Conversor de fator de potência verdadeiramente unitário como inversor central em geração fotovoltaica

• Autor(a) principal: Marcos Henrique da Silva Alves
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/35407
• topic: TUPF; Energia solar; Qualidade da energia; Conversores de potência; Engenharia elétrica; Energia solar; Geração de energia fotovoltaica; Inversores elétricos

A utilização massiva de conversores nos sistemas elétricos de potência, apresenta benefícios tão diversos quanto suas finalidades. Uma limitação comumente verificada, está associada a quantidade de harmônicos residuais que os conversores injetam na rede. A essa classe de conversores está ligada um largo nicho de aplicações, como transmissão de energia em corrente contínua, acionamentos elétricos, tração elétrica, fontes chaveadas e assim por diante. Embora muitas pesquisas sejam realizadas objetivando desenvolver conversores de alta potência para conexão à rede (no inglês, grid-tied), compostos por vários pequenos módulos de potência conectados a strings menores a fim de melhorar a extração de energia disponível nos módulos solares, inversores centrais ainda constituem a solução mais utilizada em plantas de energia solar, principalmente, devido ao seu baixo custo e complexidade, bem como alta confiabilidade quando há redundância de chaves. A maioria desses conversores usa fltros passivos no lado da rede, a fim de cumprir as restrições e requerimentos de qualidade da energia dos códigos de rede dos países e padrões internacionais recomendados. Em resumo, esses filtros contém uma combinação de indutores e capacitores que podem ser uma fonte de ressonâncias para o sistema, além de contribuir para muitos problemas para os quais eles foram instalados com o propósito de prevenir. Recentemente, um conversor de fator de potência verdadeiramente unitário (do inglês True Unity Power Factor - TUPF) foi proposto como alternativa às soluções tradicionais, que deveras apresentam limitações para sua utilização em massa. Nesse contexto, o conversor TUPF é proposto como uma solução grid-tied para altas potências que fornece correntes senoidais da perspectiva normativa, sem elementos capacitivos ou filtros passivos na conexão com a rede, chaveamento em baixas frequências, bem como a utilização de transformadores e topologia convencionais de conversores. Em se tratando de aplicação solar, o TUPF tem a vantagem de não necessitar de um conversor elevador (boost) para implementação do algoritmo MPPT. Isso se traduz em maior confiabilidade, pois é um estágio de processamento de energia a menos, levando à menor possibilidade de falha e maior eficiência. A principal contribuição deste trabalho refere-se a apresentação do conversor TUPF como um inversor central adequado para aplicações solares fotovoltaicas na situação onde a tensão DC e o índice de modulação precisam ser continuamente modificados de acordo com a referência de um algoritmo de rastreamento da máxima potência (MPPT, do inglês Maximum Power Point Tracking), o qual difere das aplicações apresentadas anteriormente, nas quais a referência de tensão DC é um valor constante constante. Por fim, é apresentado pela primeira vez, resultados de malha fechada em uma bancada de teste HIL, bem como a colocação em operação do primeiro protótipo do TUPF, realizando o aproveitamento da energia gerada pela usina solar fotovoltaica Tesla.