Desenvolvimento de um conversor Boost com correção de fator de potência para aplicações em carregadores de veículos elétricos leves

Abstract

A expansão dos veículos elétricos leves (LEVs) tem impulsionado a demanda por car- regadores compactos, eficientes e em conformidade com normas de qualidade de energia. Para atender a esses requisitos, torna-se necessário o emprego de técnicas de correção ativa do fator de potência (PFC), capazes de reduzir distorções harmô- nicas e melhorar a interação com a rede elétrica. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a validação experimental de um conversor boost PFC em modo de condução contínua, projetado para operar em 900 W a partir da rede monofásica de 220 V, utilizando o controlador analógico dedicado UCC28180. A me- todologia envolveu a revisão bibliográfica sobre topologias de conversores aplicados a carregadores de LEVs, o dimensionamento do circuito, a seleção de componentes e a implementação de um protótipo experimental. O protótipo foi submetido a ensaios de eficiência, fator de potência, distorção harmônica de corrente, estabilidade do barra- mento de tensão contínua, resposta a variações súbitas de carga, corrente de partida, aquecimento de componentes e emissão conduzida. Os resultados indicaram elevado fator de potência, baixa distorção harmônica, eficiência compatível com a faixa de po- tência considerada e desempenho estável em diferentes condições de operação, em conformidade com os limites estabelecidos pela IEC 61000-3-2.The growing adoption of light electric vehicles (LEVs) has increased the demand for chargers that combine compact size, high efficiency, and compliance with power qual- ity standards. Active power factor correction (PFC) techniques are essential to reduce harmonic distortion and enhance grid compatibility. This work presents the design and experimental validation of a continuous conduction mode (CCM) boost PFC converter, rated at 900 W and supplied from a single-phase 220 V grid, using the dedicated ana- log PFC controller IC UCC28180. The methodology included a review of converter topologies for LEV chargers, circuit design and component selection, followed by im- plementation of an experimental prototype. The prototype was evaluated in terms of efficiency, power factor, current harmonic distortion, DC bus voltage regulation, load transient response, inrush current, component thermal performance and conducted emissions. The results demonstrate high power factor, low harmonic distortion, effi- ciency suitable for the power rating, and stable operation under varying conditions, meeting the IEC 61000-3-2 limits.