Ensaio ao Conversor CA-CC em Modo VSI

Para o conversor CA-CC em modo VSI foi efetuado um ensaio, em que se utilizou em paralelo com o barramento CC uma fonte CC (40 V), tal como se pode observar no esquema de ligações presente na Figura 6.16. Neste ensaio a resistência de carga utilizada foi de 25 Ω.

Figura 6.16 – Esquema de ligações do circuito de potência utilizado para testar o funcionamento do conversor CA-CC em modo inversor off-grid.

No ensaio realizado, pretendia-se que o conversor fornecesse à carga uma tensão com valor eficaz de 25 V. Na Figura 6.17 encontram-se as formas de onda da tensão e da corrente do lado CA, bem como a tensão no barramento CC. Observa-se que o valor eficaz de vi é de aproximadamente 25 V e iL é 1 A, tal como pretendido.

i

v

v

v

v

Figura 6.17 - Tensão (vi ) e corrente (iL ) do lado CA e tensão no barramento CC (vCC ) em VSI.

De seguida efetuou-se um ensaio onde se pretendia que as baterias devolvessem parte da energia armazenada, para que pudesse ser utilizada pelo inversor para a fornecer à carga. Para tal foi utilizado o esquema de ligações que se encontra na Figura 6.18.

Figura 6.18 – Esquema de ligações potência utilizado para testar o funcionamento do conversor CA-CC em modo VSI, alimentado pelas baterias.

Infelizmente os resultados obtidos neste ensaio não foram satisfatórios. O ripple produzido pelo conversor CC-CC na tensão do barramento fazia com que a corrente de saída do inversor oscilasse bastante. Com isto o sistema ficava instável e a amplitude do ripple em vCC aumentava

rapidamente, o que por sua vez originava a uma tensão e corrente de saída do inversor bastante instáveis e com elevada distorção harmónica. Por sua vez também na corrente que as baterias forneciam existia um ripple elevado. A integridade do sistema de carregamento foi garantida

v

i

v

graças a uma proteção de sobre corrente por software implementada no DSC. Como o sistema ficava instável muito rapidamente não foi possível obter-se formas de onda deste ensaio.

Como foi apresentado anteriormente, o conversor CA-CC em modo VSI funcionou tal como se pretendida, quando no barramento CC se encontrava uma fonte de tensão CC. No caso do conversor CC-CC em modo boost, na fase inicial dos testes foi efetuado um ensaio em malha aberta com uma carga de 50 Ω e com duty-cycle de 50 %, cujos resultados se encontram disponíveis na Figura 6.19. A tensão de entrada era de 30 V e à saída obtêm-se 58 V. Foi ainda efetuado um ensaio em malha fechada, em que na entrada do conversor encontravam-se as baterias e à saída uma resistência de 50 Ω. Apesar de não existirem gráficos deste ensaio, os resultados foram os esperados, tendo o sistema de controlo conseguido manter uma tensão constante à sua saída com um ripple de ibat baixo.

Figura 6.19 – Ensaio em malha aberta do conversor CA-CC em modo boost.

Posto isto pode-se concluir que este comportamento se deveu aos parâmetros dos controladores PI, que conseguiam funcionar separadamente quando à entrada de cada conversor possuíam uma tensão constante, mas que funcionando em conjunto amplificavam a oscilação originando assim a instabilidade detetada.

6.7. Conclusões

Neste capítulo foram apresentados os resultados experimentais dos diversos ensaios efetuados ao Sistema de Carregamento Externo de Baterias de Veículos Elétricos com Interface a

v

Fonte de Energia Renovável. Durante os ensaios foram utilizadas duas baterias de ácido-chumbo ligadas em série, formando assim um banco de baterias de 24 V com 33 Ah.

Numa primeira fase procedeu-se ao ensaio do conversor CA-CC em modo retificador, com os resultados obtidos conclui-se que tanto o conversor como o sistema de controlo funcionam tal como pretendido e em conformidade com os resultados obtidos em simulação. De seguida foi realizado o ensaio do carregamento das baterias através da rede, utilizando o algoritmo de corrente constante. Novamente o conversor CA-CC cumpriu os requisitos, garantido uma tensão constante no barramento CC, enquanto consumia uma corrente sinusoidal e em fase com a tensão da rede.

Posteriormente foram apresentados os resultados do algoritmo de MPPT. Verificou-se que o controlador procura extrair a máxima potência, embora a seu comportamento possa ainda ser aperfeiçoado, melhorando os parâmetros do MPPT. Já no carregamento das baterias através de uma fonte de energia renovável, verificou-se que se consegue fornecer uma corrente constante às baterias.

Finalmente no ensaio do conversor CA-CC em modo VSI, quando alimentado por uma fonte de tensão CC, os resultados obtidos vão ao encontro do que se pretendia e ao que já tinha sido obtido nas simulações. A tensão de saída é aproximadamente igual ao valor de referência pretendido, enquanto a corrente de saída do conversor encontra-se desfasada 180º. Infelizmente não se conseguiu obter resultados satisfatórios no ensaio em que as baterias forneciam energia à carga. Apesar das tentativas de achar valores para os parâmetros dos controladores PI, no final não restou tempo para que este entrave tivesse sido ultrapassado.

Seria também interessante efetuar um ensaio de uma carga completa às baterias, mas devido aos atrasos no ensaio do VSI alimentado pelas baterias, tal não foi possível.

Capítulo 7