Estratégia de controle de inversor multiníveis para sistema fotovoltaico conectado à rede com rastreamento de potência em sombreamento parcial

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mateus, Tiago Henrique de Abreu, 1984-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639691
Resumo: Orientadores: José Antenor Pomilio, João Onofre Pereira Pinto
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spelling Estratégia de controle de inversor multiníveis para sistema fotovoltaico conectado à rede com rastreamento de potência em sombreamento parcialMultilevel inverter control strategy for grid-tied photovoltaic system with power tracking under partial shading conditionsInversores elétricosGeração de energia fotovoltaicaElectric invertersPhotovoltaic power generationOrientadores: José Antenor Pomilio, João Onofre Pereira PintoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho propõe uma estratégia para reduzir os efeitos do sombreamento parcial em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica. Para atingir esse objetivo, foi selecionado um inversor multiníveis ponte-H em cascata de sete níveis operando como fonte de tensão. O balanço de energia foi obtido através da modulação de largura de pulso por deslocamento de fase, o que permitiu o rastreamento de energia individual de cada nível. Dentre as características deste projeto, se destaca o uso de um controlador droop como responsável pelo sincronismo, conexão e transferência de potência. Observou-se que existe uma relação entre as tensões dos arranjos fotovoltaicos e a capacidade de transmissão de energia, uma vez que a tensão de cada nível deve ser somada para se obter a tensão total de saída. Agregado a essa restrição, verificou-se também o desafio de controlar o fluxo de potência através da planta numa topologia de único estágio de conversão de energia e ainda manter o nível de tensão de saída do conversor mediante bruscas oscilações de irradiância. Para tanto, foi proposto controlar a transferência de potência a partir do monitoramento da tensão de saída. Neste trabalho, são apresentados tanto os resultados de simulação para uma planta virtual quanto os resultados experimentais com uma planta fotovoltaica real. Optou-se por avaliar o sistema para condições de operação mais severas que as comumente apresentadas na literatura. Sendo assim, o desempenho do sistema de controle foi avaliado mediante cenários com ampla variação de sombreamento parcial, sombreamento total e variação da irradiância. Os resultados foram satisfatórios e abrem oportunidades para futuras pesquisas no sentido de melhorar a sintonia dos controladores ou se valer de técnicas não-lineares ou meta-heurísticas para auxiliar o desempenho dos mesmosAbstract: This work proposes a strategy to reduce the effects of partial shading in grid-connected photovoltaic systems. To achieve this goal, it was used a seven levels cascaded H-bridge multilevel inverter operating as a voltage source. The energy balance among levels were reached by the phase-shifted pulse width modulation, which allowed the power tracking of each photovoltaic array individually. Among the features of this project, it stands out the droop controller based synchronism, grid-connection, and power transfer control. It was noticed that there is a relationship between the photovoltaic arrays voltages and the power transfer capacity, since the voltage of each level must be added to get the total output voltage. During the abrupt irradiance oscillations, there was the additional challenge of controlling the power flow across the single-stage topology while the inverter output voltage should be maintained. In order to deal with this difficulty, it was proposed to control the power transfer from the monitoring of the inverter output voltage. In this work, the simulation results for a virtual plant and the experimental results with a real photovoltaic plant are presented. It was decided to assess the system for operating conditions sterner than those commonly presented in the literature. Thus, the control system performance was evaluated covering a wide range of partial shading situations, some full shading conditions, and also harsh irradiation variations. The results were satisfactory and they open opportunities for future lines of research to improve the tuning of controllers or make use of non-linear or meta-heuristics techniques to help out their performanceDoutoradoEnergia ElétricaDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Pomilio, José Antenor, 1960-Pinto, João Onofre Pereira, 1966-Villalva, Marcelo GradellaOta, João Inácio YutakaGodoy, Ruben BarrosBusarello, Tiago Davi CuriUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMateus, Tiago Henrique de Abreu, 1984-20202020-07-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online ( 114 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639691MATEUS, Tiago Henrique de Abreu. Estratégia de controle de inversor multiníveis para sistema fotovoltaico conectado à rede com rastreamento de potência em sombreamento parcial . 2020. 1 recurso online ( 114 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639691. 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