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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5430| Título: | Análise de técnicas de otimização por enxame de partículas em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of particle swarm optimization techniques in power grid photovoltaic systems |
| Autor(es): | Lopes, Guilherme de Lima |
| Orientador(es): | Sampaio, Leonardo Poltronieri |
| Palavras-chave: | Sistemas de energia fotovoltaica Algoritmos computacionais Controladores elétricos Photovoltaic power systems Computer algorithms Electric controllers |
| Data do documento: | 3-Jun-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | LOPES, Guilherme de Lima. "Análise de técnicas de otimização por enxame de partículas em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica". 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2020. |
| Resumo: | Considerando que o sistema fotovoltaico (FV) pode estar operando com sombreamento parcial, ou seja, apresentando um ponto global de máxima potência (GMPP) e diversos pontos locais de máxima potência (LMPP), este trabalho apresenta o estudo e análise de técnicas para o seguimento da máxima potência (MPPT). Neste trabalho, as técnicas de MPPT são baseadas na otimização por enxame de partículas (PSO), as quais são capazes de buscar o GMPP, melhorando a eficiência de seguimento do ponto de máxima potência (MPP) global do sistema, bem como aumentando o fator de rastreamento. Neste estudo são comparados os seguintes métodos: Perturba e Observa (P&O); PSO tradicional (PSO 1), PSO com peso inercial não linear (PSO 2); PSO com melhoramento caótico (PSO 3); e, por fim, PSO proposto com peso inercial variado a partir de mapa logístico (PSO 4). Os algoritmos PSO são analisados em um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica monofásica, o qual é composto por meio de um conversor CC-CC elevador (Boost) e um inversor monofásico em ponte completa. Adicionalmente, o algoritmo PSO é empregado para realizar a otimização dos ganhos dos controladores presentes tanto no controle multi-malhas do conversor Boost, quanto no controle da tensão do barramento CC e da malha de corrente de saída do inversor monofásico. Desta forma, o sistema FV apresentado consegue operar com melhor desempenho dinâmico, além de, apresentar melhores índices transitórios e em regime na busca do GMPP, uma vez que tanto a busca da máxima potência, quantos os ganhos dos controladores estão otimizados. O sistema FV é analisado considerando o cenário de irradiação solar uniforme sobre o arranjo, bem como, quando ocorre condições de sombreamento parcial. Por meio de resultados de simulação, as técnicas de MPPT são avaliadas umas com as outras comparando o fator de seguimento, tempo de convergência, oscilação de potência em regime permanente, eficiência na busca do GMPP, assim como a distorção harmônica total na corrente injetada na rede elétrica. Além disso, é realizado a análise de desempenho do sistema FV considerando a sintonização dos compensadores PI pelo método da análise da resposta em frequência e do PSO associado a análise da resposta em frequência. |
| Abstract: | Considering that the photovoltaic (PV) system may be subject to partial shading conditions, i.e., presenting a global (GMPP) and several local (LMPP) maximum power points, this work presents a study and an analysis of techniques for maximum power point tracking (MPPT). In this work, the MPPT techniques are based on particle swarm optimization (PSO), which can search for GMPP, improving the tracking efficiency of the overall system maximum power point (MPP), as well as and increasing the tracking factor. In this study, the following methods are compared: Perturb and Observe (P&O); Traditional PSO (PSO 1), PSO with non-linear inertial weight (PSO 2); PSO with chaotic improvement (PSO 3); and, finally, the proposed PSO with varying inertial weight from a logistic map (PSO 4). The PSO algorithms are analyzed in a photovoltaic system connected to the single-phase utility grid, which is composed by a step-up DC-DC converter (Boost) and a single-phase full bridge inverter. In addition, the PSO algorithm is also used to optimize the gains of the controllers present both in the multi-loop control of the Boost converter, as well as in the control of the DC bus voltage and the output current loop of the single-phase inverter. Thereby, the presented PV system is able to operate with a better dynamic performance, in addition to presenting better transient and steady-state in the search for the GMPP, since both the search for MPP and the controller gains are optimized. The PV system is analyzed considering the scenario of uniform solar irradiation on the arrangement, as well as, when partial shading conditions occur. By means of simulation results, the MPPT techniques are evaluated to each other comparing the tracking factor, convergence time, power oscillations in steady-state and tracking, efficiency in the search for the GMPP, as well as the total harmonic distortion of the injected grid-current. In addition, the performance analysis of the PV system is performed considering the tuning of the PI compensators by the frequency response analysis method and the PSO associated with the frequency response analysis. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5430 |
| Aparece nas coleções: | CP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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