Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede convertem diretamente a energia solar em energia elétrica entregando à rede elétrica de distribuição uma energia limpa e renovável. Esses sistemas são formados basicamente por um conjunto de módulos fotovoltaicos e inversores que são responsáveis por converterem energia elétrica em corrente contínua em energia elétrica em corrente alternada. Esta Tese apresenta um estudo de características elétricas e térmicas de inversores utilizados em sistemas conectados à rede a partir de uma análise teórica e experimental. Os ensaios de inversores foram realizados em duas etapas: a primeira etapa foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar (Labsol) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 4,8 kWP e dez modelos de inversores de diferentes fabricantes. As características elétricas de inversores que foram medidas e analisadas são: eficiência de conversão de corrente contínua em corrente alternada, eficiência do seguidor do ponto de máxima potência, fator de potência e distorção harmônica na corrente e na tensão. Ensaios térmicos de inversores também foram realizados e os resultados apresentados e analisados. A segunda etapa dos ensaios foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica do Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) na Espanha onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 3 kWP e sete modelos de inversores de diferentes fabricantes. Os inversores ensaiados são monofásicos de potência até 5 kW e de diferentes topologias (transformador de alta freqüência, baixa freqüência e sem transformador). A influência da tensão CC de entrada no comportamento da eficiência CC/CA e do fator de potência foi analisada. Os resultados obtidos nos ensaios permitiram o desenvolvimento de modelos matemáticos que descrevem o comportamento elétrico e térmico de inversores. Os modelos matemáticos propostos foram inseridos em um programa de simulação computacional desenvolvido no Labsol da UFRGS, denominado FVConect. A evolução dos resultados da simulação comparada valida plenamente os modelos utilizados. A análise dos resultados do comportamento de inversores amplia o conhecimento sobre o funcionamento desses equipamentos e a sua interação dinâmica com os demais componentes de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. / Grid-connected photovoltaic systems directly convert solar energy into electrical energy delivering to the distribution grid a clean and renewable energy. These systems are basically formed by an array of photovoltaic modules and inverters. The inverters are responsible for converting direct current to alternating current. This Thesis presents a study of electrical and thermal characteristics of inverters used in grid-connected photovoltaic systems from a theoretical and experimental analysis. The inverters tests were carried out in two stages: the first stage was performed at Solar Energy Laboratory at Federal University of Rio Grande do Sul where it was used a 4,8 KWP grid-connected photovoltaic system and ten inverters of different manufacturers. The proposed mathematical models were inserted into computer simulation software developed at UFRGS named FVConect. The evolution of the simulation results compared to the experimental results validates the proposed models. The analysis of the behavior of the inverters improves the understanding of the operating of such equipment and their dynamic interaction with other grid-connected photovoltaic system components.

Submitted by Simone Souza (simonecgsouza@hotmail.com) on 2017-10-06T15:12:15Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Daniel Moussalem Apolonio.pdf: 7540330 bytes, checksum: 1d1c94a7cce19da52ea4511636e5f609 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-11-06T13:59:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Daniel Moussalem Apolonio.pdf: 7540330 bytes, checksum: 1d1c94a7cce19da52ea4511636e5f609 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-06T13:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Daniel Moussalem Apolonio.pdf: 7540330 bytes, checksum: 1d1c94a7cce19da52ea4511636e5f609 (MD5) Previous issue date: 2014-08-25 / A crescente utilização da energia solar fotovoltaica decorrente do aumento da competitividade econômica na instalação de sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) demanda estudos de aplicabilidade e inovações tecnológicas e de processos nessa área do conhecimento. A evolução da aplicação de geração solar dos países pioneiros demonstra a grande possibilidade de investimentos no setor em um futuro próximo, principalmente após a possibilidade de conexão à rede e de geração distribuída regularizada e normatizada pela ANEEL no Brasil. O objetivo deste trabalho é o estudo de sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede no que tange ao seu dimensionamento, funcionamento, operação, qualidade da energia gerada, eficiência energética do sistema e quantidade de energia gerada, obtida por medição e simulação, através de um estudo de caso de um sistema instalado na Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), campus Cuiabá. O sistema de 510 Wp gerou 583,66 kWh de energia elétrica durante um ano de medição e apresentou performance ratio de 0,657 frente aos 0,731 definido como padrão pela NREL (2005). Algumas características técnicas do sistema foram averiguadas e comparadas com os valores de placa. Os resultados obtidos com o uso dos programas computacionais mostram-se apropriados na etapa de elaboração dos projetos, previsão de geração de energia e retorno financeiro dos sistemas a serem instalados. O retorno financeiro para o sistema instalado se dará em aproximadamente 20 anos e para sistemas de 3 kWp em que 100% da carga é utilizada na própria edificação com tarifa B a viabilidade financeira será alcançada em 2016. O retorno financeiro de investimentos em SFCR varia de acordo com o sistema a ser aplicado, e tende a ser suscetível a mudanças bruscas devido principalmente às legislações, incentivos tributários por parte do governo e variações no preço dos componentes dos sistemas e das tarifas de energia. / The increasing usage of solar photovoltaic systems because of the growth of economic competitiveness demands studies in applications and technological or process innovations in this field of knowledge. The evolution of the application of solar generation by the pioneers countries demonstrate the possibility of large investments in the sector in a near future, especially after the possibility of grid connection and distributed generation regulated by ANEEL in Brazil. The objective of this work is to study on-grid solar photovoltaic systems regarding its project, operation, power quality, system efficiency and the amount of energy generated, obtained by simulations and measurements, through a case study of an installed system working at the Federal University of Mato Grosso (UFMT), Cuiabá campus. The 510 Wp system generated 583,66 kWh of electric energy during a year of measurements and presented performance ratio of 0,657 in comparison to the 0,731 standard for PV systems of NREL (2005). Some system technical characteristics were checked and compared with nominal values on the manual. The results obtained by the softwares are appropriated as an assistant for projecting, energy generation prediction e financial feasibility for the incoming systems. The payback for the installed system is predicted to approximately 20 years and for 3 kWp systems in which the generation is used in the building before injected with B energy fee the viability is going to be reached in 2016. The payback of the investment on on-grid photovoltaic systems vary from each system, and tend to be susceptible to harsh variations, mainly due to legislations and government support and changes in the photovoltaics equipment prices and the electric energy rates.

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede convertem diretamente a energia solar em energia elétrica entregando à rede elétrica de distribuição uma energia limpa e renovável. Esses sistemas são formados basicamente por um conjunto de módulos fotovoltaicos e inversores que são responsáveis por converterem energia elétrica em corrente contínua em energia elétrica em corrente alternada. Esta Tese apresenta um estudo de características elétricas e térmicas de inversores utilizados em sistemas conectados à rede a partir de uma análise teórica e experimental. Os ensaios de inversores foram realizados em duas etapas: a primeira etapa foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar (Labsol) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 4,8 kWP e dez modelos de inversores de diferentes fabricantes. As características elétricas de inversores que foram medidas e analisadas são: eficiência de conversão de corrente contínua em corrente alternada, eficiência do seguidor do ponto de máxima potência, fator de potência e distorção harmônica na corrente e na tensão. Ensaios térmicos de inversores também foram realizados e os resultados apresentados e analisados. A segunda etapa dos ensaios foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica do Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) na Espanha onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 3 kWP e sete modelos de inversores de diferentes fabricantes. Os inversores ensaiados são monofásicos de potência até 5 kW e de diferentes topologias (transformador de alta freqüência, baixa freqüência e sem transformador). A influência da tensão CC de entrada no comportamento da eficiência CC/CA e do fator de potência foi analisada. Os resultados obtidos nos ensaios permitiram o desenvolvimento de modelos matemáticos que descrevem o comportamento elétrico e térmico de inversores. Os modelos matemáticos propostos foram inseridos em um programa de simulação computacional desenvolvido no Labsol da UFRGS, denominado FVConect. A evolução dos resultados da simulação comparada valida plenamente os modelos utilizados. A análise dos resultados do comportamento de inversores amplia o conhecimento sobre o funcionamento desses equipamentos e a sua interação dinâmica com os demais componentes de sistemas fotovoltaicos conectados à rede. / Grid-connected photovoltaic systems directly convert solar energy into electrical energy delivering to the distribution grid a clean and renewable energy. These systems are basically formed by an array of photovoltaic modules and inverters. The inverters are responsible for converting direct current to alternating current. This Thesis presents a study of electrical and thermal characteristics of inverters used in grid-connected photovoltaic systems from a theoretical and experimental analysis. The inverters tests were carried out in two stages: the first stage was performed at Solar Energy Laboratory at Federal University of Rio Grande do Sul where it was used a 4,8 KWP grid-connected photovoltaic system and ten inverters of different manufacturers. The proposed mathematical models were inserted into computer simulation software developed at UFRGS named FVConect. The evolution of the simulation results compared to the experimental results validates the proposed models. The analysis of the behavior of the inverters improves the understanding of the operating of such equipment and their dynamic interaction with other grid-connected photovoltaic system components.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Joao Victor.pdf: 7317082 bytes, checksum: 7f8cbb388454c78491bcd48e0c23e7ef (MD5) Previous issue date: 2013-05-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Today's highly eletricity dependent society together with the scarcity of conventional energy sources and magnitude of environmental problems brought by them, has raised the level of importance of renewable energy sources such as photovoltaic energy. However, it is necessary to develop new techniques of PV panel production and electronic converters required in their use, as well as the dissemination of such technologies in Brazil. This work contributes to the systematic design of an inverter for photovoltaic systems connected to the mains. The key techniques needed to control these systems are described and analyzed within a common base. Furthermore, this paper describes the hardware design of an inverter for connecting PV panels to the AC mains, allowing an overview of all the steps required for the design of a PV inverter. A new methodology for the design of current controllers for current injection into the grid is presented and the advantages of the proportional resonant controller are shown. This work resulted in a functional inverter with commercially viable features, a total current harmonic distortion of 2.03%, maximum power point operation and in conformance to international regulatory standards. / A dependência quase que imperativa da sociedade atual à energia elétrica aliada à escassez das fontes de energia convencionais e à magnitude dos problemas socioambientais trazidos por elas, tem elevado o nível de importância de fontes renováveis de energia, tais como a fotovoltaica. Entretanto, ainda é necessário o desenvolvimento de novas técnicas de produção de painéis FV e dos conversores eletrônicos necessários ao seu uso, bem como a disseminação dessas tecnologias no Brasil. Este trabalho contribui com a sistematização do projeto de um inversor para sistemas fotovoltaicos conectados à rede CA. São descritas e analisadas, dentro de uma base comum, as principais técnicas de controle necessárias a estes sistemas. Além disso, esse trabalho descreve o projeto de hardware de um inversor para conexão entre painéis FV e a rede CA, possibilitando uma visão global de todas as etapas necessárias para o projeto de um inversor fotovoltaico. É apresentada uma nova metodologia para o projeto dos controladores da corrente injetada na rede e mostra-se as vantagens do controlador proporcional ressonante. Tem-se como resultado um inversor funcional, com características comercialmente viáveis, com uma taxa de distorção harmônica de corrente de 2,03%, funcionamento no ponto de máxima potência e adequado às normas regulatórias internacionais.

The graduation theses is concerned with elaboration of business plan whose theme is building of solar power station in locality of Velké Hamry. The aim of graduation theses is evaluation of building and operation of solar power station through the medium of methods which make for assessments of investment as well as entire business plan processing which should be used in application for granting of credit and in application for financial support of Operational program of Enterpreneurship and Innovation.

This master´s thesis deals with calculations of heat losses, design of ventilation and heating of a two-storey family house. Part of the thesis is the characteristics and description of the building, calculation of heat losses according to the standard ČSN EN 12831-1. Furthermore, the heating system is designed, including the choice of heat sources, calculation of underfloor heating and pressure losses. Subsequently, forced ventilation is proposed with heat recovery. The last part assesses the possibility of using a photovoltaic system for the object. Relevant technical documentation is also prepared for the proposals.

The project considers realization system, which will allow us to test six different operation modes on lifetime accumulators. The system will link to computer, which will execute measurement current and tension and switch betwencharging and discharging modes. The measured values will record in someone time intervals in to computer memory. After someone time will analise these measured valuer and will provide optional operation mode.

This masters thesis deals with the use of off-grid photovoltaic systems. First we explain the problems associated with the power and energy potential of photovoltaic system components, design of photovoltaic systems for autonomous operation and the financial evaluation. The result of the masters thesis is to create an application used to design the island system in the whole output range (the smallest power systems to house systems application). The conclusion of the masters thesis is devoted to designing three type of projects from our application – a garden cottage, a family cottage and the house.

The aim of this diploma thesis is the development of research on the topic of the draft mix for network independence. Next is the outline the various design solutions of the battery systems for accumulation electric energy and balance model energy supply system for the selected object. The practical part of diploma thesis deals with necessary resources and the size of batteries for autonomous operation during the summer months and also implements technical and economic studies aimed at finding cost-effective solutions. The work is divided into 6 chapters that contain 16 tables and 18 figures. Diploma thesis brings an option to configure a photovoltaic system and also describes the features, functions and the choice between the most used technologies. Evaluation of results of theoretical methods are described in the final part.

MSc (Physics) / Department of Physics