Controle do conversor Phase-Shift Full-Bridge aplicado à mobiliade elétrica

Abstract

A busca mundial pela redução de emissão de poluentes vem resultando em um movimento pela substituição de veículos movidos a combustão por veículos elétricos. Entretanto, para que essa substituição seja viável, é preciso superar alguns desafios. Uma das dificuldades encontradas para ampliação da mobilidade elétrica são os sistemas de recarga, que levam um tempo maior e são menos padronizados quando comparados aos de veículos a combustão. Uma alternativa para o problema do tempo de carga é o uso de estações de carregamento a corrente contínua que se conectam diretamente aos terminais das baterias e, assim, conseguem entregar uma maior potência visto que o volume e o peso da unidade de conversão deixam de ser um fator limitante. Para que essa estação possa atender a diversos tipos de baterias, é importante que ela opere numa ampla faixa de tensão. Dessa forma, neste trabalho se projeta o controle de um conversor estático CC-CC reconfigurável para ser aplicado em estações de carregamento de veículos elétricos, de forma que elas atendam veículos com baterias tanto de 400V quanto de 800V. Inicialmente, é apresentada a topologia do conversor Phase-Shift Full-Bridge reconfigurável (r-PSFB) em conjunto com seu modo de funcionamento. Como o modelo matemático desse conversor não existe na literatura, é feita, para as duas configurações, a modelagem das respostas de tensão e de corrente devido a uma variação na defasagem. Em seguida, a partir do modelo obtido, se projeta um esquema de controle digital adaptável, que, a depender da configuração do conversor e da etapa de carregamento, altera o controlador conectado ao sistema. É projetado então o sistema de controle de tensão e de corrente para cada configuração, de forma que o carregador atenda às normas da ABNT para estações de carregamento. Esse controle é testado e validado por meio de simulações no software Matlab/Simulink. No fim, se obtém resultados que mostram que a topologia utilizada, em conjunto com os controladores projetados, atende às demandas normativas tanto para baterias de 400V quanto para as de 800V.