Dissertação
{pt_PT=Arquitetura de painéis fotovoltaicos e conversores resiliente ao ensombramento} {} EVALUATED
{pt=Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento e o estudo de uma arquitetura de painéis fotovoltaicos, conversores de potência e sistema de seguimento do ponto de potência máxima capaz de resolver o problema do ensombramento. Apresenta-se a evolução da capacidade fotovoltaica instalada e dos custos de módulos fotovoltaicos no mundo, e o problema do ensombramento. Expõe-se o modelo utilizado para caracterizar painéis fotovoltaicos em ambiente MATLAB/Simulink. Procede-se apresentando os métodos mais comuns de seguimento do ponto de potência máxima salientando as suas características principais. Propõe-se uma nova arquitetura de painéis fotovoltaicos para resolver o problema do ensombramento, utilizando conversores Ćuk. Faz-se a análise do funcionamento e apresenta-se o dimensionamento. Desenvolve-se um novo tipo de sistema de seguimento do ponto de potência máxima e um controlador não linear de corrente implementado para a corrente de entrada dos conversores Ćuk. É ainda projetado um inversor monofásico de interligação à rede elétrica, sendo desenvolvidos controladores lineares e não lineares da tensão contínua do inversor e da corrente alternada. Os resultados obtidos com a arquitetura proposta são comparados com os obtidos utilizando a arquitetura padrão com ligação série de módulos fotovoltaicos e um único conversor responsável pelo seguimento do ponto de potência máxima. Os resultados de simulação mostram que a arquitetura proposta permite resolver o problema do ensombramento, extraindo uma potência bastante maior do que a da arquitetura padrão, e muito próxima da potência teórica prevista para um painel fotovoltaico sombreado. , en=This dissertation aims to develop and study an architecture of photovoltaic panels, power converters and Maximum Power Point Tracking (MPPT) system capable of solving the partial shading problem. Firstly, the evolution of the installed photovoltaic capacity and the costs of photovoltaic modules in the world is presented, followed by an explanation of the shading problem. The model used to characterize photovoltaic modules and panels is presented, allowing its study using simulations in a MATLAB/Simulink environment. The most common methods of MPPT are reviewed, highlighting their main characteristics. The proposed architecture of photovoltaic panels to solve the shading problem is presented, as well as the Ćuk converter used, making an analysis of its operation and presenting the sizing of its elements. A new type of MPPT system is developed and a non-linear current controller is implemented for the input current of the series connected Ćuk converters. A single-phase grid-tie inverter is also designed, with linear and non-linear controllers for the inverter's direct voltage and alternating current being developed. The results obtained with the proposed architecture are compared with those obtained using the standard architecture with a series connection of photovoltaic modules and a single converter responsible for the MPPT. The simulation results show that the proposed architecture can solve the shading problem, extracting more power than that of the standard architecture, and very close to the theoretical power predicted for a shaded photovoltaic panel. }
setembro 20, 2021, 10:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Catedrático