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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-95QFQZ| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Comparação quantitativa de métodos de paralelismo de módulos fotovoltaicos com a rede elétrica para geração distribuída através de controle de conversores de potência |
| Authors: | Fabio Simim Collares |
| First Advisor: | Porfirio Cabaleiro Cortizo |
| First Referee: | Marcos Antonio Severo Mendes |
| Second Referee: | Seleme Isaac Seleme Junior |
| Abstract: | O presente trabalho desenvolve, analisa e simula o paralelismo de umsistema fotovoltaico monofásico de estágio duplo com a rede de distribuição elétrica através de técnicas de controle de injeção de corrente utilizando controladores Proporcional Integral e Proporcional Ressonante, bem como a técnica de droop de tensão e frequência para determinar a potência injetada na rede, comparando os resultados obtidos. São também apresentadas e simuladas técnicas para a supressão do 3º harmônico da corrente injetada na rede elétrica, proveniente do 2º harmônico introduzido na tensão do barramento de corrente contínua devido à conversão c.c. / c.a. Além das tradicionais técnicas de aumento do capacitor do barramento c.c. e da amostragem síncrona em 120 Hz da tensão c.c. para tal fim, são propostas nestetrabalho duas novas abordagens para a supressão do 2º/3º harmônico nos sistemas PV monofásicos de estágio duplo: O uso de compensador Proporcional e de compensador Repetitivo para a rejeição harmônica. Os resultados simulados são discutidos comparativamente levando em consideração o desempenho em termos de conteúdo harmônico, comportamento dinâmico, confiabilidade e complexidade de cada método. Realiza-se adicionalmente um estudo e simulação de diferentes técnicas de rastreamento do ponto de máxima potência frente a variações de temperatura e nível de irradiação solar, e classifica-se o desempenho dos métodos considerando o tempo de convergência ao ponto de máxima potência em face de transitórios, a existência ou não de erros em regime permanente, e a presença ou não de oscilações em torno do ponto ótimo em estado estacionário. Utiliza-se, além dos algoritmos convencionais Perturba & Observa e Condutância Incremental, o método denominado Perturba & Observa Modificado, que consiste em uma versão melhorada do tradicional onde se utiliza incremento adaptativo. Um estudo completo dos sistemas fotovoltaicos em paralelo com a rede de distribuição elétrica é desenvolvido considerando o arranjo de módulos solares modelados, o filtro de entrada, o conversor c.c./c.c., o barramento c.c., o conversor c.c./c.a., o filtro de saída, o acoplamento comum com a rede, cargas locais, amedição e amostragem das grandezas elétricas, o controle dos conversores, e as lógicas de interface com a concessionária de acordo com as definições de norma. Os resultados das simulações são comentados e comparados aos limites estabelecidos por norma para acoplamento com a rede, considerando-se quesitos de desligamento, religamento, tensão e frequência nominal, conteúdo harmônico,componente contínua e fator de potência. |
| Abstract: | This project develops, analyzes and simulates the parallel connection between a single-phase double-stage photovoltaic system and the utility by means of current injection control techniques using Proportional Integral and Proportional Resonant controllers, and also by means of the voltage and frequency droop technique to determinate the injected power to the utility, comparing the results. Techniques to suppress the 3rd harmonic component of the current supplied to the utility, caused by the 2nd harmonic overlapped to the dc bus voltage due to the dc/ac conversion, are also presented and simulated. In addition to the usage of the traditional dc bus capacitor increasing and synchronous sampling (120 Hz) of the dc voltage techniques for such end, this project proposes two novel approaches for suppressing the 2nd / 3rd harmonic component in the single-phase double-stage PV systems: The usage of Repetitive and Resonant compensators for the harmonic rejection. The simulated results are comparatively discussed in terms of harmonic content, dynamic behavior, reliability and complexity of each method. In addition, a study and simulation of different maximum power point tracking techniques in the presence of temperature and solar intensity transients is performed. The performance of the methods is classified according to the time it takes to converge to the maximum power point in the presence of such transients, the existence or not of steady state errors, and the presence or not of oscillations around the optimized point of operation. Apart from the conventional algorithms as Perturb & Observe and Incremental Conductance, this project makes usage of the ModifiedPerturb & Observe method which consists of an improved version of the traditional one, presenting an adaptive increment. A complete study of the parallel coupling of photovoltaic systems to the utility is developed considering the modeled solar module array, the input filter, the dc/dcconverter, the dc bus, the dc/ac converter, the output filter, the utility common coupling point, local loads, measurement and sampling of the electrical parameters the converters' control, and the utility interface logics according to standard definitions. The simulation results are compared to the utility coupling standards' established limits that include features like grid disconnection, reconnection, rated voltage and frequency, harmonic content, direct current component and power factor. |
| Subject: | Engenharia elétrica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-95QFQZ |
| Issue Date: | 1-Nov-2012 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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