circuito digital de supervisão para controlar a tensão sobre o banco de baterias e a corrente de recarga das mesmas. O primeiro estágio consiste de um conversor CA-CC bridgeless com característica de alto fator de potência, e o segundo estágio é representado por um conversor CC-CC fullbridge com isolamento em alta frequência e comutação sob tensão nula (Zero Voltage Switching – ZVS). Para ambos os conversores, foi realizada uma análise qualitativa e quantitativa, bem como apresentados exemplos de projeto para facilitar o dimensionamento dos componentes. Finalmente, com os componentes escolhidos, foi montado um protótipo que permite carregar de uma até oito baterias de 12 V conectadas em série. O sistema apresenta como especificações: tensão de entrada alternada de 220 V±15%; tensão de saída contínua de 120 V; corrente de saída contínua de 20 A; e potência média de saída de 2,4 kW.

SOARES, E. A. P. Uma Nova perspectiva de eletrificação rural em corrente contínua: uma experiência no Estado do Piauí. 2011. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-09-02T18:18:47Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_eapsoares.pdf: 2379493 bytes, checksum: a0360e962d008eb23a020e4aab9195a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-09-28T18:06:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_eapsoares.pdf: 2379493 bytes, checksum: a0360e962d008eb23a020e4aab9195a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-28T18:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_eapsoares.pdf: 2379493 bytes, checksum: a0360e962d008eb23a020e4aab9195a2 (MD5) Previous issue date: 2011-11-21 / This work presents the studies, specifications, installation and operation of a photovoltaic system in order to provide electricity to a public school located in an isolated area of the southern state of Piauí. The system was proposed and its prototype constituted by photovoltaic panel, battery bank, charger from the battery bank and converter DC / DC elevator, that feed the chargers in direct current designed for a range of three days, even in minimum solar radiation. The solar energy captured by solar panel is stored in a stationary batteries, lead acid type. The battery charger working at maximum power point (MPP) of the panel is responsible for load bank. The load is supplied by the DC / DC converter lift high gain (24 Vdc to 311 Vdc). The complete design system and its control are presented throughout this work, as well as presented the main results of the experimental prototype shown and installed in the field / O presente trabalho apresenta os estudos, especificações, instalação e operação de um sistema fotovoltaico com a finalidade de fornecer energia elétrica a uma escola pública, localizada em uma área isolada do sul do Estado do Piauí. O sistema foi proposto e seu protótipo constituído por painel fotovoltaico, banco de baterias, carregador do banco de bateria e conversor CC/CC elevador, que alimenta as cargas em corrente contínua, projetado para uma autonomia de três dias, mesmo em condições mínimas de radiação solar. A energia solar capturada pelo painel solar é armazenada em um banco de baterias estacionárias do tipo chumbo-ácido. O carregador de baterias trabalhando no ponto de máxima potência (MPP) do painel é responsável pelo carregamento deste banco. A carga é suprida pelo conversor CC/CC elevador de alto ganho (24 Vdc para 311 Vdc). O projeto completo do sistema é apresentado ao longo deste trabalho, bem como são apresentados os principais resultados experimentais do protótipo mostrado e instalado em campo

PACHECO, J. O. Conversor CA-CC Ćuk baseado na célula de comutação de três estados com correção de fator de potência aplicado em carregador de banco de baterias. 2014. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-06-22T14:25:41Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_jopacheco.pdf: 4386424 bytes, checksum: 287b12ba9b6585f48396e34972e8bb8f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-06-23T13:36:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_jopacheco.pdf: 4386424 bytes, checksum: 287b12ba9b6585f48396e34972e8bb8f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-23T13:36:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_jopacheco.pdf: 4386424 bytes, checksum: 287b12ba9b6585f48396e34972e8bb8f (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 / This work presents the study and implementation of an ac-dc Ćuk converter based on the three state switching cells applied in charger stations for electric vehicles. This converter has, as main characteristics, reduction of conducting power losses in the semiconductors, a single stage topology and current source behavior for both input and output terminals. As drawbacks, the topology presents: the voltage across the semiconductors is equal to the sum of the input and the output voltages, and a difference between the current values through the semiconductors caused by an inappropriate layout of the power prototypes or by a lack of symmetry between the control signals. The analysis of the converter is made through the qualitative and quantitative studies, beyond the analysis of the semiconductor losses which are presented as well. The current and voltage of the battery are controlled by the average current mode technique, which consist in a fast current control loop if compared with the terminals battery voltage control loop. The topology is design for 1 kW output power, 220 V in input voltage and 162 V in the output terminals (12 batteries in series connection). Experimental results for resistive load, as well batteries, are shown in order to verify the functionalities of the topology and its characteristics / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor ca-cc Ćuk baseado na célula de comutação três estados para aplicação em carregadores de baterias para veículos elétricos. As principais características deste conversor são: a redução das perdas por condução nos interruptores controlados, um único estágio de processamento de potência e característica de fonte de corrente na entrada e na saída. Como inconvenientes a topologia apresenta: a tensão sobre os semicondutores igual à soma das tensões de entrada e saída e o desequilíbrio de corrente através dos componentes quando há assimetria no layout da placa de potência ou nos sinais de comando dos interruptores. Um estudo teórico é realizado através das análises qualitativa e quantitativa, além das análises do processo de comutação e das perdas nos componentes do conversor. Para controlar o fluxo de potência da rede elétrica para as baterias é utilizada a estratégia de controle modo corrente média, sendo que, a mesma apresenta uma malha de corrente rápida que monitora a corrente de entrada e uma malha de tensão lenta que supervisiona a tensão sobre os terminais da bateria. Neste trabalho é realizado o projeto do carregador de baterias para aplicação em veículos elétricos com 1 kW de potência, tensão de entrada eficaz de 220 V e tensão de saída de 162 V, correspondente a 12 baterias conectadas em série. Um protótipo com as especificações indicadas foi construído e testado experimentalmente em laboratório e os resultados de simulação e experimentais obtidos são utilizados para validar a análise teórica e o projeto realizado. Foram realizados testes com carga puramente resistiva e em seguida com um banco de baterias, que comprovaram o funcionamento da topologia

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T06:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho trata do estudo de uma solução para o fornecimento de energia de forma ininterrupta para uma carga específica buscando como principal objetivo a confiabilidade. A investigação das topologias de conversores tem como direcionamento também a adaptação dos mesmos a um sistema passível de regeneração de energia. O estudo dessa solução consiste primeiramente numa pesquisa sobre os principais tipos de baterias estacionárias existente e os seus métodos de carga. A seguir é feito uma apresentação da planta ao qual o conversor será adaptado. Dois conversores são apresentados como solução, e os projetos e resultados são mostrados. Uma descrição do monitoramento e controle através de um microprocessador também é apresentado. Ao final tem-se uma conclusão comparativa dos conversores utilizados e um comentário a respeito da vantagem do uso de banco de baterias e do monitoramento microprocessado.

Orientador: Prof. Dr. Thales Sousa / The world has been searching different sorts of technology to mitigate any energetic crises in function in a growing demand of energy, resulting by generation of pollutants from the actual energy source uses. Developments of new technology application as electric transport with rechargeable cell are actually trends to mitigate these problems, cooperating to reduce energetic and environmental issues. In order, the present work proposes a two electric vehicles study, emphasizing the different classification of each other, depending on how electric and combustion energies are integrated. Different promising technological trend are presented to enhance the driving autonomy from the vehicles as the different ways to storage of energy and fuel feeding methods. Otherwise, the impacts on distribution network, environmental impacts and economic impacts are defined. Ultimately, it¿s made analysis bidirectional battery charger to an electric vehicle, considering every charger module in coupled manner, as the practice must be provided. The charger is made-up by a CA/CC Full-bridge bidirectional converter with power factor controller PFC, and CA/CC Full-bridge bidirectional converter isolation properties. These converters work altogether, providing from the energy distribution network to charge a battery cell and providing energy from the battery cell to the energy distribution network. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / O mundo vem buscando diferentes tecnologias que mitiguem a possibilidade de uma crise energética, em função de uma demanda crescente de energia e uma crise ambiental, resultante das emissões de poluentes advinda das fontes de energia atualmente utilizadas. O desenvolvimento de novas tecnologias, como por exemplo, os meios de transporte elétricos recarregáveis, contribuem para que esses problemas sejam mitigados, colaborando para a minimização dos problemas energéticos e ambientais. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o estudo dos veículos elétricos, enfatizando as diferentes classificações dos mesmos, dependendo de como a energia elétrica e a energia de combustão são integradas. São apresentadas também, as tecnologias de geração de energia mais promissoras para o aumento de autonomia de condução, bem como as formas de armazenamento da energia e como os veículos elétricos são alimentados. Adicionalmente, são indicados os impactos dos veículos elétricos na rede de distribuição, os impactos ao ambiente e os impactos econômicos. Por último, é feita uma análise de um carregador de baterias bidirecional para um veículo elétrico, considerando todos os módulos do carregador de maneira acoplada, conforme deve ser previsto na pratica. O carregador esta composto por um conversor bidirecional CA/CC Full-Bridge com propriedades de correção de fator de potência e, um conversor bidirecional CC/CC Full-Bridge isolado. Estes conversores trabalham em conjunto fornecendo da rede de distribuição energia para carregar um banco de baterias e entregando energia das baterias à rede de distribuição.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work presents a study and design of an electronic power converter topology for on-board application in a battery charger for plug-in electric vehicles. The proposed topology is based on AC-DC converter Buck+Boost, which one is very attractive for this application due to its buck and boost characteristics in a single-stage power processing. Furthermore, this topology presents reduced weight and volume, since there is no transformer and only few components are presented in its structure. A theoretical study is performed through of qualitative and quantitative analysis, besides it is investigated the switching process and losses in the converter components. It is also performed a design example of a battery charger with rated output power of 1 kW, input voltage 220 Vac RMS and output voltage of 162 Vdc, corresponding to 12 batteries connected in series. A prototype for the indicated specifications was constructed in laboratory and tested experimentally. The simulation and experimental results obtained are used to validate the theoretical analysis and design. For rated load, it was obtained an efficiency of 96.5% and a power factor of 0.992, thus showing the effectiveness of the proposed converter. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma topologia de conversor eletrÃnico de potÃncia para a aplicaÃÃo embarcada em um carregador de baterias para veÃculos elÃtricos recarregÃveis atravÃs da rede elÃtrica. A topologia escolhida à baseada no conversor CA-CC Buck+Boost, onde a mesma torna-se bastante atrativa para este tipo de aplicaÃÃo por apresentar as caracterÃsticas elevadora e abaixadora de tensÃo em um Ãnico estÃgio de processamento de energia. AlÃm disso, esta topologia apresenta reduzido volume e peso, devido ao fato de nÃo apresentar transformador e possuir poucos componentes em sua estrutura. Um estudo teÃrico à realizado atravÃs das anÃlises qualitativa e quantitativa, alÃm das anÃlises do processo de comutaÃÃo e das perdas nos componentes do conversor. Neste trabalho à realizado um exemplo de projeto do carregador de baterias para aplicaÃÃo em veÃculos elÃtricos de 1 kW de potÃncia de saÃda, tensÃo de entrada eficaz de 220 Vca e tensÃo de saÃda de 162 Vcc, correspondente a 12 baterias conectadas em sÃrie. Um protÃtipo com as especificaÃÃes indicadas foi construÃdo e testado experimentalmente em laboratÃrio. Os resultados de simulaÃÃo e experimentais obtidos validaram a anÃlise teÃrica e o projeto realizado. Para carga nominal, foi obtido rendimento de 96,5% e fator de potÃncia de 0,992, comprovando assim o funcionamento da topologia utilizada.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work presents the study and implementation of an ac-dc Ćuk converter based on the three state switching cells applied in charger stations for electric vehicles. This converter has, as main characteristics, reduction of conducting power losses in the semiconductors, a single stage topology and current source behavior for both input and output terminals. As drawbacks, the topology presents: the voltage across the semiconductors is equal to the sum of the input and the output voltages, and a difference between the current values through the semiconductors caused by an inappropriate layout of the power prototypes or by a lack of symmetry between the control signals. The analysis of the converter is made through the qualitative and quantitative studies, beyond the analysis of the semiconductor losses which are presented as well. The current and voltage of the battery are controlled by the average current mode technique, which consist in a fast current control loop if compared with the terminals battery voltage control loop. The topology is design for 1 kW output power, 220 V in input voltage and 162 V in the output terminals (12 batteries in series connection). Experimental results for resistive load, as well batteries, are shown in order to verify the functionalities of the topology and its characteristics. / Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor ca-cc Ćuk baseado na cÃlula de comutaÃÃo trÃs estados para aplicaÃÃo em carregadores de baterias para veÃculos elÃtricos. As principais caracterÃsticas deste conversor sÃo: a reduÃÃo das perdas por conduÃÃo nos interruptores controlados, um Ãnico estÃgio de processamento de potÃncia e caracterÃstica de fonte de corrente na entrada e na saÃda. Como inconvenientes a topologia apresenta: a tensÃo sobre os semicondutores igual à soma das tensÃes de entrada e saÃda e o desequilÃbrio de corrente atravÃs dos componentes quando hà assimetria no layout da placa de potÃncia ou nos sinais de comando dos interruptores. Um estudo teÃrico à realizado atravÃs das anÃlises qualitativa e quantitativa, alÃm das anÃlises do processo de comutaÃÃo e das perdas nos componentes do conversor. Para controlar o fluxo de potÃncia da rede elÃtrica para as baterias à utilizada a estratÃgia de controle modo corrente mÃdia, sendo que, a mesma apresenta uma malha de corrente rÃpida que monitora a corrente de entrada e uma malha de tensÃo lenta que supervisiona a tensÃo sobre os terminais da bateria. Neste trabalho à realizado o projeto do carregador de baterias para aplicaÃÃo em veÃculos elÃtricos com 1 kW de potÃncia, tensÃo de entrada eficaz de 220 V e tensÃo de saÃda de 162 V, correspondente a 12 baterias conectadas em sÃrie. Um protÃtipo com as especificaÃÃes indicadas foi construÃdo e testado experimentalmente em laboratÃrio e os resultados de simulaÃÃo e experimentais obtidos sÃo utilizados para validar a anÃlise teÃrica e o projeto realizado. Foram realizados testes com carga puramente resistiva e em seguida com um banco de baterias, que comprovaram o funcionamento da topologia.

O presente trabalho apresenta os estudos, especificaÃÃes, instalaÃÃo e operaÃÃo de um sistema fotovoltaico com a finalidade de fornecer energia elÃtrica a uma escola pÃblica, localizada em uma Ãrea isolada do sul do Estado do PiauÃ. O sistema foi proposto e seu protÃtipo constituÃdo por painel fotovoltaico, banco de baterias, carregador do banco de bateria e conversor CC/CC elevador, que alimenta as cargas em corrente contÃnua, projetado para uma autonomia de trÃs dias, mesmo em condiÃÃes mÃnimas de radiaÃÃo solar. A energia solar capturada pelo painel solar à armazenada em um banco de baterias estacionÃrias do tipo chumbo-Ãcido. O carregador de baterias trabalhando no ponto de mÃxima potÃncia (MPP) do painel à responsÃvel pelo carregamento deste banco. A carga à suprida pelo conversor CC/CC elevador de alto ganho (24 Vdc para 311 Vdc). O projeto completo do sistema à apresentado ao longo deste trabalho, bem como sÃo apresentados os principais resultados experimentais do protÃtipo mostrado e instalado em campo. / This work presents the studies, specifications, installation and operation of a photovoltaic system in order to provide electricity to a public school located in an isolated area of the southern state of PiauÃ. The system was proposed and its prototype constituted by photovoltaic panel, battery bank, charger from the battery bank and converter DC / DC elevator, that feed the chargers in direct current designed for a range of three days, even in minimum solar radiation. The solar energy captured by solar panel is stored in a stationary batteries, lead acid type. The battery charger working at maximum power point (MPP) of the panel is responsible for load bank. The load is supplied by the DC / DC converter lift high gain (24 Vdc to 311 Vdc). The complete design system and its control are presented throughout this work, as well as presented the main results of the experimental prototype shown and installed in the field.