Metodologia de projeto integrada para filtro LCL (modo comum e diferencial) e controlador de corrente aplicada à inversores fotovoltaicos monofásicos sem transformador conectados à rede elétrica. - Figueredo, Ricardo Souza (2024)
Inversores monofásicos sem transformador, utilizados em sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR), devem cumprir um conjunto de requisitos normativos, onde se destaca o limite para o valor eficaz da corrente residual de modo comum, que tem impacto na escolha da topologia e modulação do inversor. Esta tese aborda soluções para garantir a conformidade com esse requisito, propondo um filtro integrado de modo comum e diferencial para o inversor com topologia em ponte completa, utilizando modulação por largura de pulso (PWM) unipolar. A configuração do filtro proposto é denominada FB-CM4 e foi desenvolvida a partir da estrutura do filtro LCL. O filtro FB-CM4 é analisado detalhadamente, com a modelagem dos circuitos de modo comum e diferencial. A partir dessa análise, é desenvolvido um procedimento de projeto conjunto para os componentes do filtro e para o controlador de corrente, que emprega a realimentação da corrente do indutor do lado do inversor e amortecimento ativo da ressonância de modo diferencial. O procedimento de projeto proposto, uma das principais contribuições desta tese, considera os limites de estabilidade da malha de controle de corrente e a atenuação requerida para a corrente residual de modo comum, bem como a variação das frequências de ressonância e antirressonância do filtro causada pela variação de parâmetros. Na aplicação do filtro FB-CM4 com inversor em ponte completa, são utilizadas as estratégias de modulação PWM unipolar contínua (PWM-UC) e descontínua (PWM-UD). Nesta tese, mostra-se que a modulação PWM-UD em conjunto com a realimentação da corrente do indutor do lado do inversor pode causar instabilidade na malha de controle de corrente. A análise e proposição de duas soluções para esse problema são contribuições desta tese. Para validar a metodologia de projeto proposta, são apresentadas análises de sensibilidade para a variação de parâmetros, bem como resultados de simulações e experimentais. Conclui-se que a topologia em ponte completa com modulação PWM unipolar e filtro FB-CM4, projetado de acordo com a metodologia proposta nesta tese, é uma alternativa viável para toda a faixa de potência dos inversores monofásicos.