Implementação e análise de um sistema de processamento de energia composto por geração fotovoltaica e armazenamento por baterias empregando software-in-the-loop

Abstract

Este trabalho propõe o estudo de um sistema de energia composto por geração fotovoltaica, armazenamento através de um banco de baterias e conversores CC-CC, formando uma microrrede CC isolada. Para isso, a análise é realizada empregando software-in-the-loop. Assim, dentre os elementos da estrutura, são abordados os aspectos que norteiam a modelagem tanto dos conversores CC-CC e seus componentes de controle, bem como dos elementos de geração distribuída. Nesse contexto, como principais objetivos é comentado a respeito da extração da máxima potência do dispositivo fotovoltaico através de um algoritmo de MPPT, a regulação da tensão no barramento CC e a avaliação do desempenho da microrrede sob diferentes condições de operação. Assim, em um primeiro momento, com o intuito consolidar os elementos de controle, a topologia é implementada e avaliada de maneira segmentada e integral no PSIM, avaliando a eficácia dos controladores projetados e do algoritmo de MPPT. Em seguida, o mesmo sistema é implementado utilizando o software Typhoon HIL, onde é investigado, de forma majoritária, o impacto de diferentes condições de geração e demanda no SOC do sistema de armazenamento por baterias.

This work proposes the study of an energy system composed of photovoltaic generation, battery energy storage system and DC-DC converters, forming an isolated DC microgrid. For this, the use of software-in-the-loop is considered. Thus, among the elements of the structure, the aspects that guide the design of DC-DC converters and their control components, as well as the elements of distributed generation, are addressed. In this context, as main objectives are included the extraction of maximum power from photovoltaic modules through an MPPT algorithm, the regulation of the DC bus voltage and the evaluation of the performance of the microgrid under different operating conditions. Therefore, at first, in order to consolidate the control elements, the topology is implemented and analyzed in a segmented and integral way in PSIM, evaluating the effectiveness of the designed controllers and the MPPT algorithm. Then, the same system is implemented using Typhoon HIL software, where the impact of different generation and demand conditions on the SOC of the battery energy storage system is mostly investigated.