Caracterizador Elétrico De Módulos Fotovoltaicos Utilizando O Conversor CC-CC Ćuk

Abstract

Resumo -Neste artigo apresenta-se uma metodologia utilizada para projetar um conversor Ćuk de 300 W que opere como caracterizador elétrico de módulos fotovoltaicos. O protótipo projetado é de fácil operação, portátil e permite a transferência das grandezas medidas (tensão, corrente, irradiância solar e temperatura) a um computador pessoal, por meio de comunicação serial. A partir destas grandezas são traçadas as curvas I-V e P-V e extraídos os cinco parâmetros que descrevem o circuito elétrico equivalente do módulo fotovoltaico ensaiado. De posse destes parâmetros, é possível replicar o comportamento do módulo fotovoltaico em ambiente de simulação, sob quaisquer condições de irradiância solar e temperatura. A fim de validar a precisão do caracterizador desenvolvido, as curvas I-V e P-V por meio dele obtidas são comparadas com as provenientes do traçador Profitest PV, fabricado pela empresa alemã Grossen Metrawatt.Palavras-Chave -Caracterizador elétrico, Conversor Ćuk, Módulos fotovoltaicos. ELECTRICAL CHARACTERIZER OF FOTOVOLTAIC MODULES USING THE DC-DC ĆUK CONVERTERAbstract -This paper presents a methodology employed to design and a Ćuk converter of 300 W, applied as an electrical characterizer of photovoltaic modules. The designed prototype is autonomous, portable and permits to transfer the measured data (voltage, current, solar irradiance and temperature) to a personal computer via serial communication. From these data, the I-V and P-V curves are plotted and the five parameters that describe the electrical circuit of the photovoltaic module under test are obtained. Thus, it is possible to replicate the photovoltaic module behavior in a simulated platform, under any solar irradiance and temperature conditions. In order to validate the accuracy of the developed characterizer, the curves obtained through it are compared with those obtained from the use of a Profitest PV tracer, manufactured by German company Grossen Metrawatt. I. INTRODUÇÃOA célula fotovoltaica é o elemento base na geração fotovoltaica, capaz de gerar potências entre 3 W e 5 W, dependendo de suas dimensões e do material utilizado em sua confecção. Tipicamente, com o intuito de elevar a potência gerada, células fotovoltaicas são eletricamente conectadas em série e mecanicamente encapsuladas em uma estrutura rígida, denominada de módulo fotovoltaico [1].Um módulo fotovoltaico pode ser representado pelo circuito elétrico equivalente ilustrado na Figura 1, em que I Ph representa a corrente fotogerada pela interação fóton-elétron, R S a resistência série que modela as perdas nos contatos elétricos e R P a resistência paralela que adiciona ao modelo as perdas por fuga de corrente. O diodo D, ao ser introduzido, confere ao circuito as características semicondutoras inerentes ao comportamento do módulo, enquanto as variáveis V pv e I pv descrevem a tensão e a corrente de saída, respectivamente. Matematicamente, a corrente I pv é descrita como uma função de V pv e dela própria, apresentando, portanto, comportamento não linear, conforme: (Standard Test...

Estudo E Implementação Computacional De Um Traçador De Curva I-v Para Módulos Fotovoltaicos Utilizando Conversores Cc-Cc

“…Definidas as topologias a serem utilizadas, é necessário projetar os parâmetros que as caracterizam. A consecução dos elementos passivos do conversor Ćuk foi realizada a partir da metodologia apresentada em Pereira et al (2017), cujas indutâncias e capacitâncias foram calculas a partir de equações de ondulação em regime permanentes. Neste trabalho, será adotada a mesma metodologia de projeto, porém estendida ao conversor SEPIC.…”

“…10 kHz e 100 kHz Máxima ondulação da corrente de entrada (ΔIin) 10% da corrente média de entrada Máxima ondulação de corrente no capacitor de acoplamento (ΔVC) 20% da tensão média do capacitor Máxima ondulação da tensão de saída (ΔVo) 50% da tensão média de saída Máxima ondulação da corrente de saída (ΔIo) (apenas para conversor Ćuk) 50% da corrente média de saída Máxima ondulação de corrente no indutor magnetizante (ΔIL) (apenas para conversor SEPIC) 20% da corrente média do indutor Definidos os parâmetros de projeto, é necessário estabelecer o valor do resistor de carga (responsável por dissipar a potência do módulo), o ganho de operação no ponto de potência máxima e a razão cíclica correspondente a esse ganho. Tais parâmetros podem ser apresentados, respectivamente, nas formas (Pereira et al, 2017):…”

“…Esta conclusão se aplica as duas topologias utilizadas e também para altas e baixas frequências propostas no projeto. Em termos de metodologia de projeto, o presente trabalho trouxe como contribuição a expansão da metodologia de projeto apresentada por Pereira et al (2017), mostrando que a medologia de projeto aplicada inicialmente apenas ao conversor Ćuk pode ser aplicado para projeto de conversores SEPIC.…”