Scientific area: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de uma Nova Topologia de Carregador de Baterias para um Veículo Elétrico para Operação no Contexto de Smart Grids
Submited 2018-01-25
Student: Rafael Filipe Sousa Leite       Number: a73417       Email: a73417@alunos.uminho.pt
Start date: 02/10/2017   

Supervisor:
Name: Vitor Duarte Fernandes Monteiro
Email: vmonteiro@dei.uminho.pt   

Description:

Cada vez mais, as advertências e a realidade das alterações climáticas têm sido alvo de uma preocupação de âmbito mundial. Neste sentido, exige-se uma mudança no paradigma do setor de transportes e do setor de energia, capaz de garantir as exigências do consumo elétrico aliado a um futuro sustentável. A entrada da mobilidade elétrica na alteração do paradigma, em ambos os setores referidos, aparenta ser uma potencial estratégia capaz de reduzir o nível de poluição, a dependência dos combustíveis fósseis e, consequentemente, dos interesses geopolíticos petrolíferos, melhorar a gestão da rede elétrica e alterar o modelo de negócio da rede elétrica beneficiando o consumidor.

A nível nacional, o governo Português propôs para as Grandes Opções do Plano de 2018 a obrigatoriedade de as novas habitações e/ou garagens terem um ponto de carregamento para um veículo elétrico (VE) a partir de 2019. Assim, com o previsível crescimento e investimento, surge a oportunidade de desenvolver sistemas inovadores de eletrónica de potência para o VE que o enquadrem, não apenas como uma carga adicional para a rede elétrica, mas como uma mais valia capaz de operar dinamicamente de acordo com os requisitos da rede elétrica. Em concreto, no âmbito desta dissertação é proposta uma nova topologia de conversor de eletrónica de potência para o sistema de carregamento bidirecional do VE no contexto de smart grids. Assim sendo, desde logo, é uma grande motivação o desenvolvimento de uma nova topologia de um conversor, aliado a novos modos de operação para o VE, e com a capacidade de contribuir para à dinamização da I&D aplicada à mobilidade elétrica.

 

A motivação primordial para a escolha desta dissertação foi com certeza, a combinação dos interesses pessoais desde a nascença pelo setor automóvel e pela área da eletrónica de potência. Por último, e não o menos significativo, é o facto de o tema desta dissertação estar incorporado no âmbito do projeto POCI‑01‑0145‑FEDER‑016434 Enhancing Smart GRIDs for Sustainability com financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia.


Objectives:

O objetivo em destaque desta dissertação visa o desenvolvimento de uma nova topologia de carregador on‑board de baterias bidirecional para um VE, considerando operação no contexto de smart grids. Além disso, é também objetivo desta dissertação satisfazer os regulamentos da qualidade de energia elétrica, nomeadamente, a operação com corrente sinusoidal e com fator de potência unitário nos modos de operação: grid‑to‑vehicle (G2V), vehicle‑to‑grid (V2G), vehicle‑for‑grid (V4G) e vehicle‑to‑home (V2H). É importante ressalvar que esta dissertação assenta na continuação dos diversos projetos de mobilidade elétrica do Grupo de Eletrónica de Potência e Energia (GEPE) da Universidade do Minho, contribuindo com modos de operação atualizados, bem como uma nova topologia de conversor de eletrónica de potência como o título refere. Para atingir estes objetivos, esta dissertação envolverá as seguintes tarefas:

 

  • Investigação e análise dos sistemas de carregamento das baterias num VE, apresentando uma análise mais detalhada dos modos de operação, dos tipos de elementos armazenadores de energia presentes nos VEs, dos conversores monofásicos empregues no mercado automóvel, e das teorias de controlo derivadas;
  • Realização de simulações computacionais da nova topologia de conversor com as respetivas teorias de controlo que validarão os modelos implementados, bem como permitirão analisar o comportamento do sistema elétrico, oferecendo, assim, uma maior fiabilidade dos resultados obtidos;
  • Estudo, dimensionamento e teste de validação do hardware e software usado para o desenvolvimento do protótipo proposto;
  • Desenvolvimento e validação experimental do protótipo com a nova topologia de conversor de eletrónica de potência, juntamente com o sistema de controlo digital. 

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