Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/36803
Tipo: Tese
Título: Análise, caracterização e simulação de sistemas fotovoltaicos fotoajustáveis
Título(s) alternativo(s): Analysis, characterization and simulation of photo-adjustable photovoltaic systems
Autor(es): André Luiz Costa de Carvalho
Primeiro Orientador: Davies William de Lima Monteiro
Primeiro membro da banca : Henri Boudinov
Segundo membro da banca: José Alexandre Diniz
Terceiro membro da banca: Germano Maioli Penello
Quarto membro da banca: Victor Flores Mendes
Quinto membro da banca: Jhonattan Cordoba Ramirez
Resumo: Este trabalho tem como objetivo aprofundar o estudo do conceito de sistemas fotovoltaicos fotoajustáveis (SSC - Smart Solar Clusters), que são baseados no acoplamento entre dispositivos semicondutores fotovoltaicos (células solares e fotodiodos) e fotocondutores especialmente projetados que se traduzem em um sistema físico inerentemente automático e passivo de controle e estabilização do ponto de operação de uma carga quando esse sistema sofre variações na sua iluminação. Esse é um novo conceito de controle da corrente e tensão em uma carga conectada a um sistema fotovoltaico, sendo particularmente útil para microssistemas autônomos e redes de sensores de baixo consumo e possibilidade de montagem de sistemas discretos com componentes comerciais, ou integração em chip juntamente com essas cargas. A metodologia de trabalho é baseada em três frentes, executadas em paralelo e conectadas entre si, sendo a primeira baseada no desenvolvimento de algoritmos de previsão de comportamento dos dispositivos utilizados no trabalho, que nos permitam verificar a operação desses dispositivos em diversas situações ambientais, além de um específico para o projeto e análise de sistemas fotoajustáveis. A segunda é definida pela caracterização de dispositivos reais, de forma a obtermos parâmetros fundamentais para a execução dos algoritmos desenvolvidos. Para essa etapa, um sistema de iluminação artificial controlável foi desenvolvido, de forma a nos dar flexibilidade nesses ensaios experimentais. Por último, temos o projeto de modelos numéricos de simulação em SPICE baseados nos algoritmos desenvolvidos, para uma maior simplicidade na operação desses modelos através de uma interface gráfica amigável e intuitiva, além da utilização dessas simulações de sistemas fotoajustáveis com cargas mais complexas, como cargas baseadas em dispositivos digitais. A partir dos elementos desenvolvidos, apresentamos casos de estudo para demonstração do conceito e metodologia de projeto para sistemas fotoajustáveis baseados em dispositivos ordinários encontrados no mercado ou específicos possíveis de serem fabricados. Ao final do percurso, queremos criar um conjunto de ferramentas que nos permitam projetar um sistema fotovoltaico fotoajustável a partir de características de um dispositivo ou sistema fotovoltaico gerador de energia tradicional e condições específicas de operação.
Abstract: This work aims to deepen the study of the concept of photo-adjustable photovoltaic systems (SSC - Smart Solar Clusters), which rely on the coupling between photovoltaic semiconductor devices (solar cells and photodiodes) and specially designed photoconductors that translate into an inherently automatic and passive control and stabilization of the operating point of a load when this system undergoes variations in its lighting. This is a new concept of current and voltage control in a load connected to a photovoltaic system, being particularly useful for autonomous microsystems and low consumption sensor networks and the possibility of assembling discrete systems with commercial components, or integration with a chip together with those loads. The work methodology is based on three fronts, executed in parallel and connected to each other, the first being based on the development of algorithms for predicting the behavior of the devices used at work, which allow us to verify the operation of these devices in various environmental situations, in addition to specific for the design and analysis of photo-adjustable systems. The second is defined by the characterization of real devices, in order to obtain fundamental parameters for the execution of the developed algorithms. For this stage, a controllable artificial lighting system was developed, in order to give us flexibility in these experimental tests. Finally, we have the design of numerical simulation models in SPICE based on the developed algorithms, for greater simplicity in the operation of these models through a friendly and intuitive graphical interface, in addition to the use of these simulations of photo-adjustable systems with more complex loads, such as loads based on digital devices. Based on the elements developed, we present case studies to demonstrate the concept and design methodology for photo-adjustable systems based on ordinary devices found on the market or specific ones that can be manufactured. At the end of the path, we want to create a set of tools that allow us to design a photo-adjustable photovoltaic system based on the characteristics of a traditional energy generating device or photovoltaic system and specific operating conditions.
Assunto: Engenharia elétrica
Semicondutores
Fotocondutividade
Energia - Fontes alternativas
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/36803
Data do documento: 25-Nov-2020
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