Estudo e desenvolvimento de um protótipo do conversor D

Abstract

O conversor D é um conversor CC-CC com características de fonte de corrente em sua entrada pertencente a família dos conversores redutores-elevadores, ou seja, possui a capacidade de receber em seus terminais de entrada uma tensão e reduzir ou elevar esse valor em seus terminais de saída, de acordo com a necessidade. Esses conversores podem ser utilizados associados a sistemas fotovoltaicos com o intuito de ajustar a tensão fornecida pelo sistema para um barramento CC posterior. No caso de sistemas isolados esse barramento é constituído por baterias, e nesse cenário o conversor atua como controlador de carga realizando ajustes na tensão para melhor carregamento e aumento da vida útil das baterias. Autores, como Khateb et al, tem atribuído ao conversor D a capacidade de aumento da eficiência na conversão da energia gerada nos sistemas fotovoltaicos para armazenamento em baterias. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um protótipo do conversor D, com intenção de alimentar uma bateria, através de análise bibliográfica, realização dos estudos qualitativo e quantitativo, modelagem e simulação do conversor D, realização do projeto de uma placa de circuito impresso e sua confecção, com a posterior implementação do conversor na placa e realização de ensaios de laboratório. Os resultados obtidos com o protótipo foram comparados com os resultados esperados, de acordo com as análises previamente realizadas tanto por meio de estudos teóricos, quanto através de simulações digitais, os resultados obtidos foram positivos visto que o protótipo do conversor D possui o comportamento esperado e as premissas definidas no pré-projeto foram cumpridas. Por fim são apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

The D Converter is a DC-DC power converter with current source characteristics at its input, belonging to the buck-boost power converters family, which is, it has the ability to increase or decrease the voltage supplied to its input terminals, to provide the voltage required for the load connected to its output terminals. These converters can be used in combination with photovoltaic systems to fit voltage levels between the photovoltaic (PV) array and the DC bus bar. The D converter acts as a battery charger, in isolated photovoltaic systems, where the DC bus bar consists of batteries connected in series and/or in parallel. Some authors have credited the D converter with the capacity to increase global energy efficiency in photovoltaic systems. The aim of this work is the development of a laboratory prototype of the D converter, as a battery charger, to achieve this goal; the following initial steps were carried out bibliographic review, qualitative and quantitative studies, modelling and simulation of the D converter. To build a laboratory prototype, a design of a printed circuit board (PCB) and its manufacture have been made, including assembling all components on the PCB and manufacturing inductance coils, since these passive components are not available on the market. In addition, laboratory tests were carried out using the laboratory prototype of the D converter. The experimental results, which were obtained by performing laboratory tests on the prototype verified previous studies performed through both theoretical studies and numerical simulations. This leads to conclusions and suggestions for future works that are now presented in the sequence of this work.