Uma das maiores dificuldades relacionadas com a utilização da eletricidade sempre foi a praticabilidade do seu armazenamento, embora existam tecnologias muito específicas como centrais hidroelétricas com sistema de bombagem e baterias eletroquímicas desde há um longo período de tempo, que permitem acumular energia [1]. São vários motivos para não considerar certos métodos no passado, desde os elevados custos de construção até à falta de potência suficiente para fins práticos em sistemas de energia. Porém, os avanços recentes neste ramo tecnológico estão a tornar a sua aplicação numa solução viável para sistemas de eletrónica de potência [2]. Adicionalmente, existe uma maior necessidade de melhorar a eficiência da rede elétrica faz com que estes sistemas se transformem num foco de atenção e se tornem alvo de estudos no sentido de avaliar corretamente os seus benefícios e os custos envolvidos na sua implementação. Alguns desses benefícios estão diretamente relacionados com o consumidor tal como a poupança na fatura de eletricidade. Outros mais indiretos, como a redução das perdas de potência ativa e aumento da fiabilidade, estão mais relacionados com a rede elétrica. O impacto cada vez maior causado pelo uso de fontes de energia renovável e o seu carácter intermitente também levou ao aumento do interesse nos sistemas de armazenamento.

A fatura da eletricidade de um consumidor consiste no pagamento da energia consumida e da potência contratada. Esta última corresponde ao valor máximo de potência requisitada à rede elétrica durante um período específico de tempo. As operações de load shifting oferecem aos consumidores uma forma de controlarem mais efetivamente o custo da sua fatura da eletricidade. Isto pode ser efetuado se os consumidores tiverem a capacidade de tirar vantagem dos custos relativamente baixos da eletricidade durante os períodos de vazio e injetar a sua própria energia proveniente de uma fonte de armazenamento durante períodos de cheio, durante os quais os preços da eletricidade são elevados. Com isto também será possível que o consumidor diminua a carga exigida à rede, limitando o pico de consumo de potência máxima, e possa obter deste modo uma redução na potência contratada.

Existe uma portanto uma preocupação por parte dos consumidores de energia elétrica em adotar medidas que lhes permitam reduzir o valor final da fatura da eletricidade através da suavização dos períodos de consumo máximo e mínimo de energia. Uma redução da carga requisitada ao fornecedor de eletricidade em períodos de maior consumo poderá representar uma poupança significativa para o cliente. Desta forma, é do maior interesse dos grandes consumidores possuírem sistemas bidirecionais que lhes permitam reduzir os picos de consumo nas horas de ponta através da injeção de energia adquirida e armazenada em períodos cuja tarifa definida é mais reduzida.

Tendo em conta esta necessidade e o fato de começarem a ser economicamente viáveis, o desenvolvimento e aperfeiçoamento de equipamentos e sistemas que sejam capazes de fazer a operação de load shifting, tal como o sistema que serve de tema a esta dissertação, é um assunto muito pertinente pois poderá possibilitar uma otimização dos consumos de recursos, sendo que esta tecnologia poderá ser implementada em diversos tipos de instalações.

O objetivo desta dissertação será, como o título indica, desenvolver o conversor CACC trifásico bidirecional que faz a interface entre a rede elétrica e um conversor CC-CC ao qual estará conectado um conjunto de baterias armazenadoras de energia elétrica. O desenvolvimento do conversor CA-CC compreende tarefas como a montagem do circuito de condicionamento de sinal, dos circuitos de drivers dos IGBTs e a programação do DSP (Digital Signal Processor). Ao longo desta dissertação serão relatadas as diferentes fases do projeto de forma detalhada, desde a pesquisa e introdução à temática dos sistemas de load shifting, o estudo das topologias de conversores a utilizar bem como os respectivos sistemas de controlo até à apresentação dos resultados obtidos. Pretende-se avaliar os resultados de load shifting através da integração no mesmo sistema do conversor CA-CC a ser desenvolvido nesta dissertação, com o conversor CC-CC bidirecional que serve de tema a uma dissertação distinta.