Inversor fonte Z trifásico de três estados para sistemas fotovoltaicos sem transformador
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29584 |
Resumo: | No Brasil, como em outras partes do mundo, têm-se incentivado fortemente a geração de energia elétrica através de das fontes alternativas como eólica e solar fotovoltaica. A primeira possui tecnologia comercialmente difundida e empregada em grandes parques, inclusive em nosso país. A segunda vem sendo empregada em grande escala nos últimos anos, em decorrência, principalmente, da diminuição do custo do painel fotovoltaico. Nesse caso, seu grande diferencial é a facilidade de aplicação em micro e minigeration, principalmente nos telhados das construções. Esse tipo de geração tem, como característica básica, a grande variação de potência disponível em intervalos relativamente pequenos, devido à variação da irradiância solar. Considerando essa grande sazonalidade, os pequenos blocos de potência da minigeração e a baixa eficiência dos painéis fotovoltaicos, há uma constante busca por tecnologias que possibilitem o uso mais eficiente dessa fonte. Nesse contexto, esse trabalho apresenta duas novas topologias de inversor fonte Z trifásico com três estados a serem empregadas, inicialmente, em sistemas fotovoltaicos sem transformador. As topologias propostas são baseadas na família de inversores monofásicos de três chaves com três estados que apresenta como vantagens: o bom rendimento, a inversão e elevação de tensão em um único estágio e a baixa corrente de fuga para sistemas fotovoltaicos sem transformador. É realizada uma análise desta família de inversores, escolhendo-se uma das topologias como base para uma derivação trifásicas, considerando os níveis de estresse nas chaves e expectativas de rendimento. Duas modelagens dinâmicas, de grandes e pequenos sinais, são construídas para a topologia selecionada, servindo de alicerce na definição dos valores dos componentes e controle. A primeira topologia trifásica é deduzida a partir da associação de três inversores da topologia monofásica selecionada, caracterizando-se por possuir um total de nove chaves, e herdar, naturalmente, o controle obtido para topologia monofásica. A segunda topologia é alcançada através da eliminação de duas chaves da primeira topologia trifásica, resultando em uma nova topologia com sete chaves então. Através da análise comparativa das simulações, percebe-se que o controle utilizado no inversor de nove chaves é aplicável ao inversor de sete chaves, confirmando sua eficácia. Simulações para os inversores operando com uma carga resisitiva e conexão com à rede elétrica, além dos resultados experimentais com carga resistiva, são apresentados validando as topologias e controles propostos. |
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MELO NETO, Milton Tavares dehttp://lattes.cnpq.br/8928027335703454http://lattes.cnpq.br/4941009238623926CAVALCANTI, Marcelo CabralBRADASCHIA, Fabrício2019-03-07T22:43:33Z2019-03-07T22:43:33Z2017-08-31https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29584No Brasil, como em outras partes do mundo, têm-se incentivado fortemente a geração de energia elétrica através de das fontes alternativas como eólica e solar fotovoltaica. A primeira possui tecnologia comercialmente difundida e empregada em grandes parques, inclusive em nosso país. A segunda vem sendo empregada em grande escala nos últimos anos, em decorrência, principalmente, da diminuição do custo do painel fotovoltaico. Nesse caso, seu grande diferencial é a facilidade de aplicação em micro e minigeration, principalmente nos telhados das construções. Esse tipo de geração tem, como característica básica, a grande variação de potência disponível em intervalos relativamente pequenos, devido à variação da irradiância solar. Considerando essa grande sazonalidade, os pequenos blocos de potência da minigeração e a baixa eficiência dos painéis fotovoltaicos, há uma constante busca por tecnologias que possibilitem o uso mais eficiente dessa fonte. Nesse contexto, esse trabalho apresenta duas novas topologias de inversor fonte Z trifásico com três estados a serem empregadas, inicialmente, em sistemas fotovoltaicos sem transformador. As topologias propostas são baseadas na família de inversores monofásicos de três chaves com três estados que apresenta como vantagens: o bom rendimento, a inversão e elevação de tensão em um único estágio e a baixa corrente de fuga para sistemas fotovoltaicos sem transformador. É realizada uma análise desta família de inversores, escolhendo-se uma das topologias como base para uma derivação trifásicas, considerando os níveis de estresse nas chaves e expectativas de rendimento. Duas modelagens dinâmicas, de grandes e pequenos sinais, são construídas para a topologia selecionada, servindo de alicerce na definição dos valores dos componentes e controle. A primeira topologia trifásica é deduzida a partir da associação de três inversores da topologia monofásica selecionada, caracterizando-se por possuir um total de nove chaves, e herdar, naturalmente, o controle obtido para topologia monofásica. A segunda topologia é alcançada através da eliminação de duas chaves da primeira topologia trifásica, resultando em uma nova topologia com sete chaves então. Através da análise comparativa das simulações, percebe-se que o controle utilizado no inversor de nove chaves é aplicável ao inversor de sete chaves, confirmando sua eficácia. Simulações para os inversores operando com uma carga resisitiva e conexão com à rede elétrica, além dos resultados experimentais com carga resistiva, são apresentados validando as topologias e controles propostos.In Brazil, as in other parts of the world, it strongly encourages generation of electricity through alternative power sources such as wind and solar photovoltaic. The first technology technology commercially diffused and used in large parks, including in our country. The second has been used at large-scale in recent years, mainly due to the decrease in the cost of the photovoltaic panel. In this case, its great differential is a facility of application in small power generation, mainly in the rooftops. This kind of generation has, as basic characteristic, a great variation of power available in relatively small intervals, due to the variation of solar irradiation. Since that is great, the small energy blocks of mining and the low efficiency of photovoltaic panels, there is a constant search for technologies that allow the most efficient use of this source. In this context, this work presents two new topologies of three-phase inverter with three states to be used, initially, in photovoltaic systems without transformer. The proposed topologies are based on the family of single-phase three-key inverters with three states that have the following advantages: good efficiency, single-stage voltage inversion and elevation, and low leakage current for transformerless photovoltaic systems. An analysis of this family of inverters is performed, choosing one of the topologies as the basis for a three-phase derivation, considering the levels of stress in the keys and efficiency expectations. Two dynamic modeling, of large and small signals, are built for the selected topology, serving as a foundation in the definition of component values and control. The first three-phase topology is deduced from the association of three inverters of the selected single-phase topology, characterized by having a total of nine switches, and inheriting, of course, the control obtained for single-phase topology. The second topology is achieved by eliminating two keys from the first three-phase topology, resulting in a new topology with seven keys then. Through the comparative analysis of the simulations, it is noticed that the control used in the inverter of nine keys is applicable to the inverter of seven keys, confirming its effectiveness. Simulations for the inverters operating with a resistive load and connection to the electric grid, besides the experimental results with resistive load, are presented validating the proposed topologies and controls.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 ElétricaConversão de energiaInversoresSistemas fotovoltaicosInversor fonte Z trifásico de três estados para sistemas fotovoltaicos sem transformadorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILTESE Milton Tavares de Melo Neto.pdf.jpgTESE Milton Tavares de Melo Neto.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1230https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29584/5/TESE%20Milton%20Tavares%20de%20Melo%20Neto.pdf.jpg0ba6de982b4ec9c73673a71a3af2bd79MD55ORIGINALTESE Milton Tavares de Melo Neto.pdfTESE Milton Tavares de Melo Neto.pdfapplication/pdf6409343https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29584/1/TESE%20Milton%20Tavares%20de%20Melo%20Neto.pdf6e62da3120a5f6a0979e875946b4eb6bMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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