Moacyr Aureliano Gomes de Brito
Inversores Integrados Monofásicos e Trifásicos para Aplicações
Fotovoltaicas: Técnicas para obtenção de MPPT, detecção e
proteção de ilhamento, sincronização e paralelismo com a rede de
distribuição de energia elétrica
Tese submetida à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira –
FEIS/UNESP – como parte dos requisitos exigidos para a
obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica.
Orientador
Prof. Dr. Carlos Alberto Canesin
Ilha Solteira.
2013.
Esta proposta de tese se baseia na necessidade atual e tendência mundial na busca por
sistemas cada vez mais eficientes e que se baseiem em fontes de energia alternativas menos
poluentes, renováveis e que produzam pouco impacto ambiental. Desta forma, são
desenvolvidos sistemas de geração de energia elétrica de pequeno porte baseado em painéis
solares fotovoltaicos. Com o intuito de aumentar o rendimento e a densidade de potência dos
sistemas, são apresentadas novas estruturas de inversores monofásicos e trifásicos integrados
para aplicação como sistemas isolados e/ou conectados à rede de distribuição em corrente
alternada (CA), operando como sistemas de geração distribuídos. Os inversores integrados são
apresentados com o intuito de substituir os usuais sistemas de conversão de energia a duplo
estágio. Incorporado aos inversores integrados são implementados métodos e dispositivos
para extração da máxima potência possível dos painéis fotovoltaicos (algoritmo de MPPT),
aumentando assim o aproveitamento de energia advinda destes painéis. Além disso, em
virtude da necessidade de conexão segura destes sistemas à rede de distribuição de energia
elétrica em corrente alternada, são realizadas análises e a implementação de métodos de
sincronismo com a rede de CA em baixa tensão; além da análise e síntese de métodos híbridos
para detecção e gestão do efeito de ilhamento, a fim de garantir a segurança do sistema. O
controle dos conversores e as técnicas de MPPT, gestão e detecção de ilhamento, bem como
de sincronismo com a rede em CA são implementadas de forma digital, com o objetivo de
propiciar maior flexibilidade na concepção das lógicas de controle adequadas às aplicações
propostas. Finalmente, destaca-se que o trabalho trouxe contribuições significativas para a
melhoria na implementação dos algoritmos de MPPT P&O e IC, que foram denominados de
P&O e IC baseados em PI. Também foram apresentadas as etapas de integração para a
obtenção de novas famílias de inversores integrados monofásicos e trifásicos, destacando a
inovação das topologias ZETA/Cuk integradas. Ainda, destaca-se que esta é a primeira tese
que apresenta os inversores tri-state trifásicos em conexão com a rede de distribuição de
energia elétrica. Inversores estes que foram dotados de uma inovação no controle e em sua
modulação, que leva ao controle independente entre entrada e saída, facilitando a busca do
MPPT e a injeção de potência na rede elétrica.
Palavras-Chave: Conversão fotovoltaica. Inversores integrados. MPPT. Ilhamento e sincronismo.
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