Projeto e implementação de um conversor CC-CC isolado com elevado ganho estático e rendimento para aplicação em microinversores fotovoltaicos

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Moraes, Cassiano Ferro
• Orientador(a): Stein, Carlos Marcelo de Oliveira
• Banca de defesa: Stein, Carlos Marcelo de Oliveira , Costa, Jean Patric da , Mezaroba, Marcello
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Pato Branco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Conversores de corrente elétrica; Circuitos de comutação; Geração de energia fotovoltaica; Electric current converters; Switching circuits; Photovoltaic power generation
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4795

A geração fotovoltaica tem tido um crescimento significativo em âmbito mundial, devido principalmente à redução dos preços dos módulos e também na fabricação dos inversores. Dentre as configurações de inversores fotovoltaicos, os sistemas com microinversores apresentam vantagens para instalações de menor potência, geralmente envolvendo aplicações com um ou dois módulos. Na implementação dessa topologia, a qual geralmente é constituída por dois estágios de conversão, é necessário utilizar conversores CC-CC com elevado ganho de tensão e alto rendimento, o que não é trivial de se obter na prática. Dentre as topologias de conversores isolados, o conversor meia-ponte alimentado em corrente apresenta vantagens para aplicações envolvendo microinversores fotovoltaicos, tais como: elevado ganho estático através da relação de transformação, baixa ondulação na corrente de entrada e inexistência de desbalanço de luxo no transformador, além de que a isolação galvânica reduz riscos de choque elétrico e problemas com a corrente de fuga dos módulos. Entretanto, assim como os demais conversores isolados, essa topologia apresenta problemas vinculados à energia acumulada na indutância de dispersão do transformador de alta frequência, se tendo sobretensões intensas na desativação das chaves do conversor. Esses picos de tensão geram maior estresse, perdas de potência, demandam semicondutores com maior tensão de ruptura e afetam a contabilidade de operação do conversor. Desse modo, esse trabalho tem como objetivo o projeto e implementação de um conversor meiaponte alimentado em corrente com a inclusão de um circuito auxilar para grampeamento ativo dessas sobretensões. Com a célula para grampeamento ativo apresentada, pode-se utilizar semicondutores com menores níveis de ruptura, que geralmente possuem menor resistência de condução, sendo possível obter um elevado rendimento, o que é primordial para um sistema com microinversores fotovoltaicos. Além disso, o circuito auxiliar proporciona redução das perdas por comutação nos semicondutores do conversor meia-ponte, reduzindo estresse e sendo possível aumentar a frequência de chaveamento. O funcionamento do conversor, bem como a metodologia de projeto são descritas. Na sequência é realizado o projeto e simulação do conversor para uma potência de entrada igual 350 W. Após o dimensionamento do conversor foram realizados testes experimentais com o protótipo implementado, sendo verificado uma operação coerente com os resultados obtidos em simulação. Um valor de rendimento de 95,8 % foi obtido para o ponto de operação projetado.