Desenvolvimento e análise de um sistema multifatorial fotovoltaico-filtro ativo de potência de estágio único submetido a sombreamento parcial e carga não linear

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Paulo Robson Melo
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45877
Resumo: Costa, P. R. M. Desenvolvimento e análise de um sistema multifatorial fotovoltaico - filtro ativo de potência de estágio único submetido a sombreamento parcial e carga não linear. 2019. 212 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2019.
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The PV- Shunt Active Filter (PV-SAF) combines the renewable energy generation and power conditioners benefits in microgeneration systems, is a system capable of injecting the PV power generated in the electrical grid and eliminating harmonics of current and reactive power of the local installation load. In the single-stage topology, the PV array is connected directly to the SAF DC bus, without the need for an intermediate DC-DC converter. In this work, a three- phase three-wire single-stage PV-SAF system is evaluated in partial shading conditions and in the presence of nonlinear loads in the local installation. For this, is proposed a Global Maximum Power Point Tracking (GMPPT) technique capable of tracking the point of maximum power quickly even in the presence of several power peaks in the power-voltage curve of the PV array. A permissible voltage range is designed for the converter DC bus, for GMPPT to be executed by varying the DC bus voltage while still ensuring the converter current controllability. A nighttime mode is also implemented for system operation only as an active filter with the fixed DC bus voltage when there is no PV generation. The instantaneous powers theory is used to calculate the converter reference currents, which shows reliable performances. The adaptive hysteresis band current controller is used to control the converter output current and generate the converter switching signals. The sizing of the PV array and the converter components used, as well as the design of the controllers used is also presented. The results obtained through a computer simulation in PSIM software and a laboratory-based experimental prototype show that the PV-SAF system with the adopted control strategies is capable of simultaneously injecting into the electric grid the maximum power available by the PV system, even in the case of partial shading, and compensating load current harmonics and reactive power.CAPESA geração distribuída fotovoltaica (FV) vem se popularizando cada vez mais. Semelhantemente, a quantidade de cargas eletrônicas tem aumentado juntamente com a necessidade de melhorar a qualidade de energia. O FV-Filtro Ativo Paralelo (FV-FAP) combina os benefícios da geração de fonte renovável com o condicionamento de energia para melhorar a qualidade de energia. Trata-se de um sistema capaz de injetar a potência FV gerada na rede elétrica, eliminar harmônicos de corrente e compensar potência reativa da carga local da instalação. No FV-FAP de topologia de estágio único, o arranjo de módulos FV é conectado diretamente ao barramento CC do Conversor Fonte de Tensão que compõe o FV-FAP, sem a necessidade de um conversor CC-CC intermediário. Neste trabalho, um Sistema FV-FAP de estágio único, trifásico e a três fios é desenvolvido e avaliado em condição de sombreamento parcial e na presença de cargas não-lineares na instalação local. Para isso, é proposta uma técnica de Rastreamento do Ponto de Máxima Potência Global (GMPPT – Global Maximum Power Point Tracking) capaz de rastrear o ponto de máxima potência em pouquíssimo tempo mesmo na presença de diversos picos de potência na curva Potência-Tensão do arranjo FV. É estabelecida uma faixa de tensão permissível ao barramento CC do conversor, de modo que o GMPPT seja executado variando a tensão do barramento CC e a controlabilidade de corrente do conversor ainda seja garantida. Um Modo Noturno é também implementado para a atuação do sistema apenas como filtro ativo com a tensão do barramento CC fixa quando não há geração FV. A teoria das potências instantâneas (Teoria p-q) é empregada para calcular as correntes de referência do conversor. Um controlador de corrente por histerese com banda adaptativa é usado para controlar a corrente de saída do conversor e gerar os comandos de chaveamento. Também é apresentado o dimensionamento do arranjo fotovoltaico e dos componentes do conversor utilizado, bem como o projeto dos controladores utilizados. Os resultados obtidos através de simulação computacional no software PSIM e de um protótipo experimental montado em laboratório mostram que o sistema FV-FAP com as estratégias de controle adotadas é capaz de, ao mesmo tempo, injetar na rede elétrica o máximo de potência disponibilizada pelo sistema FV mesmo na ocorrência de sombreamento parcial, além de compensar harmônicos de corrente e potência reativa da carga, melhorando os índices de qualidade de energia da instalação.Universidade Federal do CearáCastro, Marcus Rogério deCosta, Paulo Robson Melo2019-09-18T17:44:45Z2019-09-18T17:44:45Z2019-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCosta, P. R. 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