Bancada para ensaios de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica monofásica empregando emulador eletrônico fotovoltaico
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Cornelio Procopio Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5308 |
Resumo: | This work presents the analysis, development and implementation of a workbench for testing and study of photovoltaic (PV) systems, which is distributed in four stages of power conversion. The input stage consists of a single-phase rectifier, which drains sinusoidal current from the electrical network in order to provide a continuous voltage for the first DC-bus. In the second stage, a DC-DC converter (Buck) is used, which is controlled to emulate and reproduce the characteristic curves of a specified PV module. The third stage features a Boost DC-DC converter, which has the function of performing the Maximum Power Point Tracking (MPPT), as well as to supply energy to the fourth stage (second DC-bus). Finally, all the energy available on the second DC-bus is injected into the mains by means of a single-phase inverter. In this way, the photovoltaic bench allows the study and analysis of the four power stages used, in addition to allowing the analysis of different MPPT algorithms. The mathematical modeling of each power stage, as well as the design of controller gains are also presented. By means of simulation results and experimental tests the presented system performance is evaluated, analyzing the static (steady-state) and dynamic behaviors of each power stage, in order to validate the study. |
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Bancada para ensaios de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica monofásica empregando emulador eletrônico fotovoltaicoWorkbench for performing tests in single-phase grid-connected photovoltaic systems employing a photovoltaic electronic emulatorSistemas de energia fotovoltaicaGeração de energia fotovoltaicaRetificadores de corrente elétricaConversores de corrente elétricaPhotovoltaic power systemsPhotovoltaic power generationElectric current rectifiersElectric current convertersCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAEngenharia ElétricaThis work presents the analysis, development and implementation of a workbench for testing and study of photovoltaic (PV) systems, which is distributed in four stages of power conversion. The input stage consists of a single-phase rectifier, which drains sinusoidal current from the electrical network in order to provide a continuous voltage for the first DC-bus. In the second stage, a DC-DC converter (Buck) is used, which is controlled to emulate and reproduce the characteristic curves of a specified PV module. The third stage features a Boost DC-DC converter, which has the function of performing the Maximum Power Point Tracking (MPPT), as well as to supply energy to the fourth stage (second DC-bus). Finally, all the energy available on the second DC-bus is injected into the mains by means of a single-phase inverter. In this way, the photovoltaic bench allows the study and analysis of the four power stages used, in addition to allowing the analysis of different MPPT algorithms. The mathematical modeling of each power stage, as well as the design of controller gains are also presented. By means of simulation results and experimental tests the presented system performance is evaluated, analyzing the static (steady-state) and dynamic behaviors of each power stage, in order to validate the study.Este trabalho apresenta a análise, desenvolvimento e implementação de uma bancada para ensaios e estudo de sistemas fotovoltaicos (FV), a qual é distribuída em quatro estágios de conversão de potência. O estágio de entrada é constituído por um retificador monofásico, que drena corrente senoidal da rede elétrica a fim de fornecer uma tensão contínua para o primeiro barramento CC. Já no segundo estágio é empregado um conversor CC-CC abaixador (Buck), o qual é controlado para emular e reproduzir as curvas características de um determinado módulo FV. O terceiro estágio apresenta um conversor CC-CC elevador (Boost), o qual tem a função de realizar o seguimento do ponto de máxima potência (MPPT - Maximum Power Point Tracking), bem como a de fornecer tensão para o terceiro barramento CC. Por fim, toda a energia disponibilizada no terceiro barramento é injetada na rede elétrica por meio de um inversor monofásico. Desta forma, a bancada fotovoltaica permite o estudo e análise dos quatro estágios de potência utilizados, além de permitir a análise de diferentes algoritmos de MPPT. A modelagem matemática de cada estágio, bem como o projeto dos ganhos dos controladores são apresentados. Por meio de resultados de simulação e testes experimentais o desempenho do sistema apresentado é avaliado, analisando os comportamentos estáticos e dinâmicos de cada estágio de potência, com o objetivo de validar o estudo realizado.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCornelio ProcopioBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRSampaio, Leonardo Poltronierihttp://lattes.cnpq.br/5320781796971939Silva, Sergio Augusto Oliveira dahttp://lattes.cnpq.br/7428189879295593Campanhol, Leonardo Bruno Garciahttp://lattes.cnpq.br/8053457373498978Sampaio, Leonardo Poltronierihttp://lattes.cnpq.br/5320781796971939Melo, Leonimer Flávio dehttp://lattes.cnpq.br/0235320453073470Costa, Paulo Junior Silvahttp://lattes.cnpq.br/9343484223890214Silva, Sergio Augusto Oliveira dahttp://lattes.cnpq.br/7428189879295593Verissimo, Roberval2020-10-27T01:04:32Z2020-10-27T01:04:32Z2020-06-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfVERISSIMO, Roberval. Bancada para ensaios de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica monofásica empregando emulador eletrônico fotovoltaico. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5308porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2020-10-27T06:01:11Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/5308Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2020-10-27T06:01:11Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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This work presents the analysis, development and implementation of a workbench for testing and study of photovoltaic (PV) systems, which is distributed in four stages of power conversion. The input stage consists of a single-phase rectifier, which drains sinusoidal current from the electrical network in order to provide a continuous voltage for the first DC-bus. In the second stage, a DC-DC converter (Buck) is used, which is controlled to emulate and reproduce the characteristic curves of a specified PV module. The third stage features a Boost DC-DC converter, which has the function of performing the Maximum Power Point Tracking (MPPT), as well as to supply energy to the fourth stage (second DC-bus). Finally, all the energy available on the second DC-bus is injected into the mains by means of a single-phase inverter. In this way, the photovoltaic bench allows the study and analysis of the four power stages used, in addition to allowing the analysis of different MPPT algorithms. The mathematical modeling of each power stage, as well as the design of controller gains are also presented. By means of simulation results and experimental tests the presented system performance is evaluated, analyzing the static (steady-state) and dynamic behaviors of each power stage, in order to validate the study. |
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