Sistema de geração fotovoltaico multifuncional

Abstract

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema de geração fotovoltaico híbrido, ou seja, capaz de funcionar tanto interligado à rede elétrica como desconectado (ilhado) desta. Quanto ilhado, este sistema fornece potência e uma tensão senoidal para a carga, desde que haja energia solar nos módulos fotovoltaicos e/ou energia armazenada no banco de baterias. Quando conectado, o sistema de geração fotovoltaico é capaz de fornecer potência ativa para a carga e/ou rede elétrica e, simultaneamente, funcionar com um Stalic Synchrnous Compensator (STATCOM), auxiliando no suporte de tensão no ponto de acoplamento comum ou, como um compensador ativo seletivo, atenuando os distúrbios elétricos causados pela carga. Para atingir o objetivo deste trabalho, o sistema de geração fotovoltaico foi estudado, projetado e analisado. O estudo passou por definições de geração distribuida e de microrede; modelagem do dispositivo fotovoltaico; escolha da técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT); modelagem do banho de baterias; projeto, modelagem e controle dos conversores eletrônicos; projeto das malhas de controle de potência, responsáveis pelo gerenciamento do balanço de potência. Também foi realizada uma análise de três diferentes controladores aplicados ao sistema de geração fotovoltaico isolado e, análises do funcionamento do sistema híbrido com algumas multifuncionalidades agregadas, tais como: funcionamento híbrido, STATCOM e compensador ativo seletivo. Os estudos relacionados à modelagem do dispositivo fotovoltaico, escolha da técnica de MPPT, modelagem do banco de baterias e, projeto, modelagem e controle dos conversores CC-CC foram realizados por meio de simulação. Enquanto que o projeto, modelagem e controle do conversor CC-CA, os estudos do sistema fotovoltaico isolado e híbrido, assim como suas multifuncionalidades...

The goal of this work is to develop a hybrid photovoltaic generated system, which means, able to run both connected to the grid as disconnected (islanded). When it operates in the islanted mode, the system provides power and a sinusoidal voltage to the local loads, since there exist solar energy at the photovoltaic modules and/or storage energy in the battery bank. When the photovoltaic system operates in the connected mode, it is able to supply active power to the load and/or grid and, simultaneously, works as a static synchronous compensator (STATCOM), assisting in the voltage support at the point of common coupling or, as a selective active compensator, mitigating disturbance caused by the load. To reach the goal of this work, the photovoltaic system was studied designed and analyzed. The studies addressed to definition of distributed generation and microgrids; modeling of the photovoltaic device; choose of the maximum power point tracking (MPPT) technique; modeling of the battery bank; design, modeling and control of the electronic converters; design of the power control loops responsible for the power balance manager. It was also perfomed an analyze of three different controllers applied in an isolated photovoltaic generated system and analyzed a hybrid system with multifunctionalities, such as: hybrid operation, STATCOM function and selective active compensator function. The studied related to the modeling of the photovoltaic device, choose of the MPPT technique, modeling of the battery bank and, design, modeling and control of the DC-DC converters have been performed by simulation results. Whereas the design, modeling and control of the DC-AC converter, the studies the isolated and hybrid photovoltaic system, such as multifunctionalities, have been analyzed by simulation results and validated by experimental results... (Complete abstract click electronic access below)