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Sistema de controlo e armazenamento de energia em baterias
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Chibante, Rui Filipe Marques | |
| dc.contributor.author | Marques, Rui Jorge Soares | |
| dc.date.accessioned | 2024-09-10T15:32:13Z | |
| dc.date.available | 2024-09-10T15:32:13Z | |
| dc.date.issued | 2024-06-18 | |
| dc.description.abstract | O crescente interesse na procura de sistemas de produção de energia com origem renovável capazes de substituir os sistemas produtores com base em combustíveis fósseis provocam um crescimento na implementação de sistemas de armazenamento e, por sua vez, a instalação de conversores de energia. Estes conversores são responsáveis pela conversão de potência, quer a energia seja em corrente contínua quer seja em corrente alternada e ainda permitem um fluxo de energia bidirecional e não exclusivamente unidirecional. Com base no acima mencionado, a presente dissertação consiste na elaboração de um protótipo baseado num sistema de gestão de fluxo de energia bidirecional em que o principal constituinte do mesmo é um conversor DC-DC bidirecional baseado num conversor Buck-Boost, que permite o fluxo de energia entre duas fontes de energia. As fontes de energia utilizadas no sistema desenvolvido são uma fonte de alimentação convencional e uma bateria, que se caracteriza por ser um sistema de armazenamento capaz de alimentar uma carga inerente ao sistema desenvolvido quando pretendido pelo utilizador do sistema. Em modo Buck, a bateria é carregada pela fonte de tensão e no modo Boost a bateria é a única responsável por alimentar a carga resistiva existente. Relativamente ao controlo do sistema de gestão de energia implementado, este consiste num controlo preciso dos processos de carga e descarga da bateria através da utilização de um controlado em malha fechada, sendo o processo de carga denominado de CC-CV. Este processo é constituído por duas etapas, numa primeira fase a bateria é carregada através de uma corrente constante até ser atingido um valor de tensão igual ao valor de tensão definido previamente e após atingir este valor, a corrente irá decrescer e o processo de carga irá terminar quando a corrente de carga for praticamente nula. Durante a segunda etapa a tensão aplicada aos terminais da bateria será constante e igual à tensão pré-definida, que é utilizada como valor objetivo para transição da primeira para a segunda etapa. Em relação ao processo de descarga da bateria, este dá-se como finalizado quando a tensão aos terminais da bateria é igual ao valor mínimo indicado pelo fabricante, sendo que este está dependente do valor da corrente de descarga. O programa de controlo realizado, tendo com base um controlo PI foi realizado no software DAVE e através do programa desenvolvido foi possível realizar uma interface gráfica em que o utilizador tem a capacidade de definir a tensão de carregamento, qual o tipo de operação que pretende, ou seja, se pretende carregar ou descarregar a bateria e visualizar a tensão aos terminais da bateria e a corrente que a atravessa a mesma. Por fim, foram realizados testes práticos de carga e descarga da bateria de forma que estes fossem comparados com os apresentados pelo fabricante da bateria e, desta forma, garantir que o sistema de controlo de fluxo de energia opera de acordo com o inicialmente pretendido. Em termos temporais, a fase de carga demorou cerca de cinco horas, considerando uma corrente de carga de 0,25 A e a fase de descarga, aproximadamente, três horas e meia, tendo em consideração uma tensão de cut-off de 5,25 V. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The growing interest in the search for renewable energy production systems capable of replacing production systems based on fossil fuels leads to an increase in the implementation of storage systems and, in turn, the installation of energy converters. These converters are responsible for converting power, whether the energy is direct current or alternating current, and allow for a bidirectional and not exclusively unidirectional energy flow. Based on the, this dissertation consists of developing a prototype based on a bidirectional energy flow management system in which the main constituent is a bidirectional DC-DC converter based on a Buck-Boost converter, which allows the flow of energy between two energy sources. The energy sources used in the developed system are a conventional power supply and a battery, which is characterized by being a storage system capable of supplying a load inherent to the developed system when desired by the system user. In Buck mode, the battery is charged by the voltage source and in Boost mode the battery is solely responsible for supplying the existing resistive load. Regarding the control of the implemented energy management system, this consists of precise control of the battery charging and discharging processes using a closed-loop controller, the charging process being called CC-CV. This process consists of two stages, in the first stage the battery is charged using a constant current until a voltage value equal to the previously defined voltage value is reached and after reaching this value, the current will decrease, and the charging process will end when the charging current is practically zero. During the second stage, the voltage applied to the battery terminals will be constant and equal to the pre-defined voltage, which is used as the objective value for the transition from the first to the second stage. Regarding the battery discharge process, it is completed when the voltage at the battery terminals is equal to the minimum value indicated by the manufacturer, which is dependent on the value of the discharge current. The control program carried out, based on PI control, was carried out in the DAVE software and through the developed program it was possible to create a graphical interface in which the user has the ability to define the charging voltage, what type of operation he wants, that is, if you want to charge or discharge the battery and display the voltage at the battery terminals and the current that passes through it. Finally, practical battery charging and discharging tests were carried out so that they could be compared with those presented by the battery manufacturer and, in this way, ensure that the energy flow control system operates as initially intended. In temporal terms, the charging phase took approximately five hours, considering a charging current of 0.25 A and the discharging phase took approximately three and a half hours, considering a cut-off voltage of 5.25 V. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203691431 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/25978 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Bidirectional DC-DC Converters | pt_PT |
| dc.subject | Storage System | pt_PT |
| dc.subject | Control Algorithm | pt_PT |
| dc.subject | Energy Management | pt_PT |
| dc.subject | Armazenamento de energia | pt_PT |
| dc.subject | Baterias | pt_PT |
| dc.subject | Controlo PI | pt_PT |
| dc.subject | Conversor Buck-Boost | pt_PT |
| dc.subject | Conversores Dc-Dc bidirecionais | pt_PT |
| dc.subject | Processo de carga CC-CV | pt_PT |
| dc.title | Sistema de controlo e armazenamento de energia em baterias | pt_PT |
| dc.title.alternative | Battery energy conyrol and storage system | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Electrotécnica: Sistemas Eléctricos e Energia | pt_PT |