Modelagem e controle de conversores CC-CC das topologias Buck-Boost e Cúk
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2023-12-01
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Cabral, Leonardo
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A transição da matriz energética mundial, visando a sustentabilidade em diversos meios produtivos, fomenta o desenvolvimento de tecnologias aliadas à eficiência na geração de energia, em específico, a elétrica. Dentre as fontes que se utilizam de recursos naturais para a geração de eletricidade, a energia solar fotovoltaica tem como uma de suas dependências a radiação do Sol. À vista disso, realiza-se um estudo de modelagem e controle de conversores CC-CC, com fins de integração prática desse a um sistema solar fotovoltaico de recarga de baterias. A recarga de uma bateria em uma rede solar fotovoltaica requisita a presença de dispositivos eletrônicos capazes de controlar a potência fornecida à bateria. Esses dispositivos, denominados controladores de carga, embarcam tecnologias ligadas à área de controle e eletrônica de potência, a fim de controlar o fluxo de energia em um processo de recarga. Tal controle é necessário, pois o painel solar fotovoltaico, devido sua dependência para com fatores externos, não entrega uma potência constante à carga. Este trabalho apresenta a modelagem de duas topologias de conversores CC-CC, Buck-Boost e Cúk. A partir dela, um modelo médio é validado em relação ao modelo chaveado do conversor. Visto que a resultante da modelagem é não linear, o processo de linearização de equações diferenciais é empregado para se obter um modelo linear do processo. Modelo esse que descreve o comportamento físico de seu sistema. O projeto do controlador PID e de sua implementação digital também são apresentados. Por fim, o sistema de controle proposto será implementado em um sistema eletrônico microcontrolado. [resumo fornecido pelo autor]
Abstract
The transition of the world energy matrix, in view of the sustainability in several environmental production, promote the development of technologies jointly with efficiency in energy generation, specifically electricity. Among the sources that use natural resources to generate electricity, solar photovoltaic energy has as one of its dependencies the radiation of the Sun. Given this, a study is performed in the area of modeling CC-CC converters, with the intention of practical integration of this converter to a solar photovoltaic system for battery recharging. The recharge of a battery in a solar photovoltaic network demands the presence of electronic devices able to control the power transmitted to the battery. These devices, called charge controllers, have technologies linked to the area of control and power electronics for the purpose of controlling the flow of energy in a recharging process. Such control is necessary since the solar photovoltaic panel, due your dependence on external factors, does not give a constant power to the load. This work presents the modelling of two topologie of CC-CC converters, Buck-Boost and Cúk. From these topologies a medium model is validated using the model of the switched converter. Whereas the model´s result is not linear, the process of linearization of differential equations is employed for get a linear model of the process. This model that describes the physical behavior of your system. The PID controller design and its discretization are also presented. Finally, the proposed control system will be implemented in a microcontrolled electronic system. [resumo fornecido pelo autor]