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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/10473
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Bidirectional EV Charging Station with Grid Stabilization and Power Quality Control |
Autor(es): | MATHEUS DE CARVALHO PELZL |
Primeiro orientador: | RUBEN BARROS GODOY |
Resumo: | Este estudo apresenta uma avaliação abrangente de uma estação de carregamento bidirecional para veículos elétricos (EV), projetada para operar em três modos distintos. O sistema proposto integra as funcionalidades padrão de carregamento de EV com capacidades de suporte à rede, oferecendo serviços auxiliares como compensação harmônica, correção do fator de potência e estabilização de tensão. No primeiro modo, a estação de carregamento funciona como um carregador convencional, fornecendo fluxo de potência bidirecional para o veículo, utilizado como referência para este trabalho. No segundo modo, opera como um Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP), reduzindo distorções harmônicas e equilibrando as correntes de carga, mitigando efetivamente problemas de qualidade de energia causados por cargas não lineares. O terceiro modo também incorpora controle de potência reativa para regular a tensão da rede. Em todos os modos, a bateria do veículo elétrico pode fornecer energia à rede para auxiliar durante períodos de pico de demanda ou desvios de frequência. Os resultados de simulação demonstram que o sistema proposto melhora significativamente os índices de qualidade de energia, reduzindo tanto a Distorção Harmônica Total (THD) quanto a Distorção de Demanda Total (TDD), além de manter um fator de potência elevado, próximo do unitário, sob condições variáveis de carga. Adicionalmente, a funcionalidade de regulação de tensão no Modo 3 mantém a tensão dentro dos limites operacionais. O desempenho do sistema foi validado por meio de simulações e testes em tempo real utilizando Opal-RT, confirmando sua eficácia em condições dinâmicas. Esses resultados indicam que a adaptação de estações de carregamento de EV com capacidades multifuncionais de controle pode transformá-las em ativos valiosos nos sistemas de energia modernos, apoiando a integração de fontes renováveis e melhorando a resiliência geral da rede. |
Abstract: | This study presents a comprehensive evaluation of a bidirectional electric vehicle (EV) charging station designed to operate in three distinct modes. The proposed system integrates standard EV charging capabilities with grid-support functionalities, providing ancillary services such as harmonic compensation, power factor correction, and voltage stabilization. In the first mode, the charging station functions as a conventional charger, delivering Bidirectional power flow to the vehicle, used as the baseline for this work. In the second mode, it operates as a Shunt Power Active Filter (SPAF), reducing harmonic distortions and balancing load currents, effectively mitigating power quality issues caused by nonlinear loads. The third mode also incorporates reactive power control to regulate grid voltage. In all three modes, The EV Battery could provide power to the grid to help during peak demand periods or frequency deviations. Simulation results demonstrate that the proposed system significantly enhances power quality metrics, reducing both Total Harmonic Distortion (THD) and Total Demand Distortion (TDD) while maintaining a high power factor close to unity across varying load conditions. Additionally, the voltage regulation functionality in Mode 3 effectively maintains voltage within operational limits. The system's performance was validated through simulations and real-time Opal-RT testing, which confirmed its effectiveness under dynamic conditions. These findings suggest that adjusting EV charging stations with such multifunctional control capabilities can transform them into valuable assets in modern energy systems, supporting the integration of renewables and improving overall grid resilience. |
País: | |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Restrito |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/10473 |
Data do documento: | 2024 |
Aparece nas coleções: | Engenharia Elétrica - Bacharelado (FAENG) |
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