Inversor de baixa potência com seguidor do ponto de máxima potência integrado

Abstract

Nos últimos tempos têm aumentado os problemas do aquecimento global e da crise energética mundial, o que faz com que se dê uma maior importância ao desenvolvimento de novas técnicas de produção de energia elétrica através de fontes renováveis, uma vez que estas possibilitam uma redução do consumo de combustíveis fósseis, e da poluição. Uma das formas de produção de energia que tem revelado uma grande margem de crescimento é a geração através de painéis solares fotovoltaicos, o que é justificado por várias razões, nomeadamente por existir uma grande disponibilidade da fonte de energia, o Sol, por existir uma grande diversidade de painéis solares fotovoltaicos e pelo seu custo de operação reduzido. Os painéis solares geram uma tensão DC na saída, como a grande maioria das cargas são alimentados com tensão AC sinusoidal (230 V, 50 Hz) é imprescindível usar inversores para converter a tensão de DC para AC. Este trabalho de dissertação de mestrado tem como objetivo principal reduzir o efeito de sombra (de uma nuvem, ou objeto próximo) sobre um módulo fotovoltaico e, para tal, foi desenvolvido um microinversor para um módulo fotovoltaico de baixa potência, de modo a injetar energia na rede elétrica. O microinversor implementa uma metodologia de controlo que segue o ponto de máxima potência (MPPT), de modo a otimizar a extração de energia elétrica do painel a que este está ligado. Inicialmente foi feito um levantamento do estado da arte relativamente às tecnologias dos atuais microinversores de baixa/média potência, com intuito de selecionar a melhor relação de custo. Seguidamente foi escolhida a topologia do microinversor. Relativamente à topologia foi efetuado o seu dimensionamento, uma simulação computacional para validar o seu correto funcionamento, e por fim implementou-se um protótipo e são apresentados resultados experimentais.

In recent times has increased the problems of global warming and the global energy crisis, which gives greater importance to the development of novel techniques for electricity generation through renewable sources, since they enable a reduction in the consumption of fossil fuels, and pollution’ costs. One source of energy generation that have a large margin of growth is photovoltaic solar panels, because of several reasons, especially for having a great availability of the energy source, the Sun, its simplicity, and a great diversity of solar panels technologies, and also the reduced cost of operation. The solar panels generate a DC output voltage, since the great majority of loads are usually fed by sinusoidal AC voltage (230 V, 50 Hz) it is essential to use inverters to convert the DC voltage into AC voltage. This dissertation work has as its main objective to reduce the shadow effect on a photovoltaic module and for that, it was developed a micro-inverter for a PV module to inject energy into the power grid. The micro-inverter implements a control methodology that follows the maximum power point tracking (MPPT) to optimize the extraction of electrical power from the panel. Initially it was made a survey of the state of the art of the technologies related to the micro-inverter, in order to select the best cost relationship. Then it was selected a topology to implement the micro-inverter. Regarding the topology it was performed its sizing, some computer simulation to validate its operation, and finally it was implemented a prototype and presented some experimental results obtained with it.