Conversor modular multiniveis para usinas solares fotovoltaicas: topologia e controle
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Sidelmo Magalhaes Silva
Igor Amariz Pires
Matheus Pereira Porto
Igor Amariz Pires
Matheus Pereira Porto
Resumo
Focado em geração solar fotovoltaica na forma de plantas de larga escala, com capacidade instalada maior que 1MW, neste trabalho pretende-se demostrar a incapacidade dos conversores convencionais nelas instalados em lidar com condições ambientais irregulares sobre os arranjos de painéis, como no caso de sombreamento parcial por nuvens. Apesar de elevada eficiência da topologia normalmente utilizada na conversão da energia, as perdas causadas por arranjos grandes e, em consequência, um baixo número de rastreadores do ponto de máxima potência, impactam na energia gerada pela planta. Apresenta-se então uma solução alternativa aos inversores centrais convencionais com o objetivo de agregar ao conversor múltiplas entradas em corrente continua. Consequentemente, há a redução do tamanho dos arranjos de painéis. Os blocos independentes de painéis estão sujeitos a condições de irradiação e temperatura diferentes e, portanto, fornecem níveis de potência diferentes a cada uma das células do conversor. A injeção de potência na rede da concessionária, porém, precisa acontecer de forma equilibrada. A principal diferença dessa implementação e o foco principal deste trabalho estão no controle de um conversor multiníveis de geração desequilibrada por célula, enquanto a requisição de injeção de potência na rede elétrica é equilibrada. Para tal, procura-se, também, apresentar formas para equilibrar a geração do conversor, através do deslocamento de neutro. Por fim, topologias para implementação das células são apresentadas bem como as vantagens agregadas a elas.
Abstract
Focused on photovoltaic power generation from large scale plants, with installed capacity greater than 1 MW, this work reveals the inability of conventional converters in handling with irregular environmental conditions on large panels associations, in the case of partial shading by clouds, for example. Although high-efficiency on energy conversion inherent from the commonly used topology, the losses caused by large arrays and, consequently, lower number of maximum power point trackers impact energy generated by the power plant. In this work, an alternative solution to conventional central inverters is presented, in order to combine the multiple continuous current inputs from each inverter and, thereby, to reduce the size of the panels arrangements. Independent panels blocks are subjected to different irradiation conditions and temperature and therefore they provide different power levels to each level of the proposed converter. The power injection into the grid, however, must take place in a balanced way. The main difference between this implementation and also the main focus of this work are in control of a multilevel converter for generating unbalanced power per level, while the power injection request the grid is balanced. Due to this reasons this work seeks to present ways to balance the converter generation through the neutral displacement.
Assunto
Energia solar, Engenharia elétrica, Geração de energia fotovoltaica
Palavras-chave
Engenharia elétrica