Dissertação

{en_GB=Partial power DC-DC converter to integrate PV systems in DC grids} {} EVALUATED

{pt=O conceito de Partial power processing é aplicado a conversores de potência de forma a reduzir as suas perdas, tamanho e custos. Esta técnica consiste em projetar um conversor que processa uma fração da potência de entrada. O objetivo desta dissertação é avaliar o rendimento e a resposta de um conversor parcial de potência quando inserido numa microrede DC. De forma a atingir este objetivo o conversor vai ser projetado e dimensionado para funcionar tanto como um conversor elevador para conectar um sistema fotovoltaico e como um conversor redutor para conectar uma carga de potência constante à microrede DC. O sistema fotovoltaico consiste num único painel fotovoltaico e vai servir de elemento gerador na microrede. Um algoritmo MPPT é usado para garantir a máxima geração de potência. Outros elementos da microrede são os conversores, os filtros e as cargas de potência constante, e todos são dimensionados para integrar a microrede DC. O controlo dos conversores é feito utilizando controladores não-lineares, uma alternativa ao clássico controlo linear escolhida pelo facto de os conversores também serem sistemas não-lineares. As técnicas de controlo usadas são o modo de deslizamento e o backstepping os quais se baseam na teoria de estabilidade de Lyapunov. Para servir de comparação um controlador linear foi desenhado para um dos conversores. Com o fim de obter resultados toda a microrede DC foi modelada e simulada em Matlab/Simulink e testada para vários cenários diferentes, nos quais a resposta de todos os componentes da microrede DC foi avaliada. , en=Partial power processing is a concept applied to power converters in order to reduce its losses, size and cost. This technique consists of designing a converter that only processes a fraction of the input power. This dissertation's objective is to analyze the performance of a partial power converter when operating in a DC microgrid. For that purpose the partial power converter will be designed and sized to work as both a step-up converter and a step-down converter to connect a PV system and a constant power load, respectively, to the DC microgrid. The PV system consists of a single PV panel and it operates as a generator element in the DC microgrid. An MPPT algorithm is used to guarantee maximum power generation. Other elements of the DC microgrid are the converters, filters and constant power loads, and all are designed and sized to integrate the DC microgrid. The control of the converters is made using non-linear controllers, an alternative approach to the classic linear control chosen because of the inherent non-linearity of the converters. Both the backstepping technique and sliding mode control methods based on Lyapunov's stability theory were used. For comparison purposes one linear controller was designed for one of the converters. In order to obtain results a DC microgrid was modelled and simulated in Matlab/Simulink for different operation scenarios, in which the performance of the DC microgrid components was evaluated.}
{pt=Microrede DC, MPPT, Controladores não-lineares, Conversor parcial de potência, Sistema fotovoltaico, en=DC Microgrid, MPPT, Non-linear controllers, Partial Power Converter, PV system}

Janeiro 27, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Guilherme Marto Paraíso

INESC-ID

Especialista

ORIENTADOR

Sónia Maria Nunes dos Santos Paulo Ferreira Pinto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado