Study, Design and Development of an AC-DC Buck+Boost Converter Applied to Battery Chargers for Electric Vehicle

• Main Author: Francisco Josà Barbosa de Brito JÃnior
• Other Authors: Renà Pastor Torrico BascopÃ
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Cearà 2013
• Subjects: Carregador de baterias; VeÃculos ElÃtricos; Power Electronics; AC-DC Converter; Power Factor Correction; Battery Charger; Electric Vehicles; ENGENHARIA ELETRICA
• Online Access: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=11121

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior === This work presents a study and design of an electronic power converter topology for on-board application in a battery charger for plug-in electric vehicles. The proposed topology is based on AC-DC converter Buck+Boost, which one is very attractive for this application due to its buck and boost characteristics in a single-stage power processing. Furthermore, this topology presents reduced weight and volume, since there is no transformer and only few components are presented in its structure. A theoretical study is performed through of qualitative and quantitative analysis, besides it is investigated the switching process and losses in the converter components. It is also performed a design example of a battery charger with rated output power of 1 kW, input voltage 220 Vac RMS and output voltage of 162 Vdc, corresponding to 12 batteries connected in series. A prototype for the indicated specifications was constructed in laboratory and tested experimentally. The simulation and experimental results obtained are used to validate the theoretical analysis and design. For rated load, it was obtained an efficiency of 96.5% and a power factor of 0.992, thus showing the effectiveness of the proposed converter. === Este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de uma topologia de conversor eletrÃnico de potÃncia para a aplicaÃÃo embarcada em um carregador de baterias para veÃculos elÃtricos recarregÃveis atravÃs da rede elÃtrica. A topologia escolhida à baseada no conversor CA-CC Buck+Boost, onde a mesma torna-se bastante atrativa para este tipo de aplicaÃÃo por apresentar as caracterÃsticas elevadora e abaixadora de tensÃo em um Ãnico estÃgio de processamento de energia. AlÃm disso, esta topologia apresenta reduzido volume e peso, devido ao fato de nÃo apresentar transformador e possuir poucos componentes em sua estrutura. Um estudo teÃrico à realizado atravÃs das anÃlises qualitativa e quantitativa, alÃm das anÃlises do processo de comutaÃÃo e das perdas nos componentes do conversor. Neste trabalho à realizado um exemplo de projeto do carregador de baterias para aplicaÃÃo em veÃculos elÃtricos de 1 kW de potÃncia de saÃda, tensÃo de entrada eficaz de 220 Vca e tensÃo de saÃda de 162 Vcc, correspondente a 12 baterias conectadas em sÃrie. Um protÃtipo com as especificaÃÃes indicadas foi construÃdo e testado experimentalmente em laboratÃrio. Os resultados de simulaÃÃo e experimentais obtidos validaram a anÃlise teÃrica e o projeto realizado. Para carga nominal, foi obtido rendimento de 96,5% e fator de potÃncia de 0,992, comprovando assim o funcionamento da topologia utilizada.