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Processamento eletrônico da energia solar fotovoltaica em sistemas conectados à rede elétrica/ Electronic processing of the photovoltaic solar energy in grid connected systems

Casaro, Marcio Mendes; Martins, Denizar Cruz
2010-04-01

Resumo em português Este artigo apresenta um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica comercial em configuração centralizada e construído com um inversor trifásico de dois estágios capaz de extrair a máxima potência do arranjo de painéis fotovoltaicos. O algoritmo P&O é adotado como técnica de MPPT. O isolamento é realizado por um transformador de alta frequência. O conversor que compõe o estágio CC-CC dispensa a estrutura de controle, pois funciona com razão cíclica (mais) e frequência constantes ao longo de toda a faixa de operação. Isto viabiliza o uso de conversores CC-CC ressonantes, cujo rendimento é elevado em altas frequências, favorecendo a compactação da estrutura de potência. Assim, o conversor trifásico série ressonante é escolhido para compor este estágio. O MPPT é transferido para o estágio CC-CA, que, invariavelmente, possui um controlador para a corrente injetada na rede elétrica. O inversor trifásico PWM alimentado em tensão, que compõe o estágio CC-CA, é controlado e modulado vetorialmente. O controle vetorial impõe a transformação de Park as correntes de linha, de onde resulta a corrente de eixo direto. O MPPT utiliza as mesmas variáveis do controlador de corrente e maximiza a corrente de eixo direto, a qual reflete a potência extraída do arranjo fotovoltaico. Assim, nenhuma medição específica para o MPPT é realizada, resultando em economia de sensores. Resumo em inglês This paper presents a grid-connected photovoltaic system in centralized configuration and constructed with a three-phase dual-stage inverter able to extract the maximum power of the PV modules. The P&O algorithm is adopted as MPPT technique. The isolation is achieved by a high-frequency transformer. The converter used in the DC-DC stage dispenses control-loop, its duty-cycle and switching frequency are constants throughout the power operation range. This enables the appli (mais) cation of DC-DC resonant converters, whose efficiency is high at high frequencies, favoring compaction of the power circuit. Thus, the three-phase series resonant converter is chosen to integrate this stage. The MPPT is transferred to the DC-AC stage, which, invariably, has a grid current controller. The three-phase PWM voltage-source inverter, in the DC-AC stage, uses vector control and space vector modulation. The vector control requires a Park's transformation from the grid-currents which yield the direct axis current. The MPPT uses the same variables of the grid current controller and maximize the direct axis current which reflects the power flux from the PV array. Thus, any specific measurement to realize the MPPT is not needed, resulting in a small count of sensors.

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