Publicação: Sistema solar fotovoltaico conectado à rede
elétrica operando como gerador de potência
ativa e compensador de potência reativa
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
O principal agente norteador deste trabalho foi o desenvolvimento, por meio de
simulações computacionais, do comando de um inversor controlado por tensão (VSI) em
substituição ao inversor controlado por corrente (CSI) comumente utilizado em sistemas
fotovoltaicos (FV), usando o PWM padrão (pulse width modulation). Este controle tem
como objetivo ajustar o ângulo de potência de acordo com a energia fornecida pelo sistema
FV para fornecer mais ou menos potência ativa para a rede elétrica e também alterar a
magnitude do vetor de tensão nos terminais do inversor, fazendo com que este
forneça/absorva potência reativa da rede, de acordo com a necessidade desta.
Posteriormente, com o objetivo de verificar a aplicação prática da técnica utilizada
neste trabalho, é examinada, por meio de simulações computacionais e medições
realizadas em campo, a influência da geração FV na curva de carga de uma área
residencial, de um órgão público e de uma área comercial na cidade de Palmas-TO. Foram
avaliadas as características da curva de carga em relação às potências ativa, reativa e
aparente, e ao fator de potência do ponto de acesso a rede de distribuição, sob vários
percentuais de penetração dos sistemas FVs. Outro aspecto analisado para essas mesmas
áreas, consiste na inserção de sistemas fotovoltaicos com compensação de potência
reativa pelo inversor, o qual fornece potência ativa e compensa potência reativa da rede de
distribuição. Para a área residencial, foi considerado também o emprego de aquecedores
solares em substituição ao chuveiro elétrico, visando à redução da potência ativa
consumida durante o período do horário de ponta.
É demonstrado que o controle desenvolvido apresentou um desempenho
satisfatório, desde que a potência ativa fornecida pelo sistema FV para a rede aumenta
com o aumento da irradiância. Quanto a potência reativa, esta é aumentada pelo inversor à
medida que a potência ativa é diminuída devido à redução de irradiância.
Abstract
The principal agent guiding this work was the development by computer simulations
of the control of a voltage sourced inverter (VSI) to replace the current sourced inverter
(CSI) commonly employed in photovoltaic (PV) systems, using the standard PWM (pulse
width modulation). This control aims to adjust the power angle according to the energy
provided by the PV system and therefore to increase/decrease the active power supplied to
the grid. It also changes the magnitude of the voltage vector at the inverter terminals to
meet the need of supplying /absorbing reactive power.
Later, in order to verify the practical application of the technique used in this work, it
is examined through computer simulations and field measurements, the influence of PV
generation in the load curve of a residential area, a public organization and a commercial
area in Palmas city, state of Tocantins. It was evaluated the characteristics of the load curve
in relation to active, reactive and apparent power, and power factor, at point of access to the
distribution grid, under various percentages of PV system penetrations. Another aspect
analyzed, for these same areas, is the inclusion of photovoltaic systems with reactive power
compensation through inverter control, which provides active power and compensates
reactive power for the distribution grid. With respect to the residential area, it was also
considered the use of solar water heaters to replace electric showers in order to reduce the
active power consumed during the peak hours.
It is shown that the developed control presented a satisfactory performance since
the active power supplied by the PV system to the grid increases with irradiation rise. With
regards to reactive power, it is increased by inverter action as soon as active power is
reduced due to irradiation decline.
Palavras-chave
Compensação de potência reativa, Geração de potência ativa, Geração distribuída, Sistema solar fotovoltaico, Reactive power compensation, Active power generation, Distributed generation, Photovoltaic solar system, Inversores elétricos, Geração de energia fotovoltaica
Citação
ALBUQUERQUE, Fabio Lima de. Photovoltaic solar system connected to the main grid
operating as active power generator and reactive power
compensator. 2012. 197 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2012.9