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Title: Modelagem, projeto e implementação de um inversor monofásico para sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica.
Authors: Dias, André Lage Almeida
metadata.dc.contributor.advisor: Bastos, Renan Fernandes
metadata.dc.contributor.referee: Manso, Juan Carlos Galvis
Silva, Carlos Henrique da
Bastos, Renan Fernandes
Keywords: Conversores de corrente elétrica
Geração de energia fotovoltaica
Energia - fontes alternativas
Rede elétrica
Issue Date: 2019
Citation: DIAS, André Lage Almeida. Modelagem, projeto e implementação de um inversor monofásico para sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica. 2019. 116 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas, Universidade Federal de Ouro Preto, João Monlevade, 2019.
Abstract: Um inversor é um conversor de potência capaz de transformar sinais de corrente contínua em sinais de corrente alternada. Os inversores que operam nos sistemas de geração distribuída conectados à rede elétrica, são comumente chamados de inversores on-grid ou grid-tie. Este trabalho trata do estudo e da metodologia necessária para construção de um inversor de tensão monofásico capaz de operar conectado à rede elétrica, com aplicação voltada para sistemas de geração distribuída a partir de fontes alternativas. São abordadas as etapas de projeto e implementação do protótipo. Na etapa de projeto, foi realizada a modelagem matemática dos estágios conversores e elementos passivos, sintonia dos controladores, implementação do algoritmo de controle em linguagem C e por fim a simulação computacional dos circuitos. Já a partir dos testes práticos, foi possível realizar a comparação técnica entre alguns dos resultados simulados e os experimentais. Além do estágio inversor propriamente dito, foi projetado um estágio elevador de tensão (boost) para conexão dos módulos fotovoltaicos, assim como a utilização da técnica MPPT (Maximum Power Point Tracking) que aplica o algoritmo P&O (Perturbação e Observação) para rastreamento da máxima potência/rendimento dos painéis fotovoltaicos. O sistema conta ainda com um controlador PLL (Phase-Locked Loop) para obtenção do sincronismo com a tensão da rede e com um controlador do tipo ressonante para otimização do controle da malha de corrente em regime permanente. Quanto à legislação vigente aplicada a essa área, são abordados de forma objetiva alguns dos requisitos para conexão de geradores fotovoltaicos à rede elétrica de distribuição. Embora já se tenha uma variedade de marcas e modelos de inversores grid-tie disponíveis comercialmente, inclusive com custos relativamente baixos, o intuito da realização deste trabalho é a compreensão detalhada dos procedimentos passo a passo, uma vez que este conhecimento serve de base para trabalhos futuros mais avançados, por exemplo na área de microredes, que são estruturas mais complexas que partem do mesmo princípio teórico e metodológico descrito aqui, e ao que tudo indica, é uma área muito promissora para o futuro da eletrônica de potência.
metadata.dc.description.abstracten: An inverter is a power converter capable of transforming direct current signals into alternating current signals. The inverters that operate in grid-connected distributed generation systems are commonly referred to as on-grid or grid-tie inverters. This work deals with the study and the necessary methodology for the construction of a single - phase voltage inverter capable of operating connected to the electric grid, with application directed to distributed generation systems from alternative sources. The design and implementation stages of the prototype are discussed. In the design stage, it was performed the mathematical modeling of the stages and passive elements, tuning of the controllers, implementation of the control algorithm in C language and finally the computational simulation of the circuits. From the practical tests, it was possible to carry out the technical comparison between some of the simulated and experimental results. In addition to the inverter stage itself, a booster voltage boost stage was designed for connection of the photovoltaic modules, as well as the MPPT (Maximum Power Point Tracking) technique that applies the P&O (Perturbation and Observation) algorithm for maximum tracking power / efficiency of the photovoltaic panels. The system also has a Phase-Locked Loop (PLL) controller to obtain the synchronism with the mains voltage and a resonant type controller for optimization of the permanent current grid control. Regarding the current legislation applied to this area, some of the requirements for the connection of photovoltaic generators to the distribution grid are approached objectively. Although a variety of brands and models of grid-tie inverters are available commercially, including relatively low costs, the purpose of this work is the detailed understanding of step-by-step procedures, since this knowledge is the basis for work more advanced futures, for example in the area of microregions, which are more complex structures that depart from the same theoretical and methodological principle described here, and by all accounts, is a very promising area for the future of power electronics.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/1808
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