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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7197| Título: | Modelagem e controle de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica monofásica utilizando um conversor cc-cc elevador-baixador |
| Autor(es): | Spier, Daniel Westerman |
| Orientador(es): | Silva, Sérgio Augusto Oliveira da |
| Palavras-chave: | Sistemas de energia fotovoltaica Conversores de corrente elétrica Modelos matemáticos Photovoltaic power systems Electric current converters Mathematical models |
| Data do documento: | 13-Set-2017 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | SPIER, Daniel Westerman. Modelagem e controle de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica monofásica utilizando um conversor CC-CC elevador-abaixador. 2017. 75 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2017. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta o estudo de um sistema fotovoltaico (PV) monofásico de dois estágios conectado à rede elétrica. O primeiro estágio é composto pelo conversor CC-CC Boost-Buck, o qual possui a atrativa característica de tanto a corrente de entrada quanto a de saída poderem ser controladas utilizando ciclos de trabalhos distintos para cada braço do conversor, definindo assim a estratégia de modulação proposta neste trabalho. Já o segundo estágio é composto por um conversor CC-CA conectado à rede elétrica, o qual é chaveado em baixa frequência, ou seja, com a mesma 3frequência da rede. A sequência de chaveamento do conversor CC-CC consiste em três estágios diferentes, tornando possível a obtenção das equações de pequenos sinais, do circuito equivalente de pequenos sinais, bem como suas funções de transferência. Inicialmente, a modelagem considera o conversor sendo alimentado por uma fonte de tensão ideal e alimentando uma carga puramente resistiva. Após a validação do modelo matemático, a fonte de tensão ideal é substituída por um arranjo PV e a carga é trocada por um inversor de tensão conectado à rede elétrica. Por seguinte, um novo modelo matemático e circuito equivalente de pequenos sinais, bem como as funções de transferência são obtidos e validados. A partir da modelagem do sistema PV, os controladores foram projetados de modo que as chaves de entrada controlem tanto a tensão do arranjo PV como a corrente de entrada do conversor. Já as chaves de saída controlam a tensão do capacitor do barramento CC bem como a corrente de saída do conversor de modo que esta apresente um formato senoidal e retificado, ou seja, com frequência igual ao dobro da frequência da rede elétrica. Por fim, resultados de simulação de um sistema PV de 3.5kW são apresentados, validando a estratégia de controle utilizada para diferentes níveis de irradiação solar. Além disso, os resultados mostram baixa taxa de distorção harmônica na corrente injetada na rede e fator de potência unitário. |
| Abstract: | This work presents a study of a single phase two-stage grid-tied photovoltaic (PV) system. The first stage is composed of a DC-DC Boost-Buck converter, whose attractive feature is that both input and output currents can be controlled through different duty cycles applied in each leg, which defines the proposed modulation strategy. The second stage consists of a DC-AC converter tied to the grid, whereby it is switched with the same frequency of the grid. The switching sequence is composed of three different states, which gives the basics to obtain the equivalent small-signal equations, the equivalent small-signal circuit and the transfer functions. The initial modelling considers an ideal input voltage source and a pure resistive load. After validating the mathematical model, the voltage source is replaced by a PV array and the load becomes a voltage source inverter tied to the grid. Thus, a new small-signal model, equivalent small-signal circuit and transfer functions are obtained and validated. Through the PV system mathematical model controllers are designed, in which the input switches control the PV array voltage and input current. The output ones control the DC-bus capacitor voltage and the output current in a fashion that the output current present a rectified sinusoidal waveform with twice the value of the grid frequency. Finally, simulation results of a 3.5kW PV system are presented, validating the control strategy applied for different solar irradiation conditions. Furthermore, the results also presented low harmonic distortion in the current injected to the grid and unit power factor. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7197 |
| Aparece nas coleções: | CP - Engenharia Elétrica |
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