Neste trabalho avaliou-se a ação positiva da substituição de lantânio por praseodímio e de lantânio por magnésio na performance eletroquímica de eletrodos de ligas de armazenamento de hidrogênio em estado bruto de fusão e com tratamento térmico. O La foi substituído por Mg nas ligas La0,7-xMgxPr0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x=0,0-0,7) e por Pr nas ligas La0,7-yPryMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (y=0,0-0,7). Os parâmetros eletroquímicos analisados foram ativação, capacidade de descarga, retenção da capacidade de descarga, autodescarga e alta taxa de descarga. As ligas apresentaram comportamento passivo em relação à corrosão. As análises por MEV/EDS e por DRX com refinamento por Rietveld revelaram a presença majoritária de fases similares às fases LaNi5, PrNi5, LaMg2Ni9 e PrMg2Ni9 em função das composições das ligas estudadas. Os parâmetros de rede e os volumes da célula unitária das fases diminuíram com a substituição crescente de La por Mg e de La por Pr. As capacidades de descarga máxima decresceram com a substituição crescente de La por Mg e de La por Pr, acompanhando o decréscimo da abundância da fase similar à fase LaNi5 e o aumento da abundância da fase similar à fase LaMg2Ni9. Comparativamente, menores taxas de autodescarga e maior estabilidade cíclica foram observadas para o eletrodo da liga na condição x=0,1, ao passo que o eletrodo da liga na condição y=0,0 apresentou maiores valores de alta taxa de descarga, indicando melhor performance cinética. / In this work, the positive action of the substitution of lanthanum by praseodymium and lanthanum by magnesium in the electrochemical performance of the as-cast and annealed hydrogen storage alloys electrodes had been evaluated. La was replaced by Mg in La0.7-xMgxPr0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 (x=0.0-0.7) alloys and by Pr in La0.7-yPryMg0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 (y=0.0-0.7) alloys. The electrochemical parameters analyzed were activation, discharge capacity, discharge capacity retention, self-discharge rate and high-rate dischargeability. The alloys showed a passive corrosion behavior. The analyses by SEM/EDS and XRD with Rietveld refinement revealed the majority presence of LaNi5, PrNi5, LaMg2Ni9 and PrMg2Ni9 similar reference phases depending on the compositions of the studied alloys. The lattice parameters and cell volumes of the component phases decreased with increasing substitution of La for Mg and with La for Pr. The maximum discharge capacity decreased with increasing substitution of La for Mg and with La for Pr, following the decrease in the abundance of LaNi5 similar phase and the increase in the abundance of to the LaMg2Ni9 similar phase. Lower self-discharge rates were observed for the alloy electrode when x=0.1, while higher high-rate dischargeability for the alloy electrode when y=0.0 indicated better kinetic performance, comparatively.

The present work proposes a methodology to define the electric propulsion system for PSVs. This methodology was applied to a case study: the conceptual design of a PSV for operation at the pre-salt fields at Santos basin. First, four different alternatives of electric propulsion systems for the PSV are presented and sized. The first one has induction motors as main propulsion motors, the second one has synchronous motors as main propulsion motors; the third and fourth alternatives are the same as the first and second, respectively, with a batteries bank connected to the main switchboard. Each of the four arrangements was contemplated with two options for Diesel generators: high speed and medium speed generator sets. The mass, volume, fuel consumption, exhaust gases emissions and reference capital costs for each arrangement are estimated and analyzed. Moreover, an economic analysis through the Net Present Value (NPV) is performed. The methodology ends with the Analytic Hierarchy Process (AHP) to support the decision making procedure. Some of the parameters obtained for each arrangement (mass, volume, fuel consumption, exhaust gases and NPV) are used as criteria and sub-criteria for selection. Two scenarios are evaluated, the first scenario gives more importance to the financial component of the design; the second scenario sets the exhaust gases emissions as the more significant parameter. The results were different, the arrangements 1 and 2 with medium speed Diesel generator sets appear as the most suitable option from the economical point of view; whereas the arrangements with batteries and high speed Diesel gensets are the best options to reduce the exhaust emissions. / O presente trabalho propôs uma metodologia para definir o sistema de propulsão elétrica para PSVs. A metodologia foi aplicada para um caso estudo: o projeto conceitual de um PSV para operar nos campos do pré-sal na Bacia de Santos. Primeiramente, as quatro diferentes alternativas de sistemas de propulsão elétrica para PSV são apresentadas e dimensionadas. A primeira alternativa tem motores de indução como motores de propulsão principal, a segunda alternativa tem motores síncronos como motores de propulsão principal; a terceira e quarta alternativas são as mesmas que a primeira e a segunda, respectivamente, com um banco de baterias conectado ao quadro principal. Cada um dos quatro arranjos foi considerado com duas opções para Diesel geradores: Diesel geradores de alta e média rotação. A massa, volumem, consumo de combustível, emissão de gases e os custos capitais de referência para cada arranjo são estimados e analisados. Adicionalmente, uma análise económica usando o Valor Presente Líquido (VPL) é feita. A metodologia finaliza com o Analytic Hierarchy Process (AHP) para apoiar o processo de escolha de alternativa. Alguns dos parâmetros obtidos para cada arranjo (massa, volumem, consumo de combustível, gases poluentes e o VPL) são utilizados como critérios de seleção. Dois cenários são avaliados, o primeiro cenário dá maior importância à parte financeira do projeto, o segundo cenário estabelece as emissões de gases poluentes como o parâmetro mais significativo. Os resultados foram diferentes, os arranjos 1 e 2 com Diesel geradores de média rotação se apresentam como a opção mais adequada desde o ponto de vista econômico; enquanto os arranjos com baterias e Diesel geradores de alta rotação são a melhor opção para reduzir as emissões de gases poluentes.

O Ni(OH)2 é amplamente utilizado como principal componente ativo do eletrodo positivo na maior parte das baterias secundárias como: Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 e, recentemente na pilhas de Ni/MH. Estes acumuladores possuem variadas aplicações como: satélites geoestacionários, alimetação de recarga de computadores, aparelhos portáteis. Apesar do eletrodo de Ni(OH)2 possuir boa durabilidade, após vários ciclos de oxidação/redução ocorre a transformação do par redox α-Ni(OH)2/β-NiOOH para β-Ni(OH)2/γ-NiOOH o qual ocasiona uma diminuição na capacidade de carga. Por essa razão, é necessário o estudo do efeito de aditivos para estabilização da capacidade de carga no eletrodo. Neste trabalho, hidróxido de cério foi utilizado como aditivo para estabilizar o α-Ni(OH)2. Os resultados obtidos mostram que os íons cério são incorporados no eletrodo estabilizando a fase α-Ni(OH)2 e com isso aumentando a capacidade de carga do mesmo. Nas análises de espectroscopia no IV e Raman foi possível verificar modificações estruturais causadas pela presença de íons Ce3+ na estrutura, principalmente, a partir de 21,33% em mol do aditivo. Nos estudos de ciclagens sucessivas a fase α-Ni(OH)2 foi estabilizada na presença de 21,33% em mol do aditivo uma vez que a capacidade de carga do eletrodo manteve-se constante ao longo de 90 ciclos de oxidação/redução. / Ni(OH)2 is widely used as main active component for positive electrodes for secondary batteries such as Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 and recently in cell of Ni/MH. These accumulators show certain characteristics and they have several applications, such as: geostationary satellites, recharge feeding of computers, portable devices. Although the electrode of hydroxide of nickel have a good durability, after several oxidaction/reduction cycles, the material suffer modification from α-Ni(OH)2/β-NiOOH to β-Ni(OH)2/γ-NiOOH, decreasing its charge capacity. For this reason, it is necessary to study the role played by some additives for stabilization of charge capacity the electrode. Our results show that the cerium ions are incorporate in the electrode, stabilizing the α-Ni(OH)2 and therefore increasing charge capacity of the electrode. In the IV and Raman Spectroscopy analyses it was possible to verify structural modification caused by the presence of Ce3+ ions in the structure, mainly for 21,33% in mol of the additive. Potentiodynamic cycling experiments have shown that the phase α-Ni(OH)2 was stabilized with 21,33% of additive and the charge capacity of the electrode remains constant throughout 90 oxidation/reduction cycles.

Orientador: Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2015. / Neste trabalho apresenta-se uma configuração do sistema de armazenamento de energia com baterias aplicado a sistemas de geração de energia eólica empregando conversores de fonte Z conectados à rede elétrica. Os geradores de indução gaiola de esquilo, são frequentemente utilizados nos sistemas de geração de energia eólica, por sua robustez, simplicidade, peso menor e custo baixo. Este é conectado diretamente ao conversor de potência bidirecional back to back, pode fornecer potências ativa e reativa à rede elétrica. Além disso, é estudado o conversor de fonte Z aplicado nesta topologia. No entanto, a implantação de sistemas de armazenamento de energia com baterias nos sistemas de geração de energia eólica na atualidade é muito importante, devido à possibilidade de oscilações da tensão e corrente na rede elétrica, portanto, estes podem ajudar à estabilização das tensões, correntes e a frequência na rede elétrica. Este sistema é conectado ao conversor back to back por meio de um conversor elevador-abaixador de corrente contínua. Para controlar a velocidade no eixo do rotor no gerador de indução, a estratégia é baseada no controle direto de torque. Enquanto, para o conversor do lado da rede é empregada a técnica de controle orientado pela tensão. Para o banco de baterias é utilizado o controle da tensão no barramento de corrente contínua e do fluxo na corrente da bateria, utilizando controladores do tipo PI. Com os novos desenvolvimentos tecnológicos nas chaves de potência, são apresentadas topologias de conversores CC-CA como o conversor de fonte Z, este tipo de conversor corrige algumas limitações do conversor back to back, com as características de elevador/abaixador de tensão, sem o uso de dispositivos de comutação, são permitidos os curto-circuitos na chaves, empregando novas técnicas de modulação, e reduz a quantidade harmônica injetada na rede elétrica. Os estudos foram realizados por meio de técnicas de simulação computacional usando modelos matemáticos do sistema estudado para a validação das estratégias de controle empregadas em diferentes condições de operação. Para as simulações empregou-se a ferramenta computacional SimPowerSystems R do Matlab/Simulink R . / This paper presents a battery energy storage system applied to wind power generation based on Z-source inverter connected to the power grid. The squirrel cage induction generators, often used in wind power generation systems, for its robustness, simplicity, lower weight and low cost. This is connected directly to the bidirectional power converter back to back, therefore, and provides active and reactive powers to grid. In addition, it is studied the Z-source inverter applied in this topology. However, the implementation of battery energy storage systems in wind power generation systems, currently is very important, due to possibility of the voltage and current fluctuations in the power grid, so these may to stabilisation of current, voltage and frequency on the grid. This system is connected to back to back converter through a DC-DC converter (buck-boost). For the rotor speed control on induction generator, the strategy is based on direct torque control. While, for the grid side converter is employed the technique of voltage oriented control. For the battery bank voltage control is used on DC-link voltage and battery current flow, through PI type controllers. With the new technological developments in the keys of power, DC converters topologies are presented as the Z-source inverter, this type converter fixes some limitations of the converter back to back, with the characteristics of buck-boost voltage, without the use of switching devices, allowed short-circuits on converter, using new modulation techniques, and reduces the amount injected harmonic to power grid. The studies were performed by means of computer simulation techniques using mathematical models of studied system to validate the control strategies employed in different operating conditions. For the simulations was used the computational tool SimPowerSystems R do Matlab/Simulink R .

Made available in DSpace on 2016-12-06T17:07:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROZANA APARECIDA DA SILVEIRA.pdf: 980901 bytes, checksum: 2f4593478f80d69b689ed45118c5ce0f (MD5) Previous issue date: 2010-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to evaluate the batteries motor EDM, TGMD-2 and MABC-2 in terms of: validation, reliability testing by internal consistency and inter-relationship and aimed to evaluate the motor skills of children aged 9 and 10 years old. Qualityquantitative research consisted of field, although not representative probability, descriptive correlational design with between and intraparticipantes as the established objectives. We evaluated 172 children, including 67 boys and 105 girls enrolled. Collections totaled 516, since each child was assessed by three batteries motor. In the analysis of construct items engines, it was observed that the batteries motor skills were grouped separately to the grouping suggested by the authors. Comparing the possible items of batteries, it was noticed that the MABC-2 has a greater affinity between the other batteries motor. The batteries motor MABC-2 and EDM, EDM and TGMD-2 showed positive and batteries TGMD and MABC-2-2 were negatively correlated, although all correlations are weak. In terms of reliability, TGMD-2 showed high internal consistency of the item "control objects" (α =. 717) and the instrument as a whole (α =. 723), indicating its reliability. In the analysis of motor skill development through the application of traction batteries, it was found that, according to EDM, in general, participants showed a deficit in general motor development, with respect to chronological age, with motor age of 109 months or approximately 9 years and getting better performance in the temporal organization and weaker performance in spatial organization, possibly due to difficulty with the notion of right to left. Boys had higher performance than the girls in all motor skills, body scheme except / speed. According to the MABC-2, participants rated themselves on the track "borderline" of motor development, with better scores in balance and weak scores on manual dexterity. Finally, according to the classification of TGMD-2, the children obtained average result in locomotion skills and below average skills in tracking objects. Regarding gender differences, boys, in general, performed better than girls in three batteries motor. / O presente estudo visou avaliar as baterias motoras EDM, MABC-2 e TGMD-2 em termos de: validação, confiabilidade mediante testagem da consistência interna e inter-relação, bem como objetivou avaliar o desempenho nas habilidades motoras de crianças com 9 e 10 anos de idade. Consistiu em pesquisa qualiquantitativa, de campo, representativa embora não probabilística, descritiva correlacional com delineamento entre e intraparticipantes conforme os objetivos traçados. Foram avaliados 172 escolares, sendo 67 meninos e 105 meninas, regularmente matriculados. Totalizou 516 coletas, uma vez que cada criança foi avaliada pelas três baterias motoras. Na análise de construto dos itens motores, observou-se que as habilidades das baterias motoras agruparam-se de forma distinta ao agrupamento sugerido pelos autores. Ao se comparar os itens possíveis das baterias, percebeu-se que o MABC-2 possui maior afinidade entre as demais baterias motoras. As baterias motoras MABC-2 e EDM, EDM e TGMD-2 apresentaram correlação positiva e as baterias MABC-2 e TGMD-2 apresentaram correlação negativa, embora todas as correlações obtidas sejam fracas. Em termos de confiabilidade, o TGMD-2 apresentou consistência interna do item controle de objetos (α=.717) e do instrumento como um todo (α=.723), indicando sua fidedignidade. Na análise do desenvolvimento motor das crianças por meio da aplicação das baterias motoras, verificou-se que, segundo a EDM, em geral os participantes apresentaram déficit no desenvolvimento motor geral, com relação à idade cronológica, apresentando idade motora de 109 meses ou aproximadamente 9 anos e obtendo melhor desempenho em organização temporal e desempenho mais fraco em organização espacial, possivelmente em decorrência à dificuldade com a noção de direita-esquerda. Os meninos apresentaram desempenho superior às meninas em todas as habilidades motoras, exceto em esquema corporal/rapidez. De acordo com o MABC-2, os participantes classificaram-se na faixa limítrofe de desenvolvimento motor, apresentando melhores escores em equilíbrio e escores fracos em destreza manual. Por fim, conforme a classificação do TGMD-2, as crianças obtiveram resultado médio nas habilidades de locomoção e abaixo da media nas habilidades de controle de objetos. Em relação às diferenças entre os sexos, os meninos, de um modo geral, obtiveram melhor desempenho do que as meninas nas três baterias motoras.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-23T10:51:37Z No. of bitstreams: 1 EMYDIO CLEMENTE DE SOUSA NETO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 5264287 bytes, checksum: 48883828373d3daac0f65ee6e1ef7809 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T10:51:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EMYDIO CLEMENTE DE SOUSA NETO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 5264287 bytes, checksum: 48883828373d3daac0f65ee6e1ef7809 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / O desgaste prematuro de conjuntos e componentes industriais, bem como de uma infinidade de outros segmentos, representa um grande fator para a redução da eficiência operacional de um equipamento, provocando assim, um aumento das perdas, e consequentemente, em altas despesas com manutenção e reposição de componentes mecânicos. Este trabalho aborda uma análise comparativa entre a resistência ao desgaste de martelos trituradores de baterias recuperados por três ligas a base de cobalto (Stellite 1, 6 e 21), bem como dois processos de deposição: os processos ao Arco Elétrico com Eletrodo Revestido (SMAW) e ao Arco Plasma Transferido com adição de Pó (PTA-P). Os martelos trituradores são originalmente confeccionados em aço inoxidável AISI 316 L sem nenhum recobrimento. Além da avaliação da resistência ao desgaste no próprio meio de trabalho foram realizados ensaios de microdureza, análises microestruturais via microscopia ótica, e eletrônica de varredura e, análise de diluição com o objetivo de caracterizar e consolidar a pesquisa para que se tenha o estudo comparativo da melhor liga e melhor processo de deposição. Os resultados demostraram que a melhor condição testada foi aquela que empregou a liga Stellite 6 depositadas pelo processo PTA-P. Essa condição apresentou a menor perda de massa nos ensaios de resistência ao desgaste, enquanto que a condição menos favorável foi verificada para os depósitos executados com a liga Stellite 1 utilizando o mesmo processo de deposição. A diluição média das ligas depositadas pelo processo SMAW foi 3,7 vezes maior do que a média apresentada utilizando o processo PTA-P. Os maiores valores de microdureza foram aqueles apresentados pelo revestimento executados com a liga Stellite 1 com maior teor de C, e esta liga, proporcionou um maior número de destacamento dos revestimentos. A microestrutura dos depósitos executados pelo processo PTA-P apresentou-se mais refinada quando comparada com aquelas depositadas pelo processo SMAW. / The premature wear sets and industrial components, as well as many of other segments, is a big factor for reducing operational efficiency of equipment, thus causing an increase in losses, and consequently in high cost of maintenance and replacement of mechanical components. This work presents a comparative analysis of the wear resistance of AISI 316 L steel automotive batteries crushers hammers repaired by welding process using three cobalt-based alloys: Stellite 1, 6 and 21, as well as, two welding deposition process: Shielded Metal Arc Welding (SMAW) and Plasma Transferred Arc with addition powder (PTA-P). Crushers hammers are originally made of stainless steel AISI 316 L with no coating. Besides the “in situ” wear resistance evaluation microhardness tests, microstructure and dilution analysis by optical microscopy and scanning electron were done to characterize and consolidate research in order to have a comparative study of best league and better deposition process. The results showed that the best alloy was Stellite 6 using the PTA-P process, which had the lowest mass loss in wear resistance tests, while the less favorable condition was for deposits made with the alloy Stellite 1 using the same deposition welding process. The average dilution of the alloys deposited by the SMAW process was 3.7 times higher than the average using the PTA-P process. The highest microhardness values were presented by Stellite 1 alloy deposit, with higher C content, which also provided a greater number of coating detachment. The deposits made by the process PTAP showed a more refined microstructure when compared to those deposited by the SMAW process

Transmissão de energia sem fio através de indução magnética ressonante foi primeiramente apresentada por Nikola Tesla há mais de um século, mas as limitações tecnológicas da época não possibilitaram sua imediata aplicação. Somente ao final do século XX que sistemas comerciais baseados nesta técnica puderam ser implementados. Atualmente é a tecnologia que se mostra mais adequada para transferência de energia para equipamentos móveis portáteis, como smartphones e tablets. Também hoje é a única tecnologia disponível que permite o desenvolvimento de veículos elétricos energizados dinamicamente, isto é, enquanto em movimento. Nesta técnica de transmissão de energia sem fio, independentemente do nível de complexidade da aplicação, a passagem da energia entre lado da transmissão e recepção se dá por meio de um enlace eletromagnético formado por bobinas ressonantes. Várias configurações de bobinas podem ser usadas na construção deste enlace. Neste trabalho será estudado um sistema baseado em um enlace composto por três bobinas montadas em alinhamento axial. O desempenho do sistema será avaliado em termos da potência entregue à carga, eficiência da transmissão de energia e alcance do enlace. Os resultados do sistema de três bobinas serão comparados aos resultados de um sistema composto por duas bobinas operando sob condições semelhantes. A comparação deixa clara a maior flexibilidade do sistema de três bobinas, que se mostra capaz de operar em uma faixa mais ampla de valores de eficiência e potência que o sistema de duas bobinas. Serão definidas as condições limites que permitam ao sistema de três bobinas operar com maior eficiência, maior potência entregue à carga ou maior alcance de enlace que aqueles obtidos com um sistema de duas bobinas. Serão também apresentados resultados reais que mostram, para condições específicas de operação, uma potência entregue à carga quase duas vezes maior que aquela possível com o sistema de duas bobinas e, ao mesmo tempo, uma eficiência praticamente três vezes maior. / Wireless power transfer through magnetic induction was first presented by Nikola Testla a century ago but, technical limitations did not let its immediate application at that time. It was only late of XX Century that commercial systems based on this technology could be offered. Nowadays this technology is considered the most appropriated to be used with portable devices like smartphones, tablets and so on. Additionally, it is the only technology available for dynamic charging of electric vehicles. In other words, charging while they are moving. In this kind of wireless power transfer technology, the energy transfer from the transmitter to the receiver is made through an electromagnetic link created by resonant coils. Several coils configurations can be used to implement the link. This work will focus on a system with three-coils assembled on axial alignment. The system performance will be evaluated in terms of power delivered to the load, efficiency and link distance. The three-coil system results will be compared with two-coil system results working under same operational conditions. That comparison points out the greater flexibility of three-coil system. This kind of system shows to be capable to function over a wider range of efficiency and power delivered to the load, which is not possible to the first one. Moreover, conditions under which the three-coil system shows to be more efficient, or able to deliver greater power to the load than two-coil system, will be discussed. Real data will be presented, as a case of a specific point of operation, in which the power delivered to the load is almost two times higher and efficiency is almost three times greater than the ones verified when using a two-coil system.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema trifásico para a carga rápida de baterias de veículos elétricos, com elevado fator de potência, isolação em alta frequência e reduzidos esforços de corrente. O sistema proposto baseia-se em uma estrutura de estágio único, integrando a etapa retificadora trifásica com um conversor CC–CC isolado em alta frequência. Esta estrutura utiliza dois conjuntos de retificadores bidirecionais trifásicos de dois níveis operando com controle da defasagem entre eles. São inseridos transformadores de alta frequência entre os braços de comutação, no total de três transformadores e um retificador e um indutor de filtro na saída. Esta estrutura permite a utilização da modulação PWM clássica para o controle das correntes de entrada, com elevado fator de potência, além de controlar a tensão do barramento primário. O controle do ângulo de defasagem entre os dois módulos retificadores permite controlar o fluxo de potência entre o barramento primário e o secundário, possibilitando o controle independente da corrente de saída do conversor. A operação integrada dos módulos retificadores e transformadores de alta frequência, permite obter algumas características importantes como redução das ondulações de corrente de entrada e de saída devido a operação multifase dos retificadores, divisão dos esforços de corrente entre os semicondutores, entre os indutores de entrada e divisão da potência nos transformadores de alta frequência (importantes para a operação em alta potência), um único estágio de processamento de energia com controles independentes das correntes de entrada e saída, operação com comutação suave na maioria dos interruptores e possibilidade de operação bidirecional entre a rede e outra fonte CC, tais como painéis fotovoltaicos, permitindo a redução do impacto dos sistemas de carga rápida no sistema elétrico, e também possibilitando a injeção de energia em períodos ociosos. O trabalho apresenta a análise da topologia, projeto e implementação de um protótipo de 10 kW para a carga rápida de baterias. / This work presents the development of a three-phase system for fast charging electric vehicle batteries, with high power factor, insulation at high frequency and low current stresses. The proposed system is based on a single-stage structure, by integrating the three-phase rectifier stage with a DC–DC converter isolated at high frequency. The proposed structure is based on the use of two sets of two levels bidirectional three-phase rectifiers operating with phase shift control between them. High–frequency transformer are inserted between the arms of each switching set, for a total of three transformers and a rectifier and a filter inductor on the output. This structure allows the use of classical PWM to control the input currents, obtaining high power factor, besides controlling the voltage of the primary bus. The phase shift control angle between the two rectifier modules allows to control the flow of power between the primary and the secondary bus, allowing independent control of the output current. The integrated operation of rectifier modules and high frequency transformers, allow to obtain some important operating characteristics such as reducted input current ripple and output by multi-phase operation of the rectifiers, division of the current efforts of the semiconductor between the input inductors and power division in the high-frequency transformers (important for operation with high power), single power processing stage with independent control of input and output currents, soft switching operation on most switches and possibility of bidirectional operation between the power grid and other DC source, such as photovoltaic panels, allowing the reduction of the impact of fast charge systems in the electrical system, and also enabling injection of energy in idle periods. his work presents the analysis of the topology, design and implementation of a 10 kW prototype for the fast charging batteries.

Transmissão de energia sem fio através de indução magnética ressonante foi primeiramente apresentada por Nikola Tesla há mais de um século, mas as limitações tecnológicas da época não possibilitaram sua imediata aplicação. Somente ao final do século XX que sistemas comerciais baseados nesta técnica puderam ser implementados. Atualmente é a tecnologia que se mostra mais adequada para transferência de energia para equipamentos móveis portáteis, como smartphones e tablets. Também hoje é a única tecnologia disponível que permite o desenvolvimento de veículos elétricos energizados dinamicamente, isto é, enquanto em movimento. Nesta técnica de transmissão de energia sem fio, independentemente do nível de complexidade da aplicação, a passagem da energia entre lado da transmissão e recepção se dá por meio de um enlace eletromagnético formado por bobinas ressonantes. Várias configurações de bobinas podem ser usadas na construção deste enlace. Neste trabalho será estudado um sistema baseado em um enlace composto por três bobinas montadas em alinhamento axial. O desempenho do sistema será avaliado em termos da potência entregue à carga, eficiência da transmissão de energia e alcance do enlace. Os resultados do sistema de três bobinas serão comparados aos resultados de um sistema composto por duas bobinas operando sob condições semelhantes. A comparação deixa clara a maior flexibilidade do sistema de três bobinas, que se mostra capaz de operar em uma faixa mais ampla de valores de eficiência e potência que o sistema de duas bobinas. Serão definidas as condições limites que permitam ao sistema de três bobinas operar com maior eficiência, maior potência entregue à carga ou maior alcance de enlace que aqueles obtidos com um sistema de duas bobinas. Serão também apresentados resultados reais que mostram, para condições específicas de operação, uma potência entregue à carga quase duas vezes maior que aquela possível com o sistema de duas bobinas e, ao mesmo tempo, uma eficiência praticamente três vezes maior. / Wireless power transfer through magnetic induction was first presented by Nikola Testla a century ago but, technical limitations did not let its immediate application at that time. It was only late of XX Century that commercial systems based on this technology could be offered. Nowadays this technology is considered the most appropriated to be used with portable devices like smartphones, tablets and so on. Additionally, it is the only technology available for dynamic charging of electric vehicles. In other words, charging while they are moving. In this kind of wireless power transfer technology, the energy transfer from the transmitter to the receiver is made through an electromagnetic link created by resonant coils. Several coils configurations can be used to implement the link. This work will focus on a system with three-coils assembled on axial alignment. The system performance will be evaluated in terms of power delivered to the load, efficiency and link distance. The three-coil system results will be compared with two-coil system results working under same operational conditions. That comparison points out the greater flexibility of three-coil system. This kind of system shows to be capable to function over a wider range of efficiency and power delivered to the load, which is not possible to the first one. Moreover, conditions under which the three-coil system shows to be more efficient, or able to deliver greater power to the load than two-coil system, will be discussed. Real data will be presented, as a case of a specific point of operation, in which the power delivered to the load is almost two times higher and efficiency is almost three times greater than the ones verified when using a two-coil system.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema trifásico para a carga rápida de baterias de veículos elétricos, com elevado fator de potência, isolação em alta frequência e reduzidos esforços de corrente. O sistema proposto baseia-se em uma estrutura de estágio único, integrando a etapa retificadora trifásica com um conversor CC–CC isolado em alta frequência. Esta estrutura utiliza dois conjuntos de retificadores bidirecionais trifásicos de dois níveis operando com controle da defasagem entre eles. São inseridos transformadores de alta frequência entre os braços de comutação, no total de três transformadores e um retificador e um indutor de filtro na saída. Esta estrutura permite a utilização da modulação PWM clássica para o controle das correntes de entrada, com elevado fator de potência, além de controlar a tensão do barramento primário. O controle do ângulo de defasagem entre os dois módulos retificadores permite controlar o fluxo de potência entre o barramento primário e o secundário, possibilitando o controle independente da corrente de saída do conversor. A operação integrada dos módulos retificadores e transformadores de alta frequência, permite obter algumas características importantes como redução das ondulações de corrente de entrada e de saída devido a operação multifase dos retificadores, divisão dos esforços de corrente entre os semicondutores, entre os indutores de entrada e divisão da potência nos transformadores de alta frequência (importantes para a operação em alta potência), um único estágio de processamento de energia com controles independentes das correntes de entrada e saída, operação com comutação suave na maioria dos interruptores e possibilidade de operação bidirecional entre a rede e outra fonte CC, tais como painéis fotovoltaicos, permitindo a redução do impacto dos sistemas de carga rápida no sistema elétrico, e também possibilitando a injeção de energia em períodos ociosos. O trabalho apresenta a análise da topologia, projeto e implementação de um protótipo de 10 kW para a carga rápida de baterias. / This work presents the development of a three-phase system for fast charging electric vehicle batteries, with high power factor, insulation at high frequency and low current stresses. The proposed system is based on a single-stage structure, by integrating the three-phase rectifier stage with a DC–DC converter isolated at high frequency. The proposed structure is based on the use of two sets of two levels bidirectional three-phase rectifiers operating with phase shift control between them. High–frequency transformer are inserted between the arms of each switching set, for a total of three transformers and a rectifier and a filter inductor on the output. This structure allows the use of classical PWM to control the input currents, obtaining high power factor, besides controlling the voltage of the primary bus. The phase shift control angle between the two rectifier modules allows to control the flow of power between the primary and the secondary bus, allowing independent control of the output current. The integrated operation of rectifier modules and high frequency transformers, allow to obtain some important operating characteristics such as reducted input current ripple and output by multi-phase operation of the rectifiers, division of the current efforts of the semiconductor between the input inductors and power division in the high-frequency transformers (important for operation with high power), single power processing stage with independent control of input and output currents, soft switching operation on most switches and possibility of bidirectional operation between the power grid and other DC source, such as photovoltaic panels, allowing the reduction of the impact of fast charge systems in the electrical system, and also enabling injection of energy in idle periods. his work presents the analysis of the topology, design and implementation of a 10 kW prototype for the fast charging batteries.