Modelagem de conversor c.c./c.c. de alto ganho e alta eficiência baseado no boost com indutor acoplado e entrada intercalada para integração em módulos fotovoltaicos
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32609 |
Resumo: | Os sistemas fotovoltaicos estão em constante expansão nos últimos anos, tanto na modalidade centralizada (grandes usinas) como na modalidade distribuída (residencial e comercial). Um dos grandes desafios atuais é conseguir integrar conversores c.c./c.c. com alto ganho de tensão e baixo custo a módulos fotovoltaicos para serem comercializados como um único equipamento capaz de gerar energia com máxima eficiência em um nível de tensão c.c. utilizado pelos inversores monofásicos convencionais. Sendo assim, esta dissertação apresenta o estudo aprofundado sobre conversor c.c./c.c. de alto ganho baseado no conversor boost com indutor acoplado, entrada intercalada e saída flutuante, compreendendo seus princípio de funcionamento, etapas de operação, principais formas de onda; os valores das tensões sobre os semicondutores e o projeto dos elementos passivos. Dois modelos c.a. de pequenos sinais baseados no conceito de valores médios são elaborados para representar o seu comportamento dinâmico: um de oitava ordem que, devido à presença de correntes descontínuas nas indutâncias de dispersão, é obtido utilizando o modelo médio para modo de condução descontínua para computar o valor médio das oito equações de estado, obtidas para cinco etapas de operação distintas; e um de quarta ordem que, ao desprezar esses elementos parasitas, elimina, consequentemente, as correntes descontínuas, é desenvolvido no espaço de estado computando a média de quatro equações de estado, obtidas para três etapas de operação distintas. O controlador da tensão de entrada do conversor c.c./c.c. é projetado a partir das funções de transferência dos modelos de oitava e quarta ordem para emular o seguimento do ponto de máxima potência de módulos fotovoltaicos. Um protótipo de potência nominal de 300W é construído para avaliar o seu desempenho, a eficácia do sistema de controle e a viabilidade de se utilizar esta topologia de conversor integrada a módulos fotovoltaicos comerciais. |
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CARVALHO, Márcio Rodrigo Santos dehttp://lattes.cnpq.br/1676463827648291http://lattes.cnpq.br/3424760452548457LIMONGI, Leonardo RodriguesBRADASCHIA, Fabrício2019-09-11T18:58:28Z2019-09-11T18:58:28Z2018-07-30https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32609Os sistemas fotovoltaicos estão em constante expansão nos últimos anos, tanto na modalidade centralizada (grandes usinas) como na modalidade distribuída (residencial e comercial). Um dos grandes desafios atuais é conseguir integrar conversores c.c./c.c. com alto ganho de tensão e baixo custo a módulos fotovoltaicos para serem comercializados como um único equipamento capaz de gerar energia com máxima eficiência em um nível de tensão c.c. utilizado pelos inversores monofásicos convencionais. Sendo assim, esta dissertação apresenta o estudo aprofundado sobre conversor c.c./c.c. de alto ganho baseado no conversor boost com indutor acoplado, entrada intercalada e saída flutuante, compreendendo seus princípio de funcionamento, etapas de operação, principais formas de onda; os valores das tensões sobre os semicondutores e o projeto dos elementos passivos. 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Um protótipo de potência nominal de 300W é construído para avaliar o seu desempenho, a eficácia do sistema de controle e a viabilidade de se utilizar esta topologia de conversor integrada a módulos fotovoltaicos comerciais.FACEPEPhotovoltaic systems are in constant expansion in the last decades both as large-scale power stations and utility-scale residential distributed generation. One of the main challenges in recent years is developing module integrated converters capable of achieving high voltage gains with small cost. This integrated solution should be capable of execute the maximum power point tracking of the module with a constant output voltage at a level compatible with modern singlephase inverter. Then, this work presents a study on high voltage gain DC/DC converter based on boost with coupled-inductor, interleaved-input and floating-output, which includes its principle of operation, operation stages, main waveforms; the voltages on the semiconductors and capacitors, and the design of the passive elements. Two averaging models are development to represent their dynamic behaviour: an eighth order that, due to the presence of discontinuous currents in the dispersion inductance, is obtained by using the improved averaging method to compute the mean value of the eight state equations, obtained from five different operation stages; and a fourth order that, by neglecting these parasitic elements, eliminates, consequently, the discontinuous currents, is developed in the state space by computing the averaging of four state equations obtained from three different operation stages. The input voltage control of the DC/DC converter is designed from the transfer function of the eighth and fourth order models to emulate the tracking of the maximum power point of photovoltaic modules. A prototype with rated power of 300W is built to evaluate its performance, the effectiveness of the control system and the feasibility of using this converter topology integrated in photovoltaic modules.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia ElétricaAlto ganho de tensãoAnálise de pequenos sinaisConversor integrado a módulos fotovoltaicosModelagem de conversor c.c./c.c. de alto ganho e alta eficiência baseado no boost com indutor acoplado e entrada intercalada para integração em módulos fotovoltaicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Márcio Rodrigo Santos de Carvalho.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Márcio Rodrigo Santos de Carvalho.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1186https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32609/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20M%c3%a1rcio%20Rodrigo%20Santos%20de%20Carvalho.pdf.jpg17c35f34b0f7d604df18b789de02ae91MD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Márcio Rodrigo Santos de Carvalho.pdfDISSERTAÇÃO Márcio Rodrigo Santos de Carvalho.pdfapplication/pdf7014315https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32609/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20M%c3%a1rcio%20Rodrigo%20Santos%20de%20Carvalho.pdf1168b6f642ab9716fa9b2c9f50c84a3bMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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