dc.creator | Prado, Edemar de Oliveira | |
dc.date.accessioned | 2024-04-22T13:10:23Z | |
dc.date.available | 2024-04-22T13:10:23Z | |
dc.date.issued | 2024-03-02 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31807 | |
dc.description.abstract | This work presents topologies and designs for the integration of photovoltaic systems with
a double-conversion uninterruptible power supply (UPS). Based on the literature review,
two topologies are derived and selected for evaluation and design. Topology 1 connects
the photovoltaic system to the UPS DC bus without the use of interface converters, operating
with a variable DC bus voltage. For designing Topology 1, a method is developed to
select the suitable number of panels to be used in series, considering the panel model used,
and the environmental mission profile. Additionally, an energy management algorithm is
proposed to track the maximum power point of photovoltaic generation and ensure the
hold-up time, introducing the concept of dynamic hold-up time. An application is developed
for system design and return on investment evaluations, with the main metric being
the return on investment over the federal funds rate. Topology 2 employs non-isolated
DC-DC converters, boost, buck, or buck-boost, as interfaces between the photovoltaic
system and the DC bus, operating with a constant DC bus voltage. The topology designs
are evaluated considering component optimization techniques, with objectives of efficiency,
cost, and volume. The design of each converter covers a range of panels in series for
greater versatility. An application is developed for evaluating the return on investment
over the federal funds rate. Among the evaluated converters, the boost converter exhibited
a broader operating range compared to the buck and buck-boost converters, making it
preferable for use in the studied UPS. Using a string of panels, Topology 1 presented the
best return on investment. The return on investment over the federal funds rate with a
boost converter with 11 and 12 panels in series and with a buck converter across the entire
evaluated range is similar to the return on investment over the federal funds rate obtained
with Topology 1, resulting in returns on investment 60% higher than the federal funds
rate. The return on investment over the federal funds rate using a buck-boost converter
is on average 14.31% lower compared to Topology 1. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Eletrônica de potência | por |
dc.subject | Fonte ininterrupta de energia | por |
dc.subject | Hold-up time | eng |
dc.subject | Painéis fotovoltaicos | por |
dc.subject | Perfil de missão | por |
dc.subject | Power electronics | eng |
dc.subject | Uninterruptible power supply | eng |
dc.subject | Photovoltaic panels | eng |
dc.subject | Mission profile | eng |
dc.title | Fonte ininterrupta de energia de dupla conversão com integração de energia fotovoltaica | por |
dc.title.alternative | Double-conversion uninterruptible power supply with photovoltaic energy integration | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Este trabalho apresenta topologias e projetos para integração de sistemas fotovoltaicos
em uma fonte ininterrupta de energia (uninterruptible power supply, UPS) de dupla
conversão. Com base na revisão bibliográfica, duas topologias foram derivadas e selecionadas
para avaliação e projeto. A Topologia 1 conecta o sistema fotovoltaico ao barramento
CC da UPS sem utilização de conversores de interface, e opera com barramento CC variável.
Nos projetos para a Topologia 1, é desenvolvido um método para selecionar o número
adequado de painéis a serem utilizados em série, considerando o modelo de painel utilizado
e o perfil de missão de geração. Também é proposto um algoritmo de gerenciamento
de energia para rastrear o ponto de máxima potência da geração fotovoltaica e garantir
o hold-up time, introduzindo o conceito de hold-up time dinâmico. Um aplicativo foi desenvolvido
para projeto do sistema e para avaliações de retorno do investimento, tendo
como principal métrica o retorno do investimento sobre a taxa de juros federal (taxa
de atratividade). A Topologia 2 utiliza conversores CC-CC não isolados boost, buck ou
buck-boost, para interface entre o sistema fotovoltaico e o barramento CC, esta opera com
barramento CC constante. Os projetos são avaliados considerando técnicas de otimização
dos componentes, cujas funções objetivo são rendimento, custo e volume. O projeto de
cada conversor é realizado para abranger uma faixa de painéis em série, visando maior
versatilidade. Para avaliações de retorno do investimento, um aplicativo foi desenvolvido.
Dentre os conversores avaliados, o conversor boost apresentou maior faixa de operação
em relação aos conversores buck e buck-boost, sendo preferível para utilização na UPS em
estudo. Utilizando uma string de painéis, na operação com a Topologia 1 foi obtida a
melhor taxa de atratividade. A taxa de atratividade com conversor boost com 11 e 12
painéis em série e com conversor buck em toda a faixa avaliada, foram similares à taxa
de atratividade obtida com a Topologia 1, resultando em retornos do investimento 60%
maiores em relação à taxa de juros federal. A taxa de atratividade utilizando conversor
buck-boost foi em média 14,31 % menor em relação à Topologia 1. | por |
dc.contributor.advisor1 | Pinheiro, José Renes | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2333794966860226 | por |
dc.contributor.referee1 | Sartori, Hamiltom Confortin | |
dc.contributor.referee2 | Damm, Gilney | |
dc.contributor.referee4 | Venturini, William Alegranci | |
dc.contributor.referee5 | Jank, Henrique | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1774778404976935 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |