Modelagem e controle de conversor CC-CC bidirecional para gerenciamento de energia em supercapacitores

dc.contributor.advisor-co1SOARES, Thiago Mota
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0156338796116154
dc.contributor.advisor-co1ORCIDxxx
dc.contributor.advisor1TOSTES, Maria Emília de Lima
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4197618044519148
dc.contributor.advisor1ORCIDxxx
dc.contributor.memberBARRA JÚNIOR, Walter
dc.contributor.memberRODRIGUES, Carlos Eduardo Moreira
dc.contributor.memberFERREIRA NETO, João Aberides
dc.contributor.memberCARDOSO, Diego Lisboa
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0492699174212608
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0412741071063952
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5402777019025681
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0507944343674734
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-5971-3668
dc.creatorSOUSA, Jessica Cristina Araujo de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2859743775785551
dc.creator.ORCIDxxx
dc.date.accessioned2026-02-03T19:25:37Z
dc.date.available2026-02-03T19:25:37Z
dc.date.issued2025-03-21
dc.description.abstractThis dissertation consists of a study, mathematical modelling and design of a controller for an Interleaved Bidirectional High Voltage Gain DC-DC Converter for energy management in supercapacitors. The state of the art is addressed, highlighting the main studies on DC-DC converters and the application of storage systems to power generation systems. A study of supercapacitors is developed, covering their main characteristics, basics, classifications and modelling as a form of energy storage. The conventional topologies of unidirectional and bidirectional DC-DC power flow converters are addressed, highlighting their main operating characteristics. The operation of the bidirectional DC-DC converter with high voltage gain, operating in buck and boost modes, is analysed, describing the operating stages in each mode. The definition of the project parameters and the calculation of the components are presented. The modelling method is carried out in a space between the qualitative analysis and the operational stage. The aim is to obtain models that represent the mass of the component, the conversion dynamics and the two operating modes. To ensure the desired performance, PI control techniques and compensator design have been used to meet the established design criteria. The results were validated by computer simulations using PSIM software, considering a 1kW power flow with a voltage of 48V in the DC bus (buck mode) and 162V in its supercapacitor module (boost mode), operating at a switching frequency of 500 kHz. The performance of the controllers is analysed by charging and discharging the supercapacitor, evaluating the dynamic response and steady-state behaviour in the presence of system disturbances and transients.
dc.description.resumoEsta dissertação consiste em um estudo, modelagem matemática e projeto de controlador de um conversor CC-CC bidirecional intercalado com alto ganho de tensão para o gerenciamento de energia em supercapacitores. O estado da arte é abordado, evidenciando os principais estudos sobre conversores CC-CC e sistemas de armazenamento aplicado a sistemas de geração de energia. Um estudo sobre supercapacitores é desenvolvido, abordando as principais características, fundamentos, classificação e modelagem desta forma de armazenamento de energia. As topologias convencionais de conversores CC-CC de fluxo de potência unidirecional e bidirecional são abordadas, destacando suas principais características de operação. O funcionamento do conversor CC-CC bidirecional intercalado com alto ganho de tensão operando em modo Buck e Boost é analisado, descrevendo as etapas de operação em cada modo. A definição dos parâmetros de projeto e os cálculos dos componentes são apresentados. A modelagem matemática é realizada em espaço de estados através de uma análise qualitativa das etapas de operação, visando a obtenção dos modelos que representam o comportamento dinâmico do conversor operando nos dois modos de operação. Para garantir o desempenho desejado, técnicas de controle PI e projeto de compensadores foram empregados, visando atender os critérios de projeto estabelecidos. Os resultados foram validados através de simulações computacionais no software PSIM, considerando um fluxo de potência de 1 kW, com tensão em 48 V no barramento CC (modo Buck) e 162 V no módulo de supercapacitores (modo Boost), operando a uma frequência de comutação de 500 kHz. O desempenho dos controladores é analisado para carga e descarga do supercapacitor, avaliando a resposta dinâmica e em regime permanente diante de perturbações e distúrbios no sistema.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.citationSOUSA, Jessica Cristina Araujo de. Modelagem e controle de conversor CC-CC bidirecional para gerenciamento de energia em supercapacitores. Orientadora: Maria Emília de Lima Tostes. 2025. 119 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17941. Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17941
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source.uriDisponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectConversores CC-CC bidirecional com alto ganho de tensão
dc.subjectSupercapacitores
dc.subjectGerenciamento de energia
dc.subjectControle PI
dc.subjectBidirectional DC-DC converter with high-voltage-gain
dc.subjectSupercapacitors
dc.subjectEnergy management
dc.subjectModeling
dc.subjectPI control
dc.subject.areadeconcentracaoSISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaSISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
dc.titleModelagem e controle de conversor CC-CC bidirecional para gerenciamento de energia em supercapacitores
dc.typeDissertaçãopt_BR

Arquivo(s)

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertacao_ModelagemControleConversor.pdf
Tamanho:
3.29 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.85 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: