Conversores cc-cc aplicados ao barramento cc de veículos elétricos híbridos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, Augusto Magno da, 1996-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Conversores de corrente elétrica
Veículos elétricos
Veículos elétricos híbridos
Transição energética
Conversores de potência
Eletrônica de potência
Electric current converters
Electric vehicles
Hybrid electric vehicles
Energy transition
Power converters
Power electronics
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/31542
Resumo: Orientador: Tárcio André dos Santos Barros
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A primeira topologia, o Dual Active Bridge (DAB), é amplamente estudada na literatura e adotada como referência. A segunda, o Interleaved Bidirectional Converter (IBIC), é uma abordagem mais recente e com poucos estudos disponíveis. Inicialmente, foi realizada uma análise qualitativa para a seleção das topologias mais atrativas, seguida da implementação dos conversores escolhidos em ambiente de simulação no Simulink/MATLAB. Os dados gerados foram utilizados para o desenvolvimento da análise quantitativa comparativa, avaliando aspectos com a taxa de ondulação de corrente e tensão, tempo de resposta com sistema de controle, a resposta do sistema operando em potência nula, a análise de resposta em frequência. Além da comparação entre as topologias, uma das principais contribuições deste trabalho é o desenvolvimento inédito do modelo de pequenos sinais, além da sua utilização para o projeto e implementação do sistema de controle do conversor IBIC. A análise dos estudos de caso demonstrou que, o modelo matemático desenvolvido para o conversor IBIC apresentou mais de 96% de equivalência em relação às respostas simuladas, utilizando o cálculo de coeficiente de determinação R2 . A literatura indica como valor típico de 30 a 60° para margem de fase de um sistema de controle. Porém, neste trabalho, as malhas de controle projetadas com margens de fase superiores a 70°, inferem estabilidade aos conversores. Além disso, o sistema de controle implementado garante rejeição de perturbações e seguimento de referência eficaz para ambos os conversores. Os resultados numéricos e a análise das curvas de resposta indicam que o IBIC, apesar de ser uma topologia recente, apresentou desempenho comparável ao DAB. Sua estrutura conta com filtros intrínsecos, dispensando modificações para o cenário estudado. A estrutura possui alta taxa de conversão de tensão, alinhando-se à tendência atual dos barramentos de veículos elétricosAbstract: Electric and hybrid vehicles employ DC-DC converters for energy processing and interfacing within their DC buses, making them a relevant subject of study. This work presents a comparative analysis of two DC-DC converter topologies applied to DC bus formation in hybrid electric vehicles. The first topology, the Dual Active Bridge (DAB), is widely studied in the literature and adopted here as a reference. The second, the Interleaved Bidirectional Converter (IBIC), is a more recent approach with few available studies. Initially, a qualitative analysis was carried out to select the most attractive topologies, followed by the implementation of the selected converters in a simulation environment using Simulink/MATLAB. The generated data were used to develop a comparative quantitative analysis, evaluating aspects such as current and voltage ripple, response time under feedback control, system behavior under zero power transfer conditions, and frequency response analysis. In addition to the comparison between topologies, one of the main contributions of this work is the original development of a small-signal model for the IBIC converter, which is also used for the design and implementation of its control system. The case study analysis showed that the mathematical model developed for the IBIC converter achieved more than 96% equivalence with the simulated responses, based on the coefficient of determination (R2 ). While the literature typically suggests a phase margin of 30° to 60° for control systems, the control loops designed in this study with phase margins above 70° ensure the stability of the converters. Furthermore, the implemented control system provides effective disturbance rejection and reference tracking for both converters. The numerical results and response curve analysis indicate that, although the IBIC is a relatively new topology, it exhibited performance comparable to the DAB. Its structure includes intrinsic filtering characteristics, eliminating the need for modifications for the scenario studied. Moreover, the topology offers a high voltage conversion ratioAbertoMestradoMecatrônicaMestre em Engenharia MecânicaCAPES001[s.n.]Barros, Tárcio André dos Santos, 1987-Lunardi, Angelo dos SantosGuerreiro, Joel FilipeUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva, Augusto Magno da, 1996-20252025-02-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (118 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/31542SILVA, Augusto Magno da. Conversores cc-cc aplicados ao barramento cc de veículos elétricos híbridos. 2025. 1 recurso online (118 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: 20.500.12733/31542. Acesso em: 29 set. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1500997Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1500997Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-09-23T14:31:02Zoai::1500997Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2025-09-23T14:31:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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