Análise e projeto de conversores estáticos para sistemas fotovoltaicos parcialmente sombreados
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Data
2016-08-29Autor
Reiter, Renan Diego de Oliveira 
Primeiro orientador
Michels, Leandro
Primeiro coorientador
Hey, Hélio Leães
Primeiro membro da banca
Oliveira, Sérgio Vidal Garcia
Segundo membro da banca
Neves, Francisco de Assis dos Santos
Terceiro membro da banca
Santos, ísis Portolan dos
Quarto membro da banca
Martins, Mário Lúcio da Silva
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Este trabalho apresenta um estudo e análise de sistemas fotovoltaicos que apresentam redução
da produção de energia devido ao sombreamento parcial em módulos fotovoltaicos. Para
mitigar este problema, é proposta uma nova arquitetura de sistemas fotovoltaicos denominada
arquitetura híbrida. Nessa arquitetura, o sistema é separado em um arranjo de módulos que
podem ser parcialmente ou totalmente sombreados e outro com módulos não-sombreados. Os
módulos do arranjo passíveis de sombreamento são conectados em paralelo entre si para se
maximizar sua produção de energia, enquanto que os módulos não-sombreados são arranjados
em série. Um conversor CC-CC é empregado junto ao arranjo dos módulos passíveis de
sombreamento para extração da máxima potência desse arranjo, para compatibilizar a tensão
de operação dos dois arranjos, e para garantir que durante a operação conjunta, o arranjo que
nunca é sombreado opere no ponto de máxima potência. Adicionalmente, obtém-se a
modelagem de pequenos sinais do conversor CC-CC através da modelagem generalizada,
com a inclusão da dinâmica de um arranjo fotovoltaico através de um modelo equivalente
aproximado por uma fonte de tensão em série com uma resistência, e linearizado para
diversos pontos da curva do painel. Como proposta de sistema de controle desse conversor,
utiliza-se um controlador baseado no princípio do modelo interno, como o ressonante, cujo
objetivo é, além de eliminar a ondulação em baixa frequência presente na entrada dos painéis
para reduzir as perdas do algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência, também
possibilitar a redução da capacitância do barramento CC de inversores de duplo estágio.
Sistemas fotovoltaicos sombreados apresentam maior complexidade para se prever a
produção de energia. Isso ocorre pois existem diversas configurações para se conectar os
módulos fotovoltaicos entre si, cujo impacto resulta em diferentes valores da energia gerada.
Por consequência, uma metodologia generalizada de previsão da produção de energia que
utilize apenas a área sombreada dos módulos como fator de análise pode ser pouco precisa.
Com base nisso, uma nova metodologia para previsão da produção de energia em sistemas
fotovoltaicos parcialmente sombreados é apresentada. O método proposto consiste em
identificar os módulos sombreados em cada hora, quantificar a irradiação horária incidente em
todos os módulos, analisar a configuração elétrica do arranjo e, a partir disso, calcular a
energia produzida. Por fim são apresentados resultados de simulação e experimentais que
validam a utilização da arquitetura híbrida em sistemas fotovoltaicos que apresentam
condições de sombreamento parcial.