Author(s):
Anjos, Ruben Serra dos
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6746
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Ponto quente; Sistemas fotovoltaicos; Deteção de falhas; Sombreamento; Polarização inversa; Dissipação de energia; Sobreaquecimento; Ponto de máxima potência; Tensão de rutura; Corrente de dissipação; Díodo de desvio; Simulação; Hot-spot; PV systems; Fault detection; Shading; Reverse bias; Power dissipation; Overheating; Maximum power point; Breakdown voltage; Leakage current; Bypass diode; Simulation
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica, ramo de Energia
Esta dissertação aborda a análise e simulação de pontos quentes em painéis fotovoltaicos. Os pontos quentes são um fenómeno de falha que causa perdas de eficiência energética e degradação física dos painéis fotovoltaicos. Esta falha resulta da dissipação da energia que ocorre quando células ou módulos fotovoltaicos que constituem o sistema ficam inversamente polarizados. A polarização inversa surge na maioria das vezes como consequência do sombreamento que ocorre devido à deposição de poeiras, dejetos de pássaros, folhas, neve ou efeito de sombra provocado por edificações ou arvoredos próximos. O sombreamento pode ser parcial ou total relativamente a uma célula ou a um módulo fotovoltaico. Quando uma célula ou módulo sombreado fica inversamente polarizado passa a assumir um comportamento de carga, começando a dissipar energia elétrica e a aumentar de temperatura. O objetivo desta dissertação consiste em analisar e simular em MATLAB/Simulink o comportamento dos pontos quentes utilizando um modelo elétrico e um modelo térmico. O modelo elétrico é utilizado para analisar as perdas de energia elétrica que ocorrem quando um módulo fotovoltaico sombreado está em condições de ponto quente, usando as curvas características I-V e P-V do sistema fotovoltaico. O modelo térmico é utilizado para simular a evolução da temperatura do ponto quente ao longo do tempo utilizando os resultados provenientes do modelo elétrico. Ambos os modelos são utilizados em diferentes configurações do sistema fotovoltaico por forma a conhecer os aspetos característicos dos módulos fotovoltaicos que mais favorecem a formação de pontos quentes.
Abstract: This dissertation addresses the analysis and simulation of hot-spots in photovoltaic (PV)panels. Hot-spots are a failure that causes losses of energy efficiency and physical degradation of PV panels. This failure results of power dissipation that occurs when PV cells or PV modules operate in reverse bias. The reverse bias appears most often as a result of shading that occurs due to the dust, bird droppings, leaves, snow or shadowing caused by near buildings or trees. The shading can be partial or full with respect to a PV cell or a PV module. When a shaded cell or a shaded module becomes reverse biased takes a load behavior and then beginning to dissipate electric power and increasingtemperature. The aim of this dissertation is to analyze and simulate the behavior of thehot-spots using an electrical model and a thermal model in MATLAB/Simulink. The electrical model is used to analyze the electric power losses that occur when a shaded PV module is under hot-spot condition, using the I-V and P-V characteristic curves of the PVsystem. The thermal model is used to simulate the evolution of the hot-spot temperature over time using the results from the electrical model. Both models are used in different system configurations in order to know the characteristic aspects of PV modules more prone to the formation of hot-spots.
