Carregadores de veículos elétricos bidirecionais conectados a redes de baixa tensão: modelagem, avaliação experimental e estudo de distorções supra-harmônicas

• Processo: 24/13330-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2027
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
• Pesquisador responsável: Augusto Matheus dos Santos Alonso
• Beneficiário: Augusto Matheus dos Santos Alonso
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Amilcar Flamarion Querubini Gonçalves ; Elisabetta Tedeschi ; Fernando Pinhabel Marafão ; Ricardo Quadros Machado ; Vilma Alves de Oliveira
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/06764-0 - Estudo e Implementação Computacional de um Conversor Bidirecional do Tipo-T NPC, BP.IC; 24/23012-9 - Modelagem e Controle de um Inversor T-NPC Aplicado a um Carregador de Veículo Elétrico Bidirecional, BP.MS
• Assunto(s): Eletrônica de potência Veículos elétricos Conversores elétricos Distorção harmônica total Qualidade da energia elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Carregador de veículo elétrico | conversores eletrônicos de potência | Distorção Harmônica | Qualidade da Energia | Supra-harmônicas | Eletrônica de potência

Resumo

Nas últimas décadas, uma forte transição à adoção de veículos elétricos (VEs) tem sido evidenciada, motivada principalmente por aspectos de sustentabilidade e impulsionando mudanças nos setores de distribuição de energia elétrica e transporte. Embora os VEs do tipo plug-in apresentem a característica atrativa de substituir combustíveis fósseis por eletricidade, a sua densa penetração em redes elétricas de baixa tensão acarreta no aumento da demanda de eletricidade, sendo que a qualidade da energia elétrica também é deteriorada pela densa interconexão de conversores eletrônicos de potência (CEPs). Atualmente, a provisão de fluxo de potência bidirecional proposta para algumas topologias de carregadores de VE tem proporcionado uma alternativa interessante para ajustar o balanço de energia elétrica. No entanto, a literatura técnica não apresenta uma discussão clara sobre a modelagem multiestágio de tais carregadores de VE, nem discute o projeto integrado dos controladores de potência bidirecionais empregados em seus CEPs. Além disso, estudos sobre redes de baixa tensão têm apontado recentemente um problema emergente de qualidade da energia causado por tais VEs, referindo-se à ocorrência de distorções supra-harmônicas (ou seja, aquelas entre 2 kHz - 150 kHz), as quais levam a interações indesejadas entre CEPs e à deterioração da qualidade da tensão. Este projeto propõe a realização de uma modelagem sistêmica dos CEPs adotados em um carregador bidirecional de VE, o qual se baseia na integração das topologias Vienna/Tipo-T NPC e Dual Active Bridge. Complementarmente, propõe-se também investigar o projeto de controle dos reguladores bidirecionais de potência destes CEPs. Outra proposta de pesquisa adicional deste projeto se remete à investigação de distorções de alta frequência causadas por carregadores de VE, avaliando as suas causas e consequências em uma rede de baixa tensão. Estudos teóricos e computacionais são esperados para o desenvolvimento do projeto, visando desenvolver e validar os modelos derivados para o carregador de EV alvo, verificando ainda a viabilidade dos controladores projetados para os CEPs. Os estudos relacionados às emissões/interações supra-harmônicas também serão realizados com base em simulações computacionais e de tempo real. Por fim, um protótipo experimental do carregador de VE proposto também será desenvolvido, em escala laboratorial, para fins de validações e estudos práticos. (AU)