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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-08092020-172112
Document
Author
Full name
Thales Augusto Fagundes
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Machado, Ricardo Quadros (President)
Freitas Filho, Walmir de
Suetake, Marcelo
Title in Portuguese
Metodologia para a equalização de dispositivos armazenadores de energia e gerenciamento de microrredes CC
Keywords in Portuguese
Armazenadores
Célula a combustível
Equalização
Estado de carga
Microrrede
Abstract in Portuguese
Com o advento de fontes de energias renováveis em substituição das formas de energia convencional, surgiram diversos métodos de gerenciamento através da eletrônica de potência com a garantia de uma maior confiabilidade na operação e uma maior eficiência dessas fontes que são intermitentes. Juntamente com as fontes alternativas, utiliza-se armazenadores para desempenhar algumas funções na operação, tais como: suprimento de energia durante a ausência de geração e compensação do transientes produzidos pela fonte de energia. Assim, esta dissertação de mestrado propõe uma topologia de microrrede CC com células a combustível e armazenadores para o gerenciamento de potência no elo CC e o balanceamento do estado de carga das baterias. Para que isso seja possível, o gerenciamento de carga é elaborado através da técnica Droop e a equalização é feita por dois métodos diferentes, Sigmóide e Fuzzy. Ressalta-se que todo o processo de operação não depende de link de comunicação entre as unidades geradora e de armazenamento. Em relação ao gerenciamento, é apresentada uma proposta para o suprimento dos transientes das baterias para evitar sobrecarregar a operação das células a combustível. Além disso, é estudado um método para acoplamento das fontes alternativas conectadas à seus respectivos conversores, para em seguida ser possível realizar a análise de estabilidade da microrrede pelo método indireto de Lyapunov. Finalmente, todo o processo de estudo do gerenciamento, equalização e análise de estabilidade é validado por meio de simulações e resultados em bancada experimental.
Title in English
Equalization method of energy storage devices and management system for DC microgrids
Keywords in English
Equalization
Fuel cell
Micro grid
State of charge
Storage devices
Abstract in English
Because of the advance of alternative sources and their intermittent characteristic some methods of management have emerged to improve the confiability and efficiency of dc micro grids. In addition, the use of storage devices in dc micro grids can guarantee the power flow under temporary electrical faults and compensate transients of the power sources. Therefore, this thesis evaluates a hybrid micro grid with a fuel cell and a set of storage devices for energy management and batteries equalization in real-time. For this purpose, the Droop control is the applyed technique to manage the power flow through the dc micro grid, while the proposed equalization techniques is performed using a Sigmoid or Fuzzy sets. It is emphasized that the entire process of operation is not dependent on communication links between the power units and the storage devices. Furthermore, there is a transient compensation process by the batteries to reduce the impact on fuel cell dynamics when occurs load manuever on the micro grid terminals. In addition, the proposed approach shows the methodology for coupling the alternative sources, storage devices, dc-dc converters and control structures. Thus, the stability of the dc micro grid using the energy management method is proved by the Lyapunovs Indirect Method. Finally, simulations and experimental results are presented to prove the effectiveness of the management and equalization methods for dc micro grids.
 
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Publishing Date
2021-06-18
 
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