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Título: Análise de algoritmos MPPT aplicados a sistemas fotovoltaicos com perturbações de irradiação
Título(s) alternativo(s): Analysis of MPPT algorithms applied to photovoltaic systems with irradiation disturbances
Autor(es): Borelli, Bruno
Orientador(es): Carati, Emerson Giovani
Palavras-chave: Sistemas de energia fotovoltaica
Fator de potência
Algoritmos
Análise numérica
Photovoltaic power systems
Electric power factor
Algorithms
Numerical analysis
Data do documento: 28-Jun-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: BORELLI, Bruno. Análise de algoritmos MPPT aplicados a sistemas fotovoltaicos com perturbações de irradiação. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023.
Resumo: Este trabalho traz uma análise de diferentes abordagens utilizadas no rastreamento do ponto de máxima potência (no inglês, Maximum Power Point Tracking - MPPT) em sistemas fotovoltaicos sujeitos a diferentes condições de sombreamento parcial (situação onde a curva P-V do arranjo apresenta mais de um ponto de máximo), com o objetivo de determinar, dentre as abordagens analisadas, quais possuem o melhor desempenho. Para tanto, são realizadas simulações computacionais no software Simulink para avaliar o desempenho dos seguintes algoritmos: Perturb and Observe (PO), Incremental Conductance (IC), Hill Climbing (HC), Particle Swarm Optimization (PSO) e Cuckoo Search (CS). Primeiramente são realizadas simulações com irradiância constante de 1000 W/m² e temperatura de 25ºC para avaliar se os algoritmos são capazes de rastrear o MPP em uma situação onde só há um ponto de máximo da curva P-V. Na sequência são realizadas simulações onde o arranjo está sujeito a três condições distintas de sombreamento parcial. Analisando os resultados, observa-se que todos os algoritmos foram capazes de rastrear o MPP sob irradiância constante, apesar de necessitarem de diferentes tempos para tanto. Contudo, sob sombreamento parcial, apenas os algoritmos PO e IC conseguiram rastrear o MPP nas três situações, sendo que as abordagens HC e CS apenas rastrearam o ponto de máxima potência em uma situação, e o PSO não foi capaz de rastrear o MPP em nenhuma das situações. Desta forma, conclui-se que o algoritmo perturb and observe obteve o melhor desempenho dentre os demais e possui uma estrutura simples, fato que contribui para que seja a abordagem mais utilizada nos sistemas inversores atuais.
Abstract: This work brings an analysis of different approaches used in tracking the maximum power point (MPPT) in photovoltaic systems subject to different conditions of partial shading (situation where the P-V curve of the array presents more than one maximum point), with the objective of determining, among the analyzed approaches, which ones have the best performance. Therefore, computational simulations are performed in Simulink software to evaluate the performance of the following algorithms: Perturb and Observe (PO), Incremental Conductance (IC), Hill Climbing (HC), Particle Swarm Optimization (PSO) and Cuckoo Search (CS). First, simulations are performed with a constant irradiance of 1000 W/m² and a temperature of 25ºC to assess whether the algorithms are capable of tracking the MPP in a situation where there is only one maximum point on the P-V curve. Next, simulations are carried out where the array is subject to three different conditions of partial shading. Analyzing the results, it is observed that all algorithms were able to track the MPP under constant irradiance, although they needed different times to do so. However, under partial shading, only the PO and IC algorithms were able to track the MPP in the three situations, with the HC and CS approaches only tracking the maximum power point in one situation, and the PSO was not able to track the MPP in any situation. In this way, it is concluded that the perturb and observe algorithm obtained the best performance among the others and has a simple structure, a fact that contributes to its being the most used approach in current inverter systems.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31990
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