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Desenvolvimento de um microinversor com armazenamento local de energia para aplicações solares fotovoltaicas
| Summary: | Nos últimos séculos, tem-se assistido a uma crescente procura e exploração de combustíveis fósseis com o intuito de saciar as necessidades energéticas da sociedade. O aumento populacional aliado à revolução industrial, iniciada no princípio do século XIX, levou a uma frenética exploração das fontes de energia causando danos ambientais irreparáveis. Esta tendência necessita de ser controlada de modo a permitir um desenvolvimento sustentável. Como tal, é urgente encontrar um modo de contornar as desvantagens inerentes ao uso dos combustíveis fósseis, surgindo assim as energias renováveis, como é o caso da energia solar fotovoltaica. Contudo, de forma a possibilitar a integração de fontes de energia renovável na rede elétrica, existe uma necessidade de mudar o paradigma energético, tornando-se evidente o papel crucial que as tecnologias de armazenamento de energia irão desempenhar. Desta forma, no presente documento de dissertação é descrito o Desenvolvimento de um Microinversor com Armazenamento Local de Energia para Aplicações Solares Fotovoltaicas, bem como todas as etapas inerentes à conceção deste projeto. Um microinversor é um dispositivo de eletrónica de potência que permite a interface de uma fonte de energia renovável, e.g., módulo solar fotovoltaico, com a rede elétrica, tendo como principal característica a possibilidade de extrair, de uma forma independente, a máxima potência disponível em cada módulo. Para a conceção do microinversor, é apresentada uma topologia inovadora para o conversor CC-CC que permite a interface de um módulo fotovoltaico com um banco de baterias e com o barramento CC, com apenas dois MOSFETs. No sistema de controlo do conversor CC-CC, encontra-se incluído um algoritmo de MPPT, que fará com que a sua operação se dê sempre no ponto de máxima potência do módulo, e um algoritmo responsável pelo carregamento adequado das baterias. Por sua vez, este é seguido de um conversor CC-CA, que tem como finalidade a sintetização de uma corrente sinusoidal para injetar a energia produzida na rede elétrica. Para a realização deste projeto de dissertação foi necessário o estudo, dimensionamento e implementação de todo o hardware que constitui o microinversor apresentado, desde os circuitos de condicionamento de sinal dos diversos sensores utilizados, passando pelos circuitos lógicos do sistema digital de controlo, até aos circuitos de potência, incluindo os elementos magnéticos alta-frequência. De igual modo, foi realizado um estudo e consequente desenvolvimento de todos os algoritmos de controlo necessários para a implementação deste projeto. |
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| Main Authors: | Barros, Luís André Magalhães de |
| Subject: | Armazenamento de energia Baterias Conversores de potência Microinversor MPPT Painéis solares fotovoltaicos Rede elétrica Batteries Energy Storage Micro-inverter Photovoltaic panels Power converters Power grid |
| Year: | 2016 |
| Country: | Portugal |
| Document type: | master thesis |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | Universidade do Minho |
| Language: | Portuguese |
| Origin: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Summary: | Nos últimos séculos, tem-se assistido a uma crescente procura e exploração de combustíveis fósseis com o intuito de saciar as necessidades energéticas da sociedade. O aumento populacional aliado à revolução industrial, iniciada no princípio do século XIX, levou a uma frenética exploração das fontes de energia causando danos ambientais irreparáveis. Esta tendência necessita de ser controlada de modo a permitir um desenvolvimento sustentável. Como tal, é urgente encontrar um modo de contornar as desvantagens inerentes ao uso dos combustíveis fósseis, surgindo assim as energias renováveis, como é o caso da energia solar fotovoltaica. Contudo, de forma a possibilitar a integração de fontes de energia renovável na rede elétrica, existe uma necessidade de mudar o paradigma energético, tornando-se evidente o papel crucial que as tecnologias de armazenamento de energia irão desempenhar. Desta forma, no presente documento de dissertação é descrito o Desenvolvimento de um Microinversor com Armazenamento Local de Energia para Aplicações Solares Fotovoltaicas, bem como todas as etapas inerentes à conceção deste projeto. Um microinversor é um dispositivo de eletrónica de potência que permite a interface de uma fonte de energia renovável, e.g., módulo solar fotovoltaico, com a rede elétrica, tendo como principal característica a possibilidade de extrair, de uma forma independente, a máxima potência disponível em cada módulo. Para a conceção do microinversor, é apresentada uma topologia inovadora para o conversor CC-CC que permite a interface de um módulo fotovoltaico com um banco de baterias e com o barramento CC, com apenas dois MOSFETs. No sistema de controlo do conversor CC-CC, encontra-se incluído um algoritmo de MPPT, que fará com que a sua operação se dê sempre no ponto de máxima potência do módulo, e um algoritmo responsável pelo carregamento adequado das baterias. Por sua vez, este é seguido de um conversor CC-CA, que tem como finalidade a sintetização de uma corrente sinusoidal para injetar a energia produzida na rede elétrica. Para a realização deste projeto de dissertação foi necessário o estudo, dimensionamento e implementação de todo o hardware que constitui o microinversor apresentado, desde os circuitos de condicionamento de sinal dos diversos sensores utilizados, passando pelos circuitos lógicos do sistema digital de controlo, até aos circuitos de potência, incluindo os elementos magnéticos alta-frequência. De igual modo, foi realizado um estudo e consequente desenvolvimento de todos os algoritmos de controlo necessários para a implementação deste projeto. |
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