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Title: Contribuição ao estudo do inversor multinível em cascata aplicado a sistemas fotovoltaicos sujeitos a sombreamentos parciais.
Other Titles: Contribution to the study of the cascade multilevel inverter applied to photovoltaic systems subject to partial shading.
???metadata.dc.creator???: OLIVEIRA, Marcus André Pereira.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: CORRÊA, Maurício Beltrão de Rossiter.
Keywords: Inversores multinível em cascata;Sistemas fotovoltaicos - topologia;Sombreamentos parciais;Geração fotovoltaica;Potência oscilatória - células do CCMLI;Cascaded Cell Multilevel Inverter;Cascade Multilevel Inverters;Photovoltaic systems - topology;Partial shading;Photovoltaic generation;Oscillatory power - CCMLI cells;Cascaded Cell Multilevel Inverter
Issue Date: Aug-2014
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: OLIVEIRA, Marcus André Pereira. Contribuição ao estudo do inversor multinível em cascata aplicado a sistemas fotovoltaicos sujeitos a sombreamentos parciais. 2014. 140f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2014. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18195
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho apresenta um estudo teórico e experimental sobre a utilização do Inversor Multinível de Células em Cascata (CCMLI) como interface de potência entre um conjunto de painéis fotovoltaicos e a rede de distribuição comercial. A escolha desta topologia decorre da melhor qualidade da tensão sintetizada pelo sistema multinível, aliado `a modularidade de controle obtida pela metodologia de processamento das informações proposta. Embora este tipo de inversor possa ser aplicado em qualquer nível de potência e número de fases, a análise deste texto se restringe a sistemas monofásicos de pequena potência como tipicamente é encontrado em residências ou em outros ambientes de microgeração o distribuída. Nestes locais, normalmente situados em zonas urbanas, o conjunto de painéis está sujeito `a presença de sombreamentos parciais de curta ou longa duração, diferenças na orientação em relação ao ângulo de irradiação solar ou diferenças entre as características dos painéis utilizados, situações que causam distribuição assimétrica de potência entre os elementos do sistema. Na proposta desenvolvida, tal assimetria ´e compensada na própria estrutura de comando das chaves de potência, pela atuação individualizada sobre os moduladores das células do inversor. A tensão média de referência a qual o barramento CC de cada célula de potência deve operar é estipulada por um algoritmo MPPT, que busca o maior valor de potência média fornecida pela fonte fotovoltaica. A obtenção da potência maximizada por célula, portanto, leva o sistema operar sempre em seu máximo ponto de transferência global. Uma abordagem sobre a operação dinâmica do inversor conectado `a rede também é apresentada, utilizando ambientes de simulação bem como resultados experimentais obtidos a partir de um protótipo de 9 níveis, desenvolvido segundo a metodologia de controle sugerida. Tais resultados confirmam a qualidade da tensão obtida por este tipo de inversor, bem como a capacidade de se adaptar rapidamente a variações na iluminação incidente sobre os painéis.
Abstract: This work presents a theoretical and experimental study about Cascaded Cell Multilevel Inverter (CCMLI) as the power interface between a set of photovoltaic (PV) panels and the commercial grid. The choice for this topology results from the higher voltage quality synthesized by the multilevel system, combined with the superior control modularity obtained by the proposed data processing methodology. Although this kind of converter can be applied at any power level and phase number, the analysis inside this thesis is restricted to single-phase small power systems, as typically found in residences or in other distributed microgeneration environments. In these places, usually located in urban areas, the set of panels can be exposed to partial shading with short or long duration, differences in sunlight relative angle orientation or differences between panel’s characteristics (panels mismatches), causing asymmetric power distribution between system elements. In this text, such asymmetry is compensated on power switches command structure, by acting on modulation controller of each converter cell. The average reference voltage at each DC link is calculated by a MPPT algorithm which seeks the highest value of average power provided by the PV source. Obtaining the maximized power in each cell carries the entire system to operate on global maximum power point. An approach to dynamic operation of grid connected converter is also presented, using simulation environments and experimental results from a 9 levels prototype, developed according to the suggested control methodology. These results confirms the expected voltage quality at inverter output, as well his capability to adapt readily to irradiation level changes over the panels.
Keywords: Inversores multinível em cascata
Sistemas fotovoltaicos - topologia
Sombreamentos parciais
Geração fotovoltaica
Potência oscilatória - células do CCMLI
Cascaded Cell Multilevel Inverter
Cascade Multilevel Inverters
Photovoltaic systems - topology
Partial shading
Photovoltaic generation
Oscillatory power - CCMLI cells
Cascaded Cell Multilevel Inverter
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18195
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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