Dissertação

{en_GB=Maximum Power Point Tracking in Photovoltaic Systems with Partial PV Shadowing} {} EVALUATED

{pt=Com a assinatura do Acordo de Paris de 2016 a população mundial admitiu que as alterações climáticas se tornaram um problema global. Sendo o recurso renovável mais promissor, a energia solar tem sido alvo de muita atenção. Uma maneira de reduzir custos é agregando múltiplos painéis fotovoltaicos em série e usando apenas um controlador para encontrar o ponto de maior potência do sistema. Contudo, um dos maiores problemas que esta tecnologia enfrenta é o sombreamento parcial, quando diferentes painéis estão sujeitos a níveis diferentes de irradiância. Esta tese visa resolver o problema causado por estas condições criando um controlador MPPT (aplicado no conversor boost do sistema) que seja capaz de encontrar o ponto de potência máxima global da característica não-côncava potência-tensão do sistema baseado no algoritmo de condutância incremental. O controlador é criado usando um algoritmo de backstepping e testado num sistema com três painéis em série. É também aplicado a três painéis individuais com os seus conversores ligados tanto em série como em paralelo. Em todas as situações o controlador exibe uma eficiência acima de 99%. Esta tese usa também o algoritmo de backstepping para desenhar o controlador do inversor que conecta o sistema à rede elétrica e testa a sua resposta contra o geralmente usado controlador PI. O controlador baseado em backstepping demonstra ser mais rápido e mais agressivo que o controlador PI, sendo então preferível em termos de rapidez. Por outro lado, recomenda-se a utilização do controlador PI em sistemas mais sensíveis a rápidas variações de potência., en=With the signing of the Paris Agreement of 2016 the world population admitted that climate change has become a global issue. Being the most promising renewable resource, solar power has entered the spotlight with production and installation costs decreasing every year. One way to further reduce costs is to aggregate multiple PV panels in a string and having just one controller finding the maximum power point of the system. This project aims to address the problem of partial shading conditions by designing a MPPT controller (applied to the boost converter of the system) able to find the global maximum power point of the non-concave power-voltage characteristic based on the incremental conductance algorithm. The controller is designed using a backstepping algorithm and tested in a system with three PV panels in a string. It is also applied to three individual panels with their different converters connected both in series and in parallel, in order to test the controller’s flexibility and robustness. In all tested situations the controller was able to exhibit an efficiency above 99%. This project also uses the backstepping algorithm to design the controller of the grid-connected inverter and tests its response against the commonly used PI controller. The backstepping controller proves to be faster and more aggressive than the PI controller, thus being preferable in terms of speed in systems not very sensitive to extreme variations. On the other hand, it is recommended the use of the smoother PI controller in systems more sensitive to quick power variations.}
{pt=Energia solar, Condições de sombreamento parcial, MPPT, Algoritmo backstepping, Condutância incremental, en=Solar power, Partial shading conditions, MPPT, Backstepping algorithm, Incremental conductance}

Novembro 16, 2018, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

José Fernando Alves da Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático