Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Ph.D. Dissertation focuses on the proposal of a novel converter topology applied
to the connection of an energy storage system, composed of a supercapacitor bank and a
battery bank, to the dc bus of a residential microgrid. The proposed full-bridge-forward
integrated dc-dc converter presents high voltage gain between the input and output, a
fundamental requirement for the desired application, bidirectional power flow, galvanic
isolation, among other features. The integration process, operation stages (including converter
waveforms and equations), design methodology, dc modeling, among others, are presented.
Three different clamping circuits structures are studied and applied to the proposed converter.
Moreover, a comparison including several parameters with the dual active bridge converter,
which is one of the most used topologies for similar applications is performed, highlighting
the lesser number of active switches. Experimental results of the proposed converter in
different operation modes are presented, validating the theoretical analysis. Experimental
results of the dual active bridge converter are also presented and its performance is compared
to the proposed converter, where it can be seen that the efficiency of the proposed converter is
higher. The topology application is directed to microgrid systems, which attract high attention
nowadays due to the possibility of renewable electric energy generation through distributed
energy resources and with high reliability. / Esta Tese de Doutorado tem como foco a proposta de uma nova topologia de
conversor aplicado para conexão de um sistema de armazenamento de energia, composto de
um banco de supercapacitores e um banco de baterias, ao barramento CC de uma microrrede
residencial. O conversor CC-CC integrado full-bridge-forward proposto apresenta alto ganho
de tensão entre a entrada e saída, requisito fundamental para a aplicação desejada, fluxo de
potência bidirecional, isolação galvânica, entre outras características. O processo de
integração, etapas de operação (incluindo formas de onda e equações do conversor),
metodologia de projeto, modelagem CC, entre outros, são apresentados. Três diferentes
estruturas de circuitos grampeadores são estudadas e aplicadas ao conversor proposto. Além
disso, uma comparação de diversos parâmetros com o conversor dual active bridge, que é
uma das topologias mais utilizadas para aplicações semelhantes é realizada, destacando o
menor número de interruptores. Resultados experimentais do conversor proposto em
diferentes modos de operação são apresentados, validando as análises teóricas. Resultados
experimentais do conversor dual active bridge também são apresentados e o seu desempenho
é comparado ao do conversor proposto, onde se observa que o rendimento do conversor
proposto é superior. A aplicação da topologia é voltada para sistemas de microrrede, os quais
atraem grande atenção atualmente devido à possibilidade de geração de energia elétrica de
maneira renovável através de fontes distribuídas e com elevada confiabilidade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3676 |
| Date | 07 February 2013 |
| Creators | Roggia, Leandro |
| Contributors | Pinheiro, José Renes, Schuch, Luciano, Baggio, José Eduardo, Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão, Russi, Jumar Luís, Heldwein, Marcelo Lobo |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 5979e88f-0899-4b78-afd6-cb650a3ececd, edffae8a-26db-4a30-acb3-adaaa6b667fc, 42890c39-a54e-469e-a2c1-6e2ba8a93ef7, 3b50c197-4fa1-4547-8f2c-f273702aa468, 1d3e514e-717a-4c46-9d18-245cc77fe4ae, b10d17e3-3f97-49ca-88be-5e51518c059d, 292daef4-eba3-4e8b-ae8e-beaf1f2f95c8 |
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