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Título: Estudo de técnicas de extração de máxima potência de painéis fotovoltaicos
Título(s) alternativo(s): Study of maximum power extraction techniques of photovoltaic panels
Autor(es): Blessa, Lucas de Almeida
Orientador(es): Monteiro, André Luiz Regis
Palavras-chave: Geração de energia fotovoltaica
Energia - Fontes alternativas
Algorítmos computacionais
Photovoltaic power generation
Renewable energy sources
Computer algorithms
Data do documento: 18-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Referência: BLESSA, Lucas de Almeida. Estudo de técnicas de extração de máxima potência de painéis fotovoltaicos. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2018.
Resumo: O processo de industrialização iniciado há alguns séculos trouxe a forte dependência de combustíveis fósseis muitas vezes ignorando o fator ambiental. Como alternativa à crescente demanda aparecem as fontes renováveis, que representaram nos últimos vinte anos um aumento considerável na matriz energética. Dentre as diversas fontes classificadas dentro desse escopo, a solar fotovoltaica é destaque a nível mundial. Em contrapartida, a simples implantação de sistemas fotovoltaicos não oferece a credibilidade operacional desejada, devido à baixa eficiência de conversão de energia solar em elétrica (18%); além disso, as condições adversas do clima tendem a influenciar negativamente, reduzindo a oferta de energia. Para maximizar a energia gerada encontram-se os métodos de rastreamento de máxima potência (MPPT), que aliados a eletrônica de potência resultam em sistemas de maior confiabilidade e eficiência, reduzindo o tempo de retorno do investimento. Dentre os métodos de MPPT, o da Perturbação e Observação (P&O) e o da Condutância Incremental (IC) se destacam por independer do tipo de painel acoplado e possuir alto fator de rastreamento (FR). Frente a isto, implementou-se no ambiente MatLab/Simulink® um modelo de sistema fotovoltaico em espaço de estados composto por um painel fotovoltaico (PV), conversor eletrônico de potência e métodos IC e P&O. Ambos os algoritmos foram testados frente às variações de irradiação, sendo posteriormente comparados aos resultados do uso da Razão Cíclica Fixa (). Foi obtido FR de aproximadamente 80% para razão cíclica estática do conversor, enquanto os demais performaram em torno de 90%.
Abstract: The industrialization process initiated a few centuries ago has brought great dependence on fossil fuels often ignoring the environmental factor. An alternative to the growing energetical demand are the renewable sources, which in the last twenty years have represented a considerable increase in the energetic matrix. Among the many sources classified within this scope, solar photovoltaic (PV) is highlighted worldwide. On the other hand, the simple implementation of PV systems does not offer the desired operational credibility due to the low efficiency at conversion of solar to electrical power (18%); In addition, adverse weather conditions tend to have negative influence, reducing the supply of energy. To maximize the generated energy the Maximum Power Point Tracking (MPPT) methods are used with power electronics, which together result in systems of greater reliability and efficiency, reducing the payback time. Among the MPPT methods, the Perturbation and Observation (P&O) and Incremental Conductance (IC) stand out because of its non-dependence of the coupled panel type and high Tracking Factor (Fator de Rastreamento - FR). Thus, a space-state model of a photovoltaic system, composed of a PV module, a power electronic converter and the methods IC and P&O, was implemented in MatLab/Simulink®. Both algorithms were tested for irradiance variation and compared with the Fixe Duty Cycle () result. FR was approximately 80% for the fixed cyclic ratio, while the other MPPT methods perform around 90%.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11283
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