FenixEdu™

Dissertação

{pt_PT=Sistema de Equilíbrio de Tensões em Sistemas de Armazenamento de Energia com Supercondensadores} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Esta dissertação têm como objetivo analisar e desenvolver um sistema de equilíbrio de tensões para operação de tecnologias de armazenamento de energia elétrica compostas por supercondensadores. Para isso, obtém-se um modelo elétrico de supercondensador. A precisão deste modelo é avaliada experimentalmente. Foi obtido um resultado simulado muito similar ao observado experimentalmente. Geralmente os supercondensadores suportam tensões muito reduzidas, entre 2 a 3 volts. Os sistemas de armazenamento com supercondensadores, usam dezenas ou centenas de supercondensadores ligados em série. Sendo carregados em série, as pequenas variações das suas propriedades (capacidade, correntes de fuga) levam ao desequilíbrio das tensões nos supercondensadores da série. Para resolver esta questão, desenvolve-se um sistema de gestão do processo de carga, ou seja, da tensão aos terminais dos supercondensadores da série tendo em conta custos, desempenho, tamanho e rendimento. Os sistemas de equilíbrio das tensões nos supercondensadores mais simples de implementar e de dimensionar são os sistemas de equilíbrio passivo. No entanto, estes sistemas, comprometem a energia útil a fornecer pelos supercondensadores. Por este motivo são estudados e analisados sistemas de equilíbrio ativo. Obtido um sistema de equilíbrio ativo satisfatório é desenvolvido o respetivo Protótipo, sendo um Conversor de Potência com a função de equilíbrio ativo das tensões nos supercondensadores. O protótipo permitiu validar os correspondentes modelos e simulações, sendo que, faltou apenas considerar o efeito pelicular., en=This dissertation aims to analyse and develop a voltage balancing system for the operation of storage technologies of storage of electrical energy in supercapacitors. For this, an electric supercapacitor model is analysed. The accuracy of this model is evaluated experimentally. The obtained simulated result was very similar to that observed experimentally. Generally supercapacitors withstand very low voltages, between 2 to 3 volts. Supercapacitor storage systems use dozens or hundreds of supercapacitors connected in series. Being connected in series, the smallest variations of its properties (capacity, leakage currents) lead to unbalance of the voltages in the supercapacitors of the series. In order to solve this issue, load management systems are developed, that is, the terminal voltage of the supercapacitors of the series taking into account costs, performance, size and efficiency. The simplest balance systems of the voltages in the supercapacitors to implemented and to design are the passive balance systems. However, these systems compromise the useful energy to be supplied by the supercapacitors. For this reason, active equilibrium systems are studied and analysed. Obtaining a satisfactory active balance system, the respective prototype is developed, being a Power Converter with active balance of the supercapacitors voltages. The prototype allowed to validate the corresponding models and simulations, and the only electromagnetic effect left to consider was the skin effect.}
Keywords: {pt=supercondensador, modelo dinâmico, equilíbrio ativo, protótipo., en=supercapacitors, dynamic model, active balance system, prototype.}

Discussão: junho 24, 2019, 9:30