Metodologia para análise, caracterização e simulação de células fotovoltaicas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Wallace do Couto Boaventura
Wagner Nunes Rodrigues
Wagner Nunes Rodrigues
Resumo
Esse trabalho teve como objetivo construir uma plataforma metodol6gica de analise de células e painéis fotovoltaicos, que poderá ser utilizada em ambiente de pesquisa e em aplicações práticas. Ao mesmo tempo, ela deve se apresentar com uma linguagem simples, direta e descomplicada, realizando assim uma função de guia ou manual para profissionais da área de fotovoltaicos. A metodologia se inicia com o estudo das células do ponto de vista teórico, visualizando principalmente suas características particulares e condições ambientais de operação. Após essa etapa, vamos a caracterização de uma célula real: inicialmente escolhemos uma condição padrão de funcionamento, de forma a obter uma base para a analise; em seguida, devemos obter a curva I-V dessa célula, que nos permitira construir seu modelo analítico através da extração de seus parâmetros importantes, como pontos de máxima potência, corrente de curto-circuito e tensão de circuito aberto, suas resistências parasitas, dentre outros. Esses itens são importantes quando houver a necessidade de se efetuar comparações ou analises de desempenho. Além disso, podemos utilizar esses parâmetros na construção de modelos numéricos em SPICE, permitindo uma análise de funcionamento em um ambiente de simulação, e validação do modelo analítico anteriormente criado. Podemos ainda incrementar o modelo numérico obtido para representar a operação da célula em condições ambientais diferentes, através da descrição cada vez mais detalhada dos componentes da célula, expandindo assim o alcance do nosso modelo numérico de simulação. Podemos empregar essa estrutura de analise de células solares também a painéis fotovoltaicos, não só no ponto de vista de funcionamento, mas também o impacto da associação nos parâmetros apresentados pelo painel. Assim poderemos construir modelos analíticos e numéricos para painéis, e consecutivamente, para sistemas fotovoltaicos maiores.
Abstract
This work aimed to build a methodological platform for the analysis of solar cells and photovoltaic panels, that can be used both in research environment and in practical applications. At the same time, it must be presented in a straightforward fashion, thus performing a guiding function for photovoltaic professionals. The methodology begins with the study of cells from the theoretical point of view, primarily checking their characteristics and environmental conditions of operation. After this step, a real cell is considered under the standard condition of operation to obtain a reference for the analysis; then, the I-V curve of this cell is used to build its analytical model by extracting important parameters, such as the maximum-power current and voltage, short-circuit current, open-circuit voltage, parasitic resistances, among others. These items are important when it is necessary to compare the performance of different cells. Further- more, we can use these parameters to build a numerical model on a circuit simulator, allowing an operational analysis in a simulation environment, and validation of the analytical model pre- viously created. The numerical model can be further enhanced to represent the operation of the cell under different environmental conditions, by using a more detailed description of cell com- ponents, thus expanding the scope of this model. This analysys sequence can also be employed to evaluate solar panels, not only from the point of view of operation, but also considering the impact of cells association on the compound parameters. Therefore, analytical and numerical models can also be implemented for panels, and hence, for larger PV systems.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Engenharia Elétrica