Estudo de um conversor ressonante bidirecional isolado baseado na topologia LLC

The growing demand for electricity by society has led to the search for new forms of generation, requiring an increase in the share of renewable energy sources in the global energy matrix, given the environmental constraints. In this way, the smartgrids introduce concepts in the electrical system, such as microgrids and nanogrids, which have their generation based on renewable sources such as wind and solar. The production of energy from these sources is linked to natural factors such as solar irradiation and wind, which leads to the need of energy storage systems in battery banks to guarantee the supply to the nanorede with low or no dependence of the electricity distribution network. In this context, this work presents a study about a bidirectional DC-DC converter, for interfacing between a power storage system and a nanogrid DC bus. This converter has the purpose of controlling the power flow between these elements, either by charging the battery bank of 24V (forward mode) or by maintaining the voltage of 380V in the DC bus (backward mode). In front of several bidirectional topologies, a converter was chosen based on a resonant structure. These converters are characterized by processing power with soft switching on the electronic switches. Among the several resonant topologies, the LLC series-parallel resonant Half-bridge converter was chosen, adapting it to its bidirectional structure, leading to a little explored topology in the literature. The structure of the nanoread is presented and tests are performed to analyze the performance of the converter in forward and backward modes.A crescente demanda de energia elétrica pela sociedade tem feito com que se busque novas formas de geração, exigindo um aumento da participação das fontes renováveis de energia na matriz energética global, dadas as restrições ambientais. Desse forma, as redes inteligentes de energia introduzem conceitos no sistema elétrico, como microrredes e nanorredes, as quais possuem sua geração baseada em fontes renováveis como eólica e solar. A produção de energia por essas fontes está atrelada a fatores naturais como irradiação solar e vento, o que leva à necessidade de sistemas de armazenamento de energia em banco de baterias para garantir o fornecimento à nanorrede com baixa ou nenhuma dependência da rede elétrica de distribuição. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo acerca de um conversor bidirecional CC-CC, para interface entre sistema de armazenamento de energia e barramento CC de uma nanorrede. Este conversor possui a finalidade do controle de fluxo de potência entre estes elementos, seja carregando o banco de baterias de 24V (modo direto) ou mantendo a tensão de 380V no barramento CC (modo reverso). Diante de várias topologias bidirecionais, foi escolhido um conversor a base de uma estrutura ressonante. Estes conversores caracterizam-se por processar energia com comutação suave nos interruptores eletrônicos. Dentre as várias topologias ressonantes, o conversor Meia-Ponte ressonante LLC série-paralelo isolado foi escolhido, adaptando-o para sua estrutura bidirecional, levando a uma topologia pouco explorada na literatura. A estrutura da nanorrede é apresentada e testes são realizados para análise do desempenho do conversor nos modos direto e reverso