Armazenamento e conversão de energia utilizando inversores fonte de impedância modificados em sistemas fotovoltaicos de iluminação.

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: HARTMANN, Lucas Vinicius.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Energia Solar; Conversão DC-AC; Iluminação Noturna; Acumuladores; Ponto de Máxima Potência; Processamento da Energia; Solar Energy; Conversion from DC-AC; Night Lighting; Accumulators; Maximum Power Point; Energy Processing; Engenharia Elétrica
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8031

Eventos como os apagões sofridos no Brasil entre os anos de 2001 e 2009 tem gerado preocupação quanto a disponibilidade de energia no futuro, a qual ´e intensificada por uma previsão de 55% de aumento na demanda até o ano de 2022. Fontes de energias renováveis, como eólica e solar, possuem um papel importante no suprimento desta demanda, e podem operar com baixo impacto ambiental. Neste trabalho é estudada a utilização de energia solar fotovoltaica para alimentação de sistemas de iluminação noturna, permitindo que a energia que por estes seria consumida seja redirecionada para outras aplicações. Sistemas fotovoltaicos de iluminação noturna são geralmente compostos por um conjunto de módulos geradores, acumuladores, controlador de carga, inversor e lâmpadas, sendo os primeiros quatro estudados neste trabalho. De modo a obter conhecimento instrumental ao restante do trabalho foram estudados os acumuladores, sendo projetada uma plataforma de testes para estes. A partir dos resultados obtidos em ensaios foi obtido um modelo para simula¸c˜ao de acumuladores, o qual apresentou erro de tens˜ao da ordem de 50mV para acumuladores com mais de 20% de carga. Foi obtido também um modelo baseado em redes neurais para estimação do estado de carga, obtendo erro típico de 2% e chegando a 6% no pior caso. Visando otimizar o aproveitamento do gerador fotovoltaico foi desenvolvida uma nova técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT). Esta técnica é baseada na combinação de uma técnica heurística com uma técnica baseada em modelo, apresentando tanto o erro da ordem de 0, 1% em regime permanente característico das técnicas heurísticas, quanto o ganho de 70:1 na velocidade de rastreamento característico para técnicas baseadas em modelo. A utiliza¸c˜ao de conversor de carga e inversor como dois elementos distintos não é ótima, uma vez que controladores de carga simples não implementam MPPT, e modelos mais complexos adicionam componentes reativos além dos já presentes no inversor. Neste trabalho são então propostas topologias de conversores baseadas no inversor fonte de impedância (ZSI), as quais são capazes de substituir inversor e controlador de carga por um único conversor. Cada topologia possui modos de operação diurno e noturno distintos, sendo a primeira topologia reconfigurada por relé e a segunda apenas por alteração nas leis de controle. Ambas as topologias possibilitam o compartilhamento de componentes entre os modos de operação, reduzindo volume, custo e complexidade de instalação do sistema.