Author(s): Couto, José
Date: 2015
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/12684
Origin: Biblioteca Digital do IPB
Subject(s): Inversor de tensão monofásico; Conversor elevador; Gerador síncrono de ímanes permanentes; Fileira fotovoltaica; Algoritmo MPPT
O objetivo desta dissertação consiste no estudo e exploração de uma interface para ligação à rede elétrica de diversas fontes distribuídas baseadas em energias renováveis. A interface é composta por um conversor DC/DC elevador e um inversor de tensão monofásico, para ligação à rede de diversas fontes, como por exemplo, uma bateria, um painel solar fotovoltaico ou um gerador elétrico cuja força motriz emula uma fonte renovável de energia. A estratégia de controlo da interface assenta num controlo independente do conversor elevador e do inversor de tensão monofásico. O primeiro visa a extração de energia proveniente da fonte de energia, obtida manualmente através do utilizador, ou automaticamente através de um algoritmo de MPPT, e o segundo destina-se a fornecer energia à rede elétrica com controlo independente das potências ativa e reativa. O controlo do inversor de tensão monofásico é baseado numa técnica de controlo vetorial, VOC – Voltage Oriented Control. O inversor de tensão é também utilizado no controlo da tensão à entrada do inversor, garantindo um determinado valor de tensão no barramento DC. O desenvolvimento do programa de controlo foi realizado no software Simulink. Foi utilizada uma interface gráfica, desenvolvida no programa ControlDesk, para permitir durante o funcionamento em tempo real, os ajustes necessários de todos os parâmetros utilizados e visualização de diversas variáveis do sistema. Na fase de validação experimental, foi utilizada uma fonte de tensão contínua para emulação de uma bateria de 96 V. De salientar que ainda foi possível obter resultados em tempo real de toda a estrutura de potência que se encontra no laboratório, bem como efetuar comparações entre o inversor experimental e um inversor comercial (fabricante SMA). Para este trabalho de comparação entre o inversor comercial e o implementado em laboratório, foi ainda testado um algoritmo de seguimento de potência máxima com painel fotovoltaico de 2 kW, disponível na cobertura do laboratório. A estrutura de potência experimental foi ainda utilizada como interface com uma micro rede, de forma a integrar uma fonte adicional de geração distribuída. Adicionalmente, a interface permite implementar a compensação o fator de potência da micro rede.
The objective of this work is the study and exploitation of an interface for the connection to the grid of various distributed energy sources based on renewable energy. The interface is composed by a step-up DC-DC-converter and a single-phase voltage inverter for connection to the grid of various sources, such as a battery, a photovoltaic solar panel or an electric generator which prime mover emulates a renewable energy source. The implemented control strategy of the interface is based on an independent control of the step-up converter and the single-phase voltage inverter. The first one aims at extracting energy from the power source manually, defined by the user, or automatically, maximizing it, through a MPPT algorithm, while the second one intends to provide energy to electrical grid with independent control of active and reactive powers. The control of the single-phase voltage inverter is based on a vector control technique, VOC - Voltage Oriented Control. The voltage inverter is also used to control the inverter input voltage, ensuring a certain voltage level in the DC bus. The development of the control program was made in Simulink software. It was used a graphical interface developed in ControlDesk program, in order to allow the necessary adjustments of all parameters and display of various system variables, during real time operation. In the experimental validation phase, a DC voltage source was used to emulate a battery of 96 V. It should be noted that it was still possible to achieve results in real time of the overall power structure present in the laboratory, and to make comparisons between the experimental inverter and a commercial one (SMA manufacturer). For this comparison study between the commercial inverter and the implemented one in the laboratory, it was also tested an algorithm for maximum power point tracking with the photovoltaic panel of 2 kW, available in the roof of the laboratory. The experimental power structure was also used as an interface with a micro grid, accomplishing the integration of an additional distributed energy source. In addition, this interface allows implementing the power factor compensation of the micro grid.
