Conversor de alimentação de alta precisão para um sistema emulador de células de bateria

BESSA, RUI TIAGO DIOGO

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Conversor de alimentação de alta precisão para um sistema emulador de células de bateria

2025-11-11Master thesis

datacite.subject.fos	Engenharia e Tecnologia
datacite.subject.sdg	09:Indústria, Inovação e Infraestruturas
dc.contributor.advisor	Silveira, Alexandre Miguel Marques da
dc.contributor.author	BESSA, RUI TIAGO DIOGO
dc.date.accessioned	2025-12-22T11:38:04Z
dc.date.available	2025-12-22T11:38:04Z
dc.date.issued	2025-11-11
dc.description.abstract	O aumento de variedade e produção de baterias implica o desenvolvimento de dispositivos capazes de simular as diferentes características de cada tipo de célula, permitindo a testagem dos componentes constituintes de um pacote de baterias. O teste destes componentes deve não só compreender as características normais de funcionamento, assim como características extremas, dificilmente emuladas com o ambiente normal de funcionamento. É então relevante o desenvolvimento de sistemas capazes de emular estas condições. O presente trabalho descreve a conceção e validação de um emulador de baterias, capaz de reproduzir com elevada fidelidade e precisão o comportamento elétrico de diferentes tecnologias de armazenamento de energia. A solução proposta baseia-se na implementação de um sistema parametrizável, capaz de simular as características dinâmicas e estáticas de uma bateria real, assegurando a replicação do seu perfil de tensão em função do estado de carga, corrente e condições de operação. Na sua implementação, foi projetado e desenvolvido um sistema de emulação composto por hardware de conversão e controlo, aliado a algoritmos otimizados de gestão e compensação de erro. Para facilitar a aplicação e o controlo deste sistema, foi implementada uma interface gráfica. Realiza-se a validação destas capacidades através de diferentes metodologias, fundamentadas na comparação da amostragem de várias grandezas, realizadas com o próprio sistema e por um multímetro de alta precisão, Keysight 34461A. A metodologia de validação também incluiu a caracterização experimental de células reais, cuja informação foi utilizada para ajustar os parâmetros do modelo e validar a resposta do emulador. Os resultados obtidos demonstram que o sistema desenvolvido apresenta elevada precisão na reprodução dos comportamentos de diferentes tipologias de baterias, quando na ausência de carga. Com a sua resposta dinâmica, garante erros satisfatórios na medição de corrente, que contrastam com o erro elevado na definição de tensão causado pela ausência de um estágio de filtragem e uma compensação da tensão aos terminais da carga. Assim, o emulador proposto revela-se uma ferramenta com potencial para testes laboratoriais de sistemas de conversão, gestão e integração de baterias, reduzindo custos e riscos associados à utilização de células reais.	por
dc.description.abstract	The increased variety and production of batteries requires the development of devices capable of simulating the different characteristics of each cell type, allowing the testing of the components within a battery pack. Assessing these components must encompass not only normal operating characteristics, but also extreme characteristics that are difficult to emulate in a normal operating environment. Therefore, the development of systems capable of emulating these conditions is crucial. This work describes the design and validation of a battery emulator capable of reproducing the electrical behavior of different energy storage technologies with high fidelity and accuracy. The proposed solution is based on the implementation of a parameterizable system capable of simulating the dynamic and static characteristics of a real battery, ensuring the replication of its voltage profile depending on the state of charge, current, and operating conditions. For its implementation, an emulation system was designed and developed, consisting of conversion and control hardware, combined with optimized error management and compensation algorithms. To facilitate the application and control of this system, a graphical interface was implemented. These capabilities are validated using different methodologies, based on the comparison of sampling of various quantities, performed with the system itself and a high-precision Keysight 34461A multimeter. The validation methodology also included the experimental characterization of real cells, whose information was used to adjust the model parameters and validate the emulator's response. The results demonstrate that the developed system presents high accuracy in reproducing the behavior of distinct types of batteries when unloaded. With its dynamic response, it ensures satisfactory errors in current measurements, which contrasts with the high error in voltage determination caused by the lack of a filtering stage and voltage compensation at the load terminals. Thus, the proposed emulator proves to be a potential tool for laboratory testing of battery conversion, management, and integration systems, reducing the costs and risks associated with using real cells.	eng
dc.identifier.tid	204067928
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.22/31323
dc.language.iso	por
dc.rights.uri	N/A
dc.subject	Batteries
dc.subject	battery emulator
dc.subject	extreme characteristics
dc.subject	fidelity
dc.subject	precision
dc.subject	control algorithms
dc.subject	sampling
dc.subject	real cell characterization
dc.subject	dynamic response
dc.subject	filtering stage
dc.subject	voltage release
dc.subject	Baterias
dc.subject	emulador de baterias
dc.subject	características extremas
dc.subject	fidelidade
dc.subject	precisão
dc.subject	algoritmos de controlo
dc.subject	amostragem
dc.subject	caracterização de células reais
dc.subject	resposta dinâmica
dc.subject	estágio de filtragem
dc.subject	compensação da tensão
dc.title	Conversor de alimentação de alta precisão para um sistema emulador de células de bateria	por
dc.title.alternative	Batterymirror: high precision power converter for a battery cell emulator system	eng
dc.type	master thesis
dspace.entity.type	Publication
thesis.degree.name	Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores