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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Desviadores de corrente de arquitetura híbrida para compensação de sombreamento parcial em associações série de módulos fotovoltaicos
Autor(es): Claudio Henrique Gomes dos Santos
primer Tutor: Pedro Francisco Donoso Garcia
primer Co-tutor: Seleme Isaac Seleme Junior
primer miembro del tribunal : Victor Flores Mendes
Segundo miembro del tribunal: Igor Amariz Pires
Tercer miembro del tribunal: Anderson Vagner Rocha
Cuarto miembro del tribunal: Lauro de Vilhena Brandão Machado Neto
Resumen: Desde o surgimento dos primeiros sistemas fotovoltaicos sua geração de energia é prejudicada por sombreamento parcial em conjunto com outras condições de incompatibilidade. Além disso, também criam mecanismos que degradam e aceleram o envelhecimento não uniforme do arranjo, fazendo com que dure bem menos do que o planejado. Muitas são as soluções propostas na literatura para este tipo de problema. Os conversores integrados são capazes de processar a potência de forma diferencial, aproveitando o máximo de potência disponível de cada módulo. Dentre estes conversores, existem os que processam apenas parte da potência, correspondente ao sombreamento parcial. Estes são conhecidos como desviadores de corrente e podem ser acionados apenas no momento da ocorrência do sombreamento parcial. Neste trabalho, é proposta uma nova arquitetura híbrida, aqui denominada PV-to-PV-to-Bus, que acumule vantagens de dimensionamento e operação de duas arquiteturas já consolidadas, PV-to-PV e PV-to-Bus. Esta arquitetura pode ser aplicada a diversos tipos de desviadores sejam capacitivos ou indutivos. Primeiramente, é feito um estudo dos desviadores PV-to-PV, e de seu dimensionamento. Sobre mesmas condições de irradiância solar, é mostrado que a arquitetura proposta, comparada a PV-toPV, possui menores níveis de corrente nos indutores e menor queda das tensões equalizadas. Ao final, são apresentados resultados comparativos de simulação e experimentos de um Desviador Buck-Boost Bidirecional para ambas as arquiteturas PV-to-PV e PV-to-PV-to-Bus. Também são mostrados resultados experimentais de forma a avaliar a metodologia de dimensionamento para uma string de dois módulos. A arquitetura proposta mostrou ter menores níveis de corrente e também tensões com menor diferença após a equalização, em relação à arquitetura PV-to-PV.
Abstract: Partial shading has always been an issue since the first photovoltaic systems operation. Since this is just one between many kinds of incompatibility conditions, partial shading not only affects the instantaneous generated power during its occurrence, but also the modules life-time, accelerating the degradation, even if only a part of one module is being shaded. Many are the solutions for this problem, like global maximum power point tracking techniques, modules reconfiguration and also differential power processing of each module. This last one is implemented using integrated converters of various types. Among the known converters, there is a type capable to process only the energy related to partial shading. They are known as current diverters and may be programmed to operate only in the occurrence of partial shading. The Current Diverters are divided in to architectures: PV-to-PV, that process power from module to module, and PV-to-Bus, that process power from each module to the string Bus. The PV-to-PV circuits present several advantages over PV-to-Bus circuits. However, they are affected by a phenomenon here called deviated current accumulation, which makes it difficult the operation and design of some of its elements. In this work, as a solution for this problem, a hybrid architecture, here called PV-to-PV-to-Bus, is proposed, and applicable for many types of circuits, rather capacitive or inductive. First, a study on PV-to-PV circuits and its design feature is made, and an approach to calculate its is proposed. Than, the effects of partial shading in voltages and currents are presented for both architectures, under the same conditions. The proposed circuit showed to be a better voltage equalizer, and with smaller current levels than the PV-to-PV circuits. At last, experimental results for a Buck-Boost Bidirectional are shown in to experiments, one to evaluate the proposed design approach, and the second to evaluate the proposed architecture. The proposed architecture shows results that proves smaller current and better voltage equalization than the PV-to-PV architecture.
Asunto: Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltaica
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B6FHWU
Fecha del documento: 6-mar-2018
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