Conversor CC-CC de dois estágios com baixo ripple e alto ganho, composto pelos conversores interleaved e dual active bridge

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como objetivo projetar um conversor CC-CC bidirecional com baixa ondulação de corrente na fonte. O conversor CC-CC é composto por dois estágios: no primeiro é implementado um conversor boost interleaved; no segundo, um conversor DAB, com alto ganho de tensão e isolamento galvânico. A principal vantagem desse conversor é proporcionar uma corrente com baixa ondulação na fonte, próxima de 0 A. Esse é o objetivo principal deste trabalho, tendo em vista que uma das aplicações desejadas é empregar o conversor proposto para reduzir a corrente de ripple na fonte, como no caso de células a combustível. Outra aplicação que este conversor visa é a recarga e descarga de baterias. A metodologia de desenvolvimento deste trabalho surgiu da necessidade de um conversor CC-CC com capacidade de 2 kW. Com base nisso, é apresentado o desenvolvimento dos componentes, a modelagem do conversor, a simulação do conversor no software PLECS, a modelagem do sistema, a implementação do protótipo em laboratório e a análise dos resultados. As abordagens adotadas para o conversor CC-CC, utilizando simulação e protótipo, confirmaram que a estratégia de redução do ripple na fonte e o alto ganho de tensão foram alcançados. É importante destacar que o ripple de corrente registrado em laboratório variou entre 2% e 3%. Assim, os resultados experimentais obtidos validam e dão suporte à proposta inicial deste trabalho

Abstract: This work aims to design a bidirectional DC-DC converter with low current ripple at the source. The DC-DC converter consists of two stages: in the first stage, an interleaved boost converter is implemented; in the second stage, a DAB converter with high voltage gain and galvanic isolation is implemented. The main advantage of this converter is that it provides a current with low ripple at the source, close to 0 A. This is the main objective of this work, considering that one of the desired applications is to use the proposed converter to reduce the ripple current at the source, as in the case of fuel cells. Another application that this converter aims at is battery recharging. The development methodology of this work arose from the need for a DC-DC converter with a capacity of 2 kW. Based on this, the development of the components, the modeling of the converter, the simulation of the converter in the PLECS software, the modeling of the system, the implementation of the prototype in the laboratory, and the analysis of the results are presented. The approaches adopted for the DC-DC converter, using simulation and prototype, confirmed that the strategy of reducing ripple at the source and high voltage gain were achieved. It is important to note that the current ripple recorded in the laboratory varied between 2% and 3%. Thus, the experimental results obtained validate and support the initial proposal of this work