This work developed a deep investigation about different three level three level
modulation patterns that the DAB converter can operate, and the impact of these different
patterns over the converter power flow and efficiency. The DAB converter can be controlled
by three design variables, here defined as control trio (D1, D2, φ). D1 is the duty cycle
applied to the high voltage Full Bridge, D2 is the duty cycle applied to the low voltage Full
Bridge and φ is the angle between the voltages. For the selection of the control trio that allow
the current flow reduction and the efficiency maximization, two algorithms based on the
sweep of these variables have been developed. First, the switching frequency (fs), the
transformation ratio (a) and the inductance (LHV) are defined by the weighted average
efficiency (standards) which result in an optimum design (maximum efficiency) considering
the transformer load curve. On the second algorithm, one figure of merit is used, here called
current factor , which finds the control trio to mitigate the power flow for each operation
point, specified by input and output voltages and power. As result, this work figures out the
best relation of design parameters (fs, a, LHV) and of the control trio (D1, D2, φ) for all the
operation range (power and voltages variations in a defined period) that results in a maximum
efficiency to the DAB converter, according with the component technologies. An analysis of
the conditions to get zero voltage switching on semiconductors is also performed. / Este trabalho realiza uma investigação aprofundada sobre os diferentes padrões de
modulação três níveis três níveis que o conversor DAB pode assumir, e o impacto que esses
diferentes padrões provocam sobre a energia circulante na estrutura e sobre o rendimento. O
conversor DAB pode ser controlado por três variáveis de projeto, aqui definidos como trio de
controle (D1, D2, φ). D1 é a razão cíclica aplicada ao Full Bridge do lado de alta tensão, D2 a
razão cíclica aplicada ao Full Bridge do lado de baixa tensão e φ o ângulo de defasagem entre
as duas tensões. Para a seleção do trio de controle que permita a redução da corrente
circulante e a maximização do rendimento, foram desenvolvidos dois algoritmos baseados na
varredura destas variáveis. No primeiro, através do rendimento médio ponderado
(normatizado), são encontradas a frequência de comutação (fs), a relação de transformação (a)
e a indutância (LHV) que resulta em um projeto ótimo (máximo rendimento) considerando a
curva de carga do transformador. Já, no segundo algoritmo, é utilizada uma figura de mérito,
aqui denominada de fator de corrente que encontra o trio de controle que mitiga a energia
circulante para cada ponto de operação especificado pelas tensões de entrada e saída e
potência. Como resultado final, este trabalho aponta a melhor combinação de parâmetros de
projeto (fs, a, LHV) e do trio de controle (D1, D2, φ) para toda a faixa de operação (variações
de tensões e potências no período de tempo) que implica no máximo rendimento do conversor
DAB, de acordo com as tecnologias. Também é realizada uma análise das condições a serem
satisfeitas para que a comutação das chaves ocorra sob zero de tensão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8569 |
| Date | 27 August 2015 |
| Creators | Piveta, Renan |
| Contributors | Pinheiro, José Renes, Sartori, Hamiltom Confortin, Dupont, Fabrício Hoff, Roggia, Leandro |
| 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 | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| 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, 500, 300, 300, 300, 300, 5979e88f-0899-4b78-afd6-cb650a3ececd, 54138d8c-863e-4bbf-91d0-d07ae4cff37d, 56e0e1ea-09a9-44dd-b118-15c06e022ab4, 690a9809-ef52-4c47-a64c-676c10b0c5e6, 2a1e6eb2-6fa7-40f5-85ee-f8620226312d |
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