Concepção, análise e implementação de um conversor CÙK aplicado no rastreamento do ponto de máxima potência operando como um carregador de bateria

Abstract

Neste trabalho é proposto o estudo e implementação de um carregador de baterias, cuja tensão estabelecida é de 22,2V e capacidade de carga de 8800 mAh, utilizando um conversor Cùk alimentado por módulo fotovoltaico com potência nominal de 150W. A estratégia de controle do conversor foi desenvolvida para atender a duas finalidades. Inicialmente o conversor atua como rastreador do ponto de máxima potência - MPPT - do módulo fotovoltaico. O segundo objetivo é realizar o carregamento de um banco de baterias. Para alcançar os objetivos propostos, primeiramente adequa-se o equacionamento da topologia Cùk para operar com um banco de baterias conectado na saída do conversor, cujo desenvolvimento necessita considerar os limites de tensão da bateria no cálculo da razão cíclica. No que se refere ao rastreamento do ponto de máxima potência, os métodos recorrentes na literatura são analisados, com ênfase aos métodos MPPT-temp e MPPT-temp V oc , que executam o rastreamento a partir da leitura da temperatura obtida na superfície do módulo fotovoltaico. Além disso, realiza-se uma modelagem computacional do módulo fotovoltaico utilizado com intuito de obter as curvas de MPPT. O modelo desenvolvido permite verificar o comportamento do gerador fotovoltaico quando submetido a diferentes condições climáticas e analisar o rastreamento do ponto de máxima potência empregado. Por fim, os resultados obtidos via simulação e experimental, sob diferentes condições de operação, são apresentados e discutidos com o propósito de validar o conversor desenvolvido.<br>

This work proposes the study and implementation of a battery charger, whose established voltage is 22.2V and a load capacity of 8800 mAh, connected a photovoltaic module with nominal power of 150W using Cùk converter. The converter control strategy has been developed to serve two purposes. The converter acts as the maximum power point tracker - MPPT. The second purpose is to charge a battery bank. In order to achieve the proposed objectives, it is first necessary to adapt the Cùk topology to operate with a battery bank connected to the converter output, whose development required to consider the battery voltage limits in the duty cycle calculation. Regarding the Maximum Power Point Tracking, recurrent methods in the literature are discussed, with emphasis on the MPPT-temp and MPPT-temp V oc methods, which perform tracking from the temperature reading obtained on the surface of the photovoltaic module. Furthermore, carry out one computational modeling of the photovoltaic module used to obtain the MPPT curves. The developed model allows to verify the behavior of the photovoltaic generator when subjected to different climatic conditions and to analyze the tracking of the maximum power point employed. Finally, the results obtained through simulation and experimental, under different operating conditions, are presented and discussed to validate the developed converter.