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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-4566-0980
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Investigação dos inversores de ponto neutro grampeado em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica
Alternate title (s): Investigation of neutral point clamped inverters in grid-tied photovoltaic systems
Author: Reis, Joaquim Henrique
First Advisor: Coelho, Ernane Antônio Alves
First member of the Committee: Chaves, Eric Nery
Second member of the Committee: Lima, Gustavo Brito de
Summary: Este trabalho trata de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica. Mais especificamente, do aproveitamento de energias renováveis e controle da corrente injetada. Ao longo da proposta, inicia-se por uma breve apresentação da estrutura da conversão fotovoltaica, do estado da arte de inversores de potência, suas topologias básicas e estruturas de modulação, justificando a escolha do inversor NPC - 3 níveis (Neutral Point Clamped Inverter) e do filtro passivo indutivo. Na abordagem do processo de conexão à rede, detalham-se as estruturas de controle da tensão CC, o algoritmo de sincronismo de fase (PLL - Phase Locked Loop), o compensador de corrente e as rotinas de proteção, que atuam no domínio da tensão CC, da corrente CA, bem como do estado da rede CA (tensão e frequência) e os mecanismos de proteção das variáveis envolvidas. Em conjunção ao estado da arte, são apresentados elementos e métodos que tornaram possível a implementação prática, situando a característica física de alguns componentes, com enfoque na unidade de processamento (DSP), sensores e circuitos de auxílio à comutação, que efetuam o controle digital. Ao final, uma amostra dos resultados obtidos apresenta alguns sinais internos ao controle, como a operação em malha aberta, tensão e corrente sobre os semicondutores, ganho estático e sincronismo. Na conexão à rede, o destaque deve-se à comparação entre as técnicas de compensação terminal do ganho de modulação, em que as tensões CA e CC, que compõem a ação de controle, são apresentadas sob a forma do valor de referência, ou da respectiva medida (variável sensoriada). O desempenho é visto em termos de aproveitamento de potência, qualidade das formas de onda, destacando desafios e aspectos potenciais do projeto.
Abstract: This work presents a photovoltaic energy system connected to the grid. More specifically, the renewable energy and injected current conditioning. Initially, it is presented a brief description about photovoltaic structures, as solar resource, cell's technologies, I-V curves and MPPT algorithms. Then, it follows a state-of-art review about most common topologies and modulation techniques, in which it is stressed the choice of NPC-3L associated with an inductive filter. The control of grid connected systems includes outer voltage loop, Phase Locked Loop, in order to synchronization, inner current loop and protection schemes design. In this case, the under and overvoltage at DC bus , AC overload and anti-islanding strategies are mentioned. About the prototype, it is showed physical components and their limitations, as well as the methods applied, which they became feasible the experimental analysis: DSP, sensors and gate drivers. At last, the results present some internal open-loop signals, as static gain curve, voltage and current waveforms in semiconductors and PLL dynamics. About grid connected systems, it compares the terminal compensation previously to the modulation. In other words, it refers to AC and DC voltage signals that it evaluates control action signal at output current loop. In this case, if the DC voltage is the reference or the instantaneous value, with AC component, the dynamics is not the same. Moreover, there are differences if the AC voltage is the PLL output, without harmonics, or a grid measurement. So, the efficiency, power quality, and steady state waveforms highlight about the potential aspects and limitations of this research.
Keywords: Sistemas Fotovoltaicos
Photovoltaic Systems
Inversor NPC
NPC Inverter
Conexão à Rede
Grid Connected
Desacoplamento da Tensão
Voltage Decoupling
Corrente Injetada
Injected Current
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: REIS, Joaquim Henrique. Investigação dos inversores de ponto neutro grampeado em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica. 2019. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2046.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2046
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26565
Date of defense: 17-Jul-2019
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