Filtros Passivos Aplicados a Inversores Monofásicos Conectados à Rede Elétrica

Abstract

Este trabalho apresenta uma topologia de microinversor fotovoltaico de dois estágios cuja parte inversora é derivada do conversor Dual Buck para permitir analisar e comparar diferentes topologias de filtros passivos de interface entre o inversor e a rede elétrica. As configurações L, LCL, LCL+R, LCL+RC são discutidas e comparadas e, em seguida, se justifica a utilização do LCL+RC devido ao bom desempenho de filtragem, baixo custo, baixa amplitude de ressonância e baixas perdas. Uma metodologia de projeto para o LCL+RC é proposta e comparada com outras duas já existentes na literatura. São propostas também duas análises paramétricas do comportamento dinâmico dos filtros baseados nas funções de transferências por meio de diagramas de Bode e mapeamento de polos e zeros no plano complexo. A metodologia de projeto dos componentes magnéticos é deduzida e aplicada nos três métodos discutidos. Os métodos são então comparados por meio de simulações e validados pelos resultados experimentais.

This work presents a two stage photovoltaic micro-inverter topology in which the inverter stage derives from a Dual Buck converter in order to allow further analysis and comparison among multiple passive filter topologies used to interface the inverter and the electrical grid. The L, LCL, LCL+R and LCL+RC topologies are discussed and compared, followed by the reasoning justifying the use of the LCL+RC due to its adequate filtering performance, low cost, low resonance amplitude, and low losses. A methodology for designing the LCL+RC filter is proposed and compared among other two already described in the literature. Two filter’s dynamic behavior parametric analysis methods are also proposed, which are based on the filter’s transfer functions and make use of Bode diagram and pole-zero mapping on the complex plane. The magnetics components design methodology is derived and aplied to all three methods discussed. The methods are then compared by means of simulations and validated by experimental results.