Microinversor fotovoltaico não isolado de dois estágios

Abstract

Esta dissertação de mestrado apresenta o procedimento utilizado no projeto e construção de um protótipo de microinversor fotovoltaico, capaz de processar energia de um módulo fotovoltaico de silício cristalino de até 250 W de potência e injetá-la na rede elétrica com 220 V de valor eficaz de tensão e 60 Hz de frequência. O trabalho compreende revisão bibliográfica em microinversores comerciais, normas para conexão à rede elétrica, caracterização de geradores fotovoltaicos, topologias aplicadas a microinversores e influência das correntes de modo comum na operação desses equipamentos. Optou-se por processar a energia em dois estágios de conversão. O primeiro, cc-cc, é composto por um conversor Boost com célula de ganho. O segundo, cc-ca, principal foco desta dissertação, é o conversor em ponte completa com modulação dois níveis. A estratégia de controle é baseada em compensação da corrente injetada na rede elétrica, com imposição, por PLL, de uma forma de onda senoidal em fase com a tensão; regulação do barramento cc principal; técnica de MPPT; método de anti-ilhamento; partida suave de todo o sistema; algoritmos de proteção; e desacoplamento dos estágios cc-cc e cc-ca por filtragem ativa. A experimentação do sistema projetado e construído contou com resultados satisfatórios e de acordo com teoria e simulação.<br>

Abstract : This Master's Thesis presents the design and construction procedure of a photovoltaic (PV) micro-inverter prototype capable of absorbing energy from a 250 W crystalline silicon PV module and injecting into a 220 V / 60 Hz utility grid. The work includes a literature review on commercial micro-inverters, standards for connectins to grid, characterization of photovoltaic generators, topologies applied to microinverters and influence of common mode currents in the operation of these equipments. Two stages of conversion were choosen to process the energy. The first, dc-dc, is composed by a Boost converter with gain cell. The second, dc-ac, main focus of this work, is the Full-Bridge converter with two level sinusoidal modulation. The control strategy is based on current compensation; dc link voltage controlling; PLL; MPPT; anti-islanding method; soft start of the entire system; protection algorithms; and decoupling of the dc-dc and dc-ac stages by active filtering. The experimentation of the designed and constructed system reached satisfactory results, according to theory and simulation.