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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/13908| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Análise e simulação de um conversor BUCK para Produção de H2 On-Board em Veículos Pesados |
| Autor(es): | MARCELA DAUZAKER DA SILVA |
| Primeiro orientador: | MOACYR AURELIANO GOMES DE BRITO |
| Resumo: | O setor de transportes é um dos principais contribuintes para as emissões globais de gases de efeito estufa, demandando soluções inovadoras para a descarbonização. Este trabalho análisa e valida a arquitetura de um sistema de produção de hidrogênio on-board em ônibus, utilizando a energia elétrica gerada pelo alternador veicular. O objetivo geral foi desenvolver e validar, por meio de simulações no software MATLAB/Simulink, o sistema de eletrônica de potência para alimentação de um eletrolisador a partir da energia do alternador. A metodologia envolveu a seleção do eletrolisador de Membrana de Troca de Prótons (PEM), justificada por sua rápida resposta dinâmica e adequação ao ambiente veicular. O projeto de Eletrônica de Potência concentrou-se no conversor Buck, escolhido por sua eficiência e capacidade de redução de tensão. A modelagem dinâmica do conversor, utilizando a técnica de Média no Espaço de Estados, permitiu a obtenção das funções de transferência, essenciais para o projeto do controlador Proporcional-Integral (PI). O controle foi sintonizado via malha de corrente, visando a regulação precisa da produção de H2. Os resultados da simulação em MATLAB/Simulink confirmaram a robustez do sistema, demonstrando a capacidade do conversor Buck controlado por PI de manter a corrente de saída estável e com baixo ripple, validando a viabilidade técnica da integração. Conclui-se que a Eletrônica de Potência é o elemento chave para viabilizar a produção local de hidrogênio verde, oferecendo uma solução prática e eficiente para a transição energética no transporte pesado. |
| Abstract: | The transportation sector is one of the main contributors to global greenhouse gas emissions, demanding innovative solutions for decarbonization. This work analyzes and validates the architecture of an on-board hydrogen production system for buses, using the electrical energy generated by the vehicle's alternator. The main objective was to develop and validate, through simulations in MATLAB/Simulink software, the power electronics system for supplying an electrolyzer from the alternator's energy. The methodology involved the selection of a Proton Exchange Membrane (PEM) electrolyzer, justified by its fast dynamic response and suitability for the vehicular environment. The Power Electronics design focused on the Buck converter, chosen for its efficiency and voltage reduction capability. The dynamic modeling of the converter, using the State-Space Averaging technique, enabled the derivation of the transfer functions, essential for the Proportional-Integral (PI) controller design. The control was tuned via the current loop, aiming for precise H₂ production regulation. The MATLAB/Simulink simulation results confirmed the system's robustness, demonstrating the ability of the PI controlled Buck converter to maintain a stable output current with low ripple, thus validating the technical feasibility of the integration. It is concluded that Power Electronics is the key element to enable on-site green hydrogen production, offering a practical and efficient solution for the energy transition in heavy-duty transport. |
| Palavras-chave: | Hidrogênio Verde Eletrônica de Potência Conversor Buck Eletrolisador PEM. |
| País: | |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/13908 |
| Data do documento: | 2025 |
| Aparece nas coleções: | Engenharia Elétrica - Bacharelado (FAENG) |
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