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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5176| Título: | Análise comparativa entre sistemas fotovoltaicos multifuncionais de único e duplo estágios de conversão de energia |
| Título(s) alternativo(s): | Comparative analysis involving multifunctional single- and double-stage photovoltaic energy conversion systems |
| Autor(es): | Silveira, Rafaela Dizaró |
| Orientador(es): | Silva, Sérgio Augusto Oliveira da |
| Palavras-chave: | Geração distribuída de energia elétrica Energia - Transferência Energia elétrica Distributed generation of electric power Energy transfer Electric power |
| Data do documento: | 27-Jun-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | SILVEIRA, Rafaela Dizaró. Análise comparativa entre sistemas fotovoltaicos multifuncionais de único e duplo estágios de conversão de energia. 2019. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2019. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta o estudo, implementação e análise comparativa envolvendo quatro topologias de sistemas fotovoltaicos multifuncionais (FV-M). Os sistemas FV-M, os quais incluem único e duplo estágios de conversão de energia, são conectados a sistemas elétricos trifásicos a quatro-fios. Os sistemas FV-M são projetados para desempenhar as seguintes funcionalidades: 1) rastreamento da máxima potência nos arranjos FV; 2) injeção de energia ativa na rede elétrica; 3) condicionamento ativo de potência incluindo compensação de reativos, desbalanços, bem como supressão de harmônicos das correntes das cargas. Portanto, além das funções básicas de sistemas FV convencionais, os FV-M abordados neste trabalho também contribuem para a melhoria dos indicadores de qualidade de energia elétrica. Quatro topologias de sistemas FV-M são estudadas neste trabalho, utilizando inversores monofásicos full-bridge (1-FB) para conexão à rede elétrica. A primeira, denominada SFVM-1E-C, envolve único estágio de conversão de energia. Ela é implementada utilizando três inversores 1-FB conectados a um barramento CC de tensão comum. A segunda, chamada SFVM-2E-C, é implementada incorporando um conversor CC-CC elevador (conversor boost) na topologia SFVM-1E-C. Já a terceira topologia, chamada SFVM-1E-I, também utiliza três inversores 1F-B para conexão com a rede, no entanto, cada um deles é conectado a um barramento CC de tensão independente. Por último, a topologia denominada SFVM-2E-I incorpora três conversores boost à topologia SFVM-1E-I. Todas as topologias empregam estratégias de controle independente, de forma que um sistema trifásico a quatro-fios possa ser tratado como três sistemas monofásicos, ou seja, a corrente de cada fase pode ser controlada individualmente. Para garantir a extração da máxima potência dos arranjos FV, a técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) Perturb and Observe (P&O) é implementada. Resultados de simulação e testes experimentais são apresentados para avaliar os desempenhos estáticos e dinâmicos das topologias de SFVM. Análises comparativas são realizadas para determinar as vantagens, limitações e aplicabilidade entre cada topologia estudada. |
| Abstract: | This work presents the study, implementation and comparative analysis involving four topologies of multifunctional photovoltaic (M-PV) systems. The M-PV systems, which include both single- and double- stage energy conversion, are connected to three-phase four-wire electrical systems. The M-PV systems are designed to perform the following functionalities: 1) maximum power tracking in PV arrays; 2) injection of active power into the grid and 3) active power-line conditioning including compensation of load reactive power, unbalances, as well as suppressing of load harmonic currents. Therefore, besides the basic functions of conventional PV systems, the M-PV systems discussed in this work also contribute to power quality indicators improvement. Four topologies of PV systems are studied in this work by using three single-phase full-bridge (1-FB) grid-connected inverters. The first, named SFVM-1E-C, involves a single stage of energy conversion. It is implemented using three 1-FB inverters connected to a common DC-bus voltage. The second, called SFVM-2E-C, is implemented incorporating a step-up DC-DC converter (Boost converter) in the SFVM-1E-C topology. The third topology, called SFVM-1E-I, also makes use of three grid-tied 1-FB inverters; however, each one of them is connected to an independent DC-bus voltage. Finally, in the topology named SFVM-2E-I, three Boost converters are incorporated to the SFVM-1E-I topology. All topologies employ independent control strategies, meaning that the three-phase four-wire system can be treated as three single-phase systems, such that the current of each phase can be controlled individually. In order to guarantee the extraction of the maximum power from the PV arrays, Perturb and Observe (P&O) maximum power point tracking (MPPT) technique is employed. In this work, simulation results and experimental tests are presented to evaluate the static and dynamic performances of the M-PV topologies. Comparative analyses are performed to determine the advantages, limitations and applicability involving each studied topology. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5176 |
| Aparece nas coleções: | CP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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