Modelagem e projeto de controle de um conversor Vienna trifásico para aplicações em veículos elétricos - Oliveira, Bruno Fernandes de (2025)
O crescimento da mobilidade elétrica tem impulsionado a busca por soluções mais eficientes para o carregamento de baterias de veículos elétricos (VEs), nas quais os conversores CA-CC desempenham um papel fundamental ao realizar a conversão da energia da rede elétrica para o veículo. Neste contexto, esta dissertação apresenta o estudo, a modelagem e o projeto de controle de um retificador Vienna trifásico, amplamente utilizado em aplicações de correção do fator de potência (PFC) para carregadores de VEs. Inicialmente, é realizada uma revisão das principais topologias de conversores CA-CC aplicadas ao PFC, incluindo Boost PFC, Totem-Pole, Vienna e conversores bidirecionais, destacando suas vantagens e limitações. Em seguida, desenvolve-se a modelagem matemática do retificador Vienna, que serve como base para o projeto dos controladores responsáveis pela regulação da corrente de entrada, da tensão do barramento CC e da tensão do ponto médio do divisor capacitivo. Simulações computacionais em MATLAB/Simulink demonstram que o retificador Vienna opera adequadamente em regime permanente, garantindo a correção do fator de potência, o equilíbrio das tensões nos capacitores do barramento CC e a manutenção da tensão de saída conforme o projetado, além de responder adequadamente a variações de carga. É também evidenciado que a modelagem e o projeto dos controladores podem ser aplicados a sistemas veiculares modernos que utilizam barramentos de 800 V. Ademais, uma nova proposta de aplicação do conversor Vienna em carregadores de VEs é apresentada, mostrando que seus laços de controle podem ser ajustados para fornecer serviços ancilares à rede, como compensação de correntes de carga, operação com fator de potência constante e ajustável, e respostas Volt-VAr, cuja efetividade é comprovada por simulações adicionais. Por fim, são descritas as contribuições para a implementação de um protótipo experimental, e as conclusões e propostas de trabalhos futuros são discutidas.