Conversor buck-boost bidirecional híbrido a capacitor chaveado ressonante para processamento diferencial de potência em sistemas fotovoltaicos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: LUZ, Caio Meira Amaral da
• Orientador(a): RIBEIRO, Enio Roberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica
• Departamento: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistemas fotovoltaicos; Conversor buck-boost; Descasamento entre os módulos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3904

Na maioria das aplicações práticas, os módulos fotovoltaicos (FV) devem ser conectados em série para alcançar determinado nível tensão desejado para uma dada aplicação. Um problema que frequentemente acomete esse tipo de conexão é o descasamento entre os módulos. Este pode ser causado por vários fatores, que podem ser classificados como permanentes ou temporários. Para mitigar esse problema, os diodos de desvio são a técnica mais amplamente utilizada devido à sua fácil implementação. No entanto, essa técnica é adequada apenas para descasamentos temporários. Para descasamentos permanentes, técnicas mais sofisticadas de mitigação são necessárias. Nesse contexto, o conceito de processamento diferencial da potência (DPP) tem surgido como uma boa solução para lidar com esse tipo de problema. Isso é decorrente do seu baixo custo, facilidade de implementação e alto desempenho. Para isso, conversores CCCC, denominado conversores DPP, são conectados entre os módulos PV adjacentes. A forma como esses conversores DPP são conectados ao longo da série de PV origina quatro arquiteturas principais: FV-FV, FV-Bus, híbrida e em progressão. Dessa forma, o iv objetivo deste estudo é desenvolver e implementar uma nova topologia denominado BBB-ReSC. A mesma consiste em uma arquitetura híbrida que incorpora elementos tanto dos conversores buck-boost bidirecional quanto do conversor a capacitor chaveado. Notavelmente, a topologia proposta atenua problemas importantes que afetam tanto a arquiteturas PV-PV quanto a PV-Bus. Especificamente, há uma atenuação do problema do acúmulo de corrente desviada presente nas arquiteturas PV-PV e uma atenuação dos elevados esforções de tensão inerentes das arquiteturas PV-Bus. Outra questão importante é que a operação com comutação dissipativa nos semicondutores dos conversores SC pode levar a altas perdas de comutação e baixa eficiência. Por sua vez, a solução introduzida, consiste na substituição do conversor a capacitor chaveado pela sua versão ressonante. Assim, tem-se uma operação com comutação suave, mitigando essas perdas indesejadas. Para demonstrar a eficácia da topologia BBB-ReSC, foram realizados testes utilizando séries FV compostas por quatro, seis e oito módulos FV. Esses testes foram realizados por meio de simulações em ambiente MATLAB/Simulink®, bem como com o uso de um protótipo experimental. Os resultados experimentais mostraram uma recuperação energética de até 50% para as séries FV compostas por quatro módulos e de 33% para as séries FV compostas por seis módulos.