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Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA (41011015075P8)
RETIFICADOR PFC TOTEM-POLE CINCO NÍVEIS UNIDIRECIONAL APLICADO A CARREGADORES EMBARCADOS PARA VEÍCULOS ELÉTRICOS
UELITON VINICIO BATISTA
DISSERTAÇÃO
22/03/2024

Um notável aumento na comercialização de veículos elétricos tem sido observado nos últimos anos, em parte impulsionado por políticas públicas de redução de emissões poluentes. Porém, no Brasil o preço dos veículos elétricos novos ainda não é atrativo para uma substituição da frota a combustão para elétrica. Uma alternativa à aquisição de um veículo elétrico novo é a conversão de veículos a combustão em veículos elétricos. Essa conversão gera uma nova demanda por carregadores embarcados destinados a veículos convertidos, uma vez que os fabricantes de carregadores normalmente disponibilizam seus produtos apenas para as grandes montadoras. Os carregadores embarcados são frequentemente construídos com uma arquitetura de dois estágios (retificador de alto fator de potência mais conversor CC-CC) e desempenham um papel crucial no contexto da eletrificação automotiva. No entanto, métricas desafiadoras, como densidade de potência, potência específica e rendimento, apresentam-se como obstáculos significativos no projeto de carregadores de alto desempenho. Desta forma, este trabalho visa abordar o desenvolvimento de um retificador monofásico que, alinhado às expectativas do setor, seja empregado em carregadores embarcados para veículos elétricos. O retificador proposto é unidirecional, apresenta alto fator de potência e até cinco níveis de tensão, tendo por base uma topologia totem-pole e os conceitos de células de comutação de múltiplos estados. O trabalho aborda aspectos como operação, esquema de modulação, análise da corrente de entrada, tensão e corrente de saída, além de avaliação das perdas nos semicondutores. Por fim são apresentados e discutidos os resultados de simulação e práticos, bem como os detalhes de projeto do protótipo monofásico unidirecional de 6,6 kW.

Correção de fator de potência;Retificador PWM;Célula de comutação de múltiplos estados;On-board charger;Veículos elétricos
A notable increase in the commercialization of electric vehicles has been observed in recent years, partly driven by public policies aimed at reducing pollutant emissions. However, in Brazil, the price of new electric vehicles is still not attractive for a transition from combustion to electric fleets. An alternative to acquiring a new electric vehicle is the conversion of combustion vehicles into electric ones. This conversion generates a new demand for onboard chargers designed for converted vehicles, as charger manufacturers typically only provide their products to major automakers. Onboard chargers are often built with a two-stage architecture (high power factor rectifier plus DC-DC converter) and play a crucial role in the context of automotive electrification. However, challenging metrics such as power density, specific power, and efficiency pose significant obstacles in the design of high-performance chargers. Thus, this work aims to address the development of a single-phase rectifier that, aligned with industry expectations, can be employed in onboard chargers for electric vehicles. The proposed rectifier is unidirectional, exhibits a high power factor, and has up to five levels of voltage, based on a totem-pole topology and the concepts of multi-state switching cells. The work addresses aspects such as operation, modulation scheme, analysis of input current, voltage, and output current, as well as evaluation of losses in the semiconductors. Finally, simulation and practical results are presented and discussed, as well as the design details of the 6.6 kW unidirectional single-phase prototype.
Power factor correction;PWM rectifier;Multi-state switching cell;On-board charger;Electric vehicles
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PORTUGUES
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
O trabalho possui divulgação autorizada
document_assinado_assinado_assinado_assinado_assinado-FINAL.pdf

Contexto

Sistemas de Energia Elétrica
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA APLICADA A SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
-

Banca Examinadora

MARCIO SILVEIRA ORTMANN
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
TELLES BRUNELLI LAZZARIN Participante Externo
MARCIO SILVEIRA ORTMANN Docente - PERMANENTE
JOABEL MOIA Participante Externo
RICARDO LUIZ ALVES Docente - COLABORADOR

Vínculo

-
-
-
Não

Produções Intelectuais Associadas

Não existem produções associadas ao trabalho de conclusão.
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