Conversor CC-CA-CA com link ressonante e comutação ZVS

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo para uma futura implementação de um microinversor monofásico com link de corrente alternada (c.a.), tipo ?off-grid? desconectado da rede pública. Esse micro-inversor tem como propósito ser aplicado num sistema de energia renovável fotovoltaico (PV), visando uma melhor relação custo benefício comparado aos conversores tradicionais. Os conversores tradicionais utilizam link de corrente contínua (c.c.), sendo que o link c.c. é o maior responsável pelo aumento de volume do conversor, pela geração das harmônicas na corrente de saída e outros problemas que poderão ser vistos no trabalho. O aumento das harmônicas nos conversores tradicionais com link c.c. são normalmente gerados pela inviabilidade da técnica de comutação suave, comutação com tensão nula (ZVS). O micro-inversor com link c.a. proposto, visa reduzir esses problemas e possibilitar a aplicação da técnica de comutação suave (ZVS). Essa topologia contém dois conversores internos, o primeiro um conversor c.c.-c.a., responsável por carregar a energia elétrica gerada pelo módulo PV para o indutor do link c.a.. Esse conversor tem dois braços, ponte H, tipo unidirecional. O segundo conversor c.a.-c.a. é o circuito responsável por descarregar a energia do circuito indutor e capacitor (LC) do link c.a. para a carga na saída, o mesmo também é composto por dois braços do tipo H, contudo é bidirecional. Entre os dois conversores há um circuito LC, conhecido como circuito tanque, responsável em parceria com os circuitos conversores pela geração do link c.a.. Os resultados obtidos através das simulações são favoráveis, apresentaram uma eficiência próxima à 79,5% sobre um regime de operação de 100% da sua capacidade de 200 W. Quanto aos resultados obtidos com o protótipo, não chegou-se a validar à eficiência, contudo, todos os detalhes do protótipo quanto ao projeto, construção e ensaios realizados são apresentados nesse trabalho e se confirmaram desafiadores.

Abstract: This paper presents a study for a future implementation of a single-phase micro-inverter with alternating current link (a.c.) type off-grid disconnected from the public network. This micro-inverter aims to be applied in a renewable energy system Photovoltaics (PV), aiming at a better cost benefit ratio compared to traditional converters. Traditional converters use the direct current link (d.c.), and the d.c. link is the largest responsible for increasing the volume of the converter, for the generation of harmonics in the output current and several other problems that can be seen at work. The increase of harmonics in traditional converters with c.c. link are usually generated by the infeasibility of the smooth switching technique, zero voltage swit (ZVS). The proposed a.c. link microinverter aims to reduce these problems and enable the application of the soft switching technique (ZVS). This topology contains two internal converters, the first a d.c.-a.c. converter, responsible for charging the electricity generated by the PV module to the a.c. link inductor. This converter has two arms, H-bridge, one-way type. The second a.c.-a.c. converter is the circuit responsible for unloading the energy from the inductor and capacitor circuit (LC) of the a.c. link for the load at the output, it is also composed of two H-type arms, however it is bidirectional. Between the two converters there is an LC circuit, known as tank circuit, responsible in partnership with the circuits converters for the generation of the a.c. link. The results obtained through the simulations are favorable, presented an efficiency close to 79.5% on an operating regime of 100% of its capacity of 200 W. As for the results obtained with the prototype, it was not possible to validate the efficiency, however, all the details of the prototype regarding the project, construction and tests performed are presented in this work and proved challenging.