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Revista Eletrônica de Potência (Brazilian Journal of Power Electronics)

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Issue: Volume 24 - Number 1
Publishing Date: março 2019
Editor-in-Chief: Marcello Mezaroba
Editor Affiliation: Universidade do Estado de Santa Catarina
Estudo da controlabilidade do conversor dual-active bridge em estruturas de conversores em cascata
Tadeu Vargas, Samuel Soares Queiroz, Guilherme Sebastião da Silva, Cassiano Rech
18-26
http://dx.doi.org/10.18618/REP.2019.1.0012
Portuguese Data

Palavras Chaves: Controlabilidade, Conversor Dual-Active Bridge, Conversores em Cascata, estabilidade

Resumo

Este trabalho avalia a controlabilidade do conversor Dual-Active Bridge (DAB), sob perturbações de carga, considerando que este conversor compõe um sistema com conversores em cascata. Mais especificamente, este artigo analisa o sistema de controle de um módulo de potência composto por um conversor CC-CC DAB conectado em série com um conversor CC-CA em ponte completa monofásico. A análise envolve o estudo da estabilidade através do critério das impedâncias para conversores em cascata e da controlabilidade do conversor DAB através da sua capacidade de transferência de potência sob a ocorrência de um afundamento de tensão do barramento CC, produzido por uma variação de carga na saída do módulo de potência (saída do conversor CC-CA). Um modelo equivalente em malha fechada do conversor DAB é apresentado, que representa o comportamento do afundamento de tensão CC para perturbações de carga com potência constante. Algumas restrições do projeto de controle são definidas para obter um sistema estável e controlável, e obter uma região de operação segura. Resultados experimentais são incluídos para validar a análise teórica proposta.

English Data

Title: Controllability study of dual-active bridge converter in cascaded converter structures

Keywords: Cascaded Converters, Controllability, Dual Active Bridge Converter, stability

Abstract

This paper evaluates the controllability of the Dual-Active Bridge (DAB) converter under load disturbances, considering that it composes a system with cascaded power converters. More specifically, this paper analyzes the control system of a power module composed of a dc-dc Dual-Active Bridge converter connected in series with a single-phase full-bridge dc-ac converter. The analysis involves the study of the stability through the impedance criterion of the cascaded converters and the controllability of the DAB converter through its power transfer capability under the occurrence of a dc bus voltage sag, produced by a sudden load change at the output of the power module (dc-ac converter output). An equivalent closed-loop DAB model is presented to represent the dc voltage sag behavior for constant power load disturbances. Some restrictions of the control design are defined to achieve a stable and controllable system and to obtain a safe operating region. Experimental results are included for validating the proposed theoretical analysis.

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