Conversor Buck-Flyback para Carga e Equalização da Tensão em Bancos de Supercapacitores
DOI:
https://doi.org/10.18618/REP.2018.4.2806Keywords:
Equalização de Tensão, Sistema de Armazenamento de Energia, SupercapacitoresAbstract
A utilização de supercapacitores como elemento de acumulação de energia tem se tornado muito popular nos últimos anos. Todavia, na maioria das aplicações é necessária a associação de vários desses elementos em série, devido às baixas tensões nominais. Nessas condições de operação, as tensões em cada elemento do banco de supercapacitores podem apresentar desequilíbrio devido a variações paramétricas. Este artigo apresenta uma topologia de circuito de equalização da tensão dos supercapacitores integrado ao conversor Buck utilizado para carga do banco. O circuito proposto realiza a equalização da tensão do banco de forma não dissipativa e sem a necessidade de circuitos adicionais de controle. Um protótipo é implementado e os resultados experimentais obtidos mostraram que desequilíbrios de tensão de até 86% foram reduzidos para apenas 5,2% durante o processo de carga do banco, sem, no entanto, exceder o máximo valor nominal de tensão de cada supercapacitor.
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References
A. A. Ferreira, J. A. Pomilio, "Estado da Arte sobre Aplicação de Super capacitores em Eletrônica de Potência", Eletrônica de Potência, vol. 10, nº 2, pp. 25-32, Novembro 2005. https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.025032 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.025032
P. Kreczanik, P. Venet, A. Hijazi, G. Clerc, "Study of Supercapacitor Aging and Lifetime Estimation According to Voltage, Temperature, and RMS Current", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, nº 9, pp. 4895-4902, September 2014. https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2293695 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2293695
M. Uno, A. Akio, "Single-Switch Single-Transformer Cell Voltage Equalizer Based on Forward-Flyback Resonant Inverter and voltage Multiplier for Series-connected Energy Storage Cells", IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 63, nº 9, pp. 4232-4247, November 2014. https://doi.org/10.1109/TVT.2014.2312381 DOI: https://doi.org/10.1109/TVT.2014.2312381
S. R. Raman, X. D. Xue, K. W. E. Cheng, "Review of Charge Equalization Schemes for Li-ion Battery and Super-Capacitor Energy Storage Systems", in Proc. of ICAECC, pp. 1-6, 2014. https://doi.org/10.1109/ICAECC.2014.7002471 DOI: https://doi.org/10.1109/ICAECC.2014.7002471
C. Pascual, P. T. Krein, "Switched Capacitor System for Automatic Series Battery Equalization", in Proc. of IEEE APEC, pp. 848-854, 1997.
M. Uno, H. Toyota, "Supercapacitor-based Energy Storage System with Voltage Equalizers and Elective Taps", in Proc. of IEEE PESC, pp. 755-760, 2008. https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4592020 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4592020
S. Lambert, V. Holden, W. Li, X. He, "Overview of Supercapacitor Voltage Equalisation Circuits for an Electric Vehicle Charging Application", in Proc. Of IEEE VPPC, pp. 1-7, 2010. https://doi.org/10.1109/VPPC.2010.5729226 DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2010.5729226
N. H. Kuthut, "A Modular non dissipative Current Diverter for EV Battery Charge Equalization", in Proc. of IEEE APEC, vol. 2, pp. 686-690, 1998.
P. A. Cassani, S. S. Williamson, "Design, Testing, and Validation of a Simplified Control Scheme for a Novel Plug-In Hybrid Electric Vehicle Battery Cell Equalizer", IEEE Transactions on Industria lElectronics, vol. 57, nº 12, pp. 3956-3962, December2010. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2050750 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2050750
Yi-Hsun Hsieh, Tsorng-Juu Liang, S.-M. O. Chen, Wan-Yi Horng, Yi-Yuan Chung, "A Novel High-Efficiency Compact-Size Low-Cost Balancing Method for Series-Connected Battery Applications", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, nº 12, pp. 5927-5939, December 2013. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2246584 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2246584
H.-S. Park, C.-E. Kim, C.-H. Kim, G.-W. Moon, J.-H. Lee, "A Modularized Charge Equalizer for an HEV Lithium-Ion Battery String", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, nº 5, pp. 1464-1476, May 2009. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2012456 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2012456
C.-S. Lim, K.-J. Lee, N.-J. Ku, D.-S. Hyun, R.-Y. Kim, "A Modularized Equalization Method Based on Magnetizing Energy for a Series-Connected Lithium-Ion Battery String", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 29, nº 4, pp. 1791-1799, April 2014. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2270000 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2270000
Y. Qu, L. Zhu, L. Hu, B. Holliday, "Overview of Supercapacitor Cell Voltage Balancing Methods for an Electric Vehicle", IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, v.2, p.810-814, Aug 2013. https://doi.org/10.1109/ECCE-Asia.2013.6579196 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE-Asia.2013.6579196
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