Análise comparativa entre sistemas fotovoltaicos multifuncionais de único e duplo estágios de conversão de energia

• Autor(a) principal: Silveira, Rafaela Dizaró
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5176
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Geração distribuída de energia elétrica; Energia - Transferência; Energia elétrica; Distributed generation of electric power; Energy transfer; Electric power; Engenharia Elétrica

Este trabalho apresenta o estudo, implementação e análise comparativa envolvendo quatro topologias de sistemas fotovoltaicos multifuncionais (FV-M). Os sistemas FV-M, os quais incluem único e duplo estágios de conversão de energia, são conectados a sistemas elétricos trifásicos a quatro-fios. Os sistemas FV-M são projetados para desempenhar as seguintes funcionalidades: 1) rastreamento da máxima potência nos arranjos FV; 2) injeção de energia ativa na rede elétrica; 3) condicionamento ativo de potência incluindo compensação de reativos, desbalanços, bem como supressão de harmônicos das correntes das cargas. Portanto, além das funções básicas de sistemas FV convencionais, os FV-M abordados neste trabalho também contribuem para a melhoria dos indicadores de qualidade de energia elétrica. Quatro topologias de sistemas FV-M são estudadas neste trabalho, utilizando inversores monofásicos full-bridge (1-FB) para conexão à rede elétrica. A primeira, denominada SFVM-1E-C, envolve único estágio de conversão de energia. Ela é implementada utilizando três inversores 1-FB conectados a um barramento CC de tensão comum. A segunda, chamada SFVM-2E-C, é implementada incorporando um conversor CC-CC elevador (conversor boost) na topologia SFVM-1E-C. Já a terceira topologia, chamada SFVM-1E-I, também utiliza três inversores 1F-B para conexão com a rede, no entanto, cada um deles é conectado a um barramento CC de tensão independente. Por último, a topologia denominada SFVM-2E-I incorpora três conversores boost à topologia SFVM-1E-I. Todas as topologias empregam estratégias de controle independente, de forma que um sistema trifásico a quatro-fios possa ser tratado como três sistemas monofásicos, ou seja, a corrente de cada fase pode ser controlada individualmente. Para garantir a extração da máxima potência dos arranjos FV, a técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) Perturb and Observe (P&O) é implementada. Resultados de simulação e testes experimentais são apresentados para avaliar os desempenhos estáticos e dinâmicos das topologias de SFVM. Análises comparativas são realizadas para determinar as vantagens, limitações e aplicabilidade entre cada topologia estudada.