Estratégia de controle de tensão para um sistema de geração fotovoltaica com conversor boost e conversor de frequência monofásico de ponte completa

Abstract

A crescente preocupação com o meio ambiente, o crescente incentivo em energias de fontes renováveis e o grande potencial solar do Brasil foram os fatores que motivaram a produção deste trabalho, que tem como objetivo apresentar uma estratégia de controle para um sistema de geração fotovoltaico on-grid, com conversor boost e conversor de frequência monofásico de ponte completa. A tarefa consiste em projetar um controlador PI, com filtro, para um conversor boost, com o objetivo de garantir um barramento de tensão constante para alimentar o conversor CC/CA escolhido, apesar dos ruídos de chaveamento do conversor. Além do controlador do conversor, é projetado um controlador PI, com avanço de fase, para controlar a tensão de saída do sistema, mesmo que ocorram flutuações de corrente e tensão de até 40% do valor de referência nos painéis. São apresentadas detalhadamente as equações do conversor boost, controladores e do conversor CC/CA, assim como as simulações com a resposta do sistema para as diferentes perturbações. Os projetos dos controladores são desenvolvidos baseando-se em um sistema fotovoltaico comercial, onde é construido o lugar das raízes para seleção dos ganhos dos dois controladores. Seguindo com a análise dinâmica do sistema, o diagrama de Bode mostra uma margem de ganho mais elevada para o sistema controlado, quando comparada com o sistema sem controlador, e uma margem de fase dentro dos critérios de desempenho que foram estabelecidos. As formas de onda da saída do sistema mostram que os controladores são capazes de manter a saída do sistema dentro dos níveis desejados de tensão, mesmo após a exposição de perturbações decorrentes dos chaveamentos e flutuações causadas por sombreamento dos painéis, o que permite concluir que a estratégia de controle sugerida neste trabalho é satisfatória para a tarefa proposta.