Estudo e implementação de um conversor bidirecional como interface na regulação de tensão em barramento c.c. e carregamento de baterias em um sistema nanorrede

• Main Author: Waner Wodson Aparecido Gonçalves Silva
• Other Authors: Pedro Francisco Donoso Garcia
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2013
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9E5HD6

=== Due to the increase of electricity demand to attend the growing needs of society and to compensate deficiencies of the energy generation, there is a need to enhance the participation of renewable energy resources into the energy matrix, since conventional fossil energy sources will not be able to supply this increasing energy demand owing to environmental con-strains. The smart grids introduce new concepts for the electrical power system, such as mi-cro and nanogris, in which the power generation is based on renewable resources like wind and solar power. The energy production in such systems depends on natural factors as solar irradiation and wind speed, what requires the employment of local energy storage systems, based normally on batteries, in order to ensure uninterrupted power supply to the local power system, or nanogrid. In this thesis, a study is conducted over a bidirectional dc-dc converter, which inter-faces the energy storage system and the main dc bus of a dc nanogrid. This power converter will control the power flow between the nanogrid and the battery banks, hence providing a regulated dc voltage on the nanogrid side. The dc nanogrid architecture is presented and the bidirectional dc-dc converter topologies revised, thus enabling the selection of the Dual Ac-tive Bridge structure as the interface converter. A set of modulation techniques were studied in order to decide which one is more suitable for employment on an experimental converter. A control method is proposed which provides means for ensuring a regulated voltage on the nanogrid main dc bus and concomitantly respects the battery bank charging restrictions. === Devido ao aumento da demanda de energia elétrica para atender as necessidades cres-centes da sociedade e suprir as deficiências na geração, existe a demanda de se aumentar a participação das fontes renováveis de energia na matriz de eletricidade dada as restrições am-bientais. Dessa forma, as redes inteligentes de energia introduzem novos conceitos para o sis-tema elétrico, tal como as microrredes e nanorredes, as quais possuem sua geração baseada em fontes renováveis como eólica e solar. A produção de energia por essas fontes depende de fatores naturais, como o sol e o vento, o que leva à necessidade de sistemas de armazenamen-to de energia em bancos de baterias para garantir o fornecimento ininterrupto à nanorrede. Nesse trabalho, um estudo acerca de um conversor bidirecional c.c.-c.c. para interface entre sistemas de armazenamento de energia e barramento c.c. da nanorrede é realizado com a finalidade de que se possa manter a tensão no barramento c.c. regulada através do controle do fluxo de potência entre o sistema de armazenamento e barramento. A estrutura da nanorrede é apresentada, o estudo das topologias de conversores bidirecionais c.c.-c.c. é realizado possibi-litando a utilização do conversor Dual-Active-Bridge como mecanismo de interface entre o barramento c.c. e o sistema de baterias. Os métodos de modulação para controle de potência são estudados para a seleção do método de modulação mais adequado para a implementação experimental do conversor. Uma técnica de controle é proposta para que se possa atender ao fluxo bidirecional de potência e o processo de carregamento de baterias.