Análise e proposta de aprimoramento do modelo de um diodo para módulos fotovoltaicos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ruschel, Cristiano Saboia
• Orientador(a): Krenzinger, Arno
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Diodos; Sistemas fotovoltaicos
• Palavras-chave em Inglês: Single diode model; Photovoltaic modeling; Photovoltaic modules
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/205384

O modelo de um diodo é o mais utilizado na simulação de sistemas fotovoltaicos. Contudo, é reconhecido que este possui desempenho inferior em certas situações operativas, em especial na modelagem de condições de baixas irradiâncias, inferiores a 300 W/m². Assim, este trabalho se propõe a estudar o modelo de um diodo, compreendendo as funções de cada um dos parâmetros e avaliando seus comportamentos nas diferentes condições de temperatura e irradiância, a fim de propor aprimoramentos. Primeiramente, são analisados os trabalhos experimentais e os modelos da literatura, a fim de compreender as abordagens tradicionalmente utilizadas. A seguir, com a realização de dois conjuntos de ensaios experimentais em simulador solar com condições controladas, utilizando uma amostra de módulos fotovoltaicos de silício cristalino, extrai-se os parâmetros da curva I-V de cada uma das condições de estudo, e, desses dados, avalia-se possíveis ajustes no modelo de um diodo. Na primeira etapa, a temperatura constante, são propostas equações de variação das resistências série e paralela com a irradiância, e demonstra-se que estas levam a curvas mais adequadas a baixas irradiâncias que o modelo tradicional. Posteriormente, com os dados a diferentes temperaturas, na irradiância de referência avalia-se que o recálculo de I0 a cada condição é a opção mais adequada para esses casos. Na sequência, nas medições com temperaturas e irradiâncias distintas das condições de referências, conclui-se que um ajuste no coeficiente de temperatura da tensão de circuito aberto, β, com a irradiância leva a uma melhora notável nas curvas I-V, especialmente a baixas irradiâncias e altas temperaturas. Por fim, em um ensaio em condições externas, são comparados os resultados de um modelo de um diodo mais simplificado com outro que utiliza as alterações propostas. Os resultados confirmam a tendência verificada nas medições do simulador, de maior adequação às curvas I-V medidas quando aplicados os aprimoramentos propostos.