Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281156.pdf: 3203528 bytes, checksum: 4b26209a6dfabd2b000d03555542cd4d (MD5) / O objetivo deste trabalho é simular o desempenho de um sistema fotovoltaico integrado à edificação e ligado à rede elétrica em uma edificação comercial, com características de picos de consumo diurno e cargas de condicionamento de ar. Para este estudo, foi feita uma coleta de dados junto à concessionária de energia elétrica local (CEMIG), referentes ao período de um ano, que consistem nas leituras de memória de massa do medidor. Também foram utilizados dados de irradiação solar da cidade de Belo Horizonte. A partir dessas informações, utilizando-se a metodologia do Fator Efetivo de Capacidade de Carga (FECC), verificou-se até quais níveis de penetração fotovoltaica a implantação deste sistema seria mais vantajosa. Por meio do uso de duas tecnologias de painéis, simulou-se, de acordo com as condições de sombreamento préexistentes nas coberturas da edificação, qual a máxima potência possível de ser instalada e a sua despachabilidade na condição de pico de demanda diurno. Com isto, analisou-se o uso deste sistema de geração em relação à energia convencional e em quais cenários ela pode se tornar competitiva. / The objective of this study is to simulate the performance of a grid connected photovoltaic system integrated into a commercial building, with characteristics of daytime power peak demand and loads of air conditioning. For this study, the energy demand data were provided by the local electric utility (CEMIG) during the period of one year, which consists of readings of input energy meter. We also used the solar radiation data for the city of Belo Horizonte. From this information, using the methodology of Effective Load Carrying Capacity (ELCC), the most advantageous photovoltaic penetration levels were determined. Two photovoltaic technologies were simulated for incorporation on the building envelope under conditions of shading on the pre-existing roof of the building. In each case the maximum power that can be installed and its dispatchability on the condition of peak demand were analyzed. With this, we analyzed the use of the PV system generation in relation to conventional energy and what scenarios can become competitive.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284325.pdf: 6473160 bytes, checksum: 729a3d0b5613b985063a1bba68d6834a (MD5) / A geração solar fotovoltaica é apresentada como uma tecnologia apropriada para integração do envelope de edificações para gerar eletricidade junto ao ponto de consumo. Uma grande parte da demanda de energia elétrica de edificações comerciais é devida à utilização de arcondicionado. Nesse cenário, os aeroportos se destacam por possuírem grandes áreas ensolaradas e livres de sombreamentos, possuindo um grande potencial para aplicação de sistemas solares fotovoltaicos. O Aeroporto Internacional Tancredo Neves, em Confins - Minas Gerais, localizado numa região com altos níveis de radiação solar, durante todo o ano, tem sua curva de carga coincidente com os meses de maior movimento de passageiros. Neste estudo, as tecnologias fotovoltaicas comercialmente disponíveis no mercado foram analisadas e comparadas, a fim de determinar o percentual de redução de consumo de energia elétrica. A metodologia utilizada neste estudo compreendeu as fases de obtenção de informações sobre o consumo energético do aeroporto, as plantas de arquitetura e a irradiação solar. O cálculo da geração fotovoltaica considerou a aplicação de módulos fotovoltaicos na cobertura do aeroporto e comparou tecnologias com diferentes eficiências. Neste estudo, observamos forte correlação entre a demanda e a temperatura ambiente e mesmo usando a tecnologia menos eficiente foi possível atender toda a demanda do ar condicionado. / The photovoltaic conversion of solar energy is presented as an ideal technology for integration on the building envelope, where electrical power can be generated at point of use. A large part of the demand for electrical energy in commercial buildings is due to the use of air conditioning. In this scenario airport buildings provides large sunny areas free of shadings, having great potential for application of photovoltaic solar systems. Tancredo Neves international airport in Confins-Minas Gerais, located in a region with high levels of solar radiation, throughout the year, has its load curve coincide with the months of greater movement of passengers. In this study, the photovoltaic technologies commercially available on the market were analyzed and compared in order to determine the percentage of reduction in consumption of electric power. The methodology used in this study understood phases to obtain information on energy consumption in the airport, the architectural blueprints and solar irradiation. The calculation of photovoltaic generation considered the application of photovoltaic modules in coverage of the airport and compared technologies with different efficiencies. In this study, we see strong correlation between the demand and the ambient temperature and even using technology less efficient could meet all the demand of air conditioning.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:30:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298270.pdf: 6269976 bytes, checksum: 4402b2b1598e867162ee11c5e57ee7a1 (MD5) / Este trabalho apresenta um sistema trifásico de geração de energia fotovoltaica conectada à rede com fator de potência unitário para qualquer situação de radiação solar. É apresentada a modelagem do conversor PWM e a estratégia de controle usando a Transformada dq0. O sistema opera como um filtro ativo capaz de compensar as componentes harmônicas e a potência reativa, gerada pelas cargas conectadas ao sistema. Uma técnica de grampeamento da tensão de entrada é proposta para controlar a potência entre rede e sistema fotovoltaico, prevendo a operação do sistema fotovoltaico próximo ao ponto de potência máxima. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar a metodologia.

Esta tese tem como objetivo o estabelecimento de bases técnicas para o dimensionamento de aproveitamentos híbridos hidrelétricos fotovoltaicos. Nesse sentido, investigam-se o funcionamento e a viabilidade técnica de uma configuração para esses aproveitamentos quanto aos efeitos de diferentes capacidades das baterias ou perfis de demanda, entre outros fatores. A tese traz à tona a questão da complementariedade entre fontes de energia, avaliando a influência de diferentes gradações de complementação entre as energias hídrica e solar e caracterizando essa complementariedade ao longo do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema estudado é constituído por dois aproveitamentos, um hidrelétrico e outro fotovoltaico, operando em paralelo para atender a demanda. O desempenho foi investigado a partir da proposição de uma metodologia de análise, que consiste em um balanço energético baseado em disponibilidades energéticas idealizadas, resultando em um parâmetro para comparação de desempenho (um índice de falhas no atendimento). A idealização dos dados permite investigar a influência de determinado parâmetro, “filtrando” os efeitos de outros fatores (como condições climáticas). A avaliação dos efeitos da complementariedade foi efetuada pela proposição de índices matemáticos adimensionais. As simulações confirmaram tendências esperadas, como o aumento das falhas para baterias de menor capacidade e para menor complementariedade no tempo ou a redução das falhas para perfis com picos de demanda ao meio dia, entre outras, e mostraram como pequenas variações na capacidade das baterias, na potência hidrelétrica instalada ou na área dos módulos fotovoltaicos podem influenciar o desempenho do sistema. Uma avaliação da “aderência” dessas idealizações com a realidade foi obtida com simulações a partir de dados reais e com uma simulação experimental. Em ambos os casos houve forte semelhança qualitativa dos resultados, mostrando a influência de efeitos climáticos e de outros fatores sobre o comportamento dos componentes do sistema. Os ensaios experimentais foram realizados em duas bancadas, uma no Laboratório de Energia Solar, da Escola de Engenharia, e a outra no Laboratório de Ensino de Hidráulica, do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, ambos nesta Universidade. Os resultados experimentais forneceram também subsídios para definir o controle do sistema, mostrando como deve ser o controle de carga das baterias e a inserção da corrente fornecida pelo gerador hidrelétrico. Enfim, foram estabelecidas diretrizes para o dimensionamento de aproveitamentos hidrelétricos fotovoltaicos com base na aplicação da metodologia proposta para análise, além de ter sido avaliada de forma expedita a aplicabilidade desse tipo de sistema de geração no Estado. / This thesis purposes to establish the technical bases for component sizing of hydroelectric photovoltaic hybrid plants. In this sense, the operation and technical viability of a specific configuration of these plants were investigated with regard to the effects of different battery capacities or demand profiles, among others. The thesis deals with the question of complementarity between energy resources, evaluating the influence of different complementarity gradations between hydro and solar energies and describing this complementarity along the State of Rio Grande do Sul. The studied system consists of two plants, a hydroelectric and a photovoltaic, operating in parallel to supply the consumers. The performance was investigated from the proposition of an analysis methodology, based on an energetic balance with idealized resources availability, resulting into a comparison parameter (a supply failure index). The data idealization allows to investigate the influence of each parameter, filtering off another effects (as climatic conditions). The complementarity effects were evaluated from the proposition of adimensional mathematical indexes. Expected tendencies, like an increase of failures due to smaller battery capacities and smaller time complementarity, or a decrease due to demand profiles with peak of demand concentrated at noon, were confirmed by the computational simulations, as well as how small variations of battery dimension, of installed hydro power and of photovoltaic area affects the system performance were also demonstrated by these simulations. The simulation with real meteorological data and an experimental simulation provides an evaluation of the adherence of idealizations with reality. In both cases, there was a strong qualitative similarity between results, showing the influence of climatic conditions and other factors on the system performance. The experimental tests were performed at Laboratório de Energia Solar, Escola de Engenharia, and at Laboratório de Ensino de Hidráulica, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, in this University. The laboratory experiments results in information to define the control of the system, showing how to control the charge of batteries and how to insert the hydro power into the dc bus. Finally, technical bases for sizing methodology of hydro photovoltaic plants were established, based on the analysis methodology proposed. The aplicability of these kind of energy system was also evaluated.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:32:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322303.pdf: 4906566 bytes, checksum: 1c84f5f75d8083e0e51d894ab1d4f544 (MD5) Previous issue date: 2013 / O adensamento e o aumento no consumo de energia fazem dos centros urbanos um dos setores de maior impacto no balanço energético mundial, sendo responsáveis por 70% do consumo total de energia. Por outro lado, as fontes renováveis de energia estão se posicionando com força no mercado. A geração de energia fotovoltaica (FV) apresenta uma grande vantagem visto que geração e consumo podem ter coincidência espacial e temporal. Levando em consideração o formato principalmente vertical que possuem as edificações urbanas e a escassez de áreas horizontais disponíveis para a instalação de painéis fotovoltaicos, surge o objetivo principal do presente trabalho: avaliar o potencial de aplicação de painéis fotovoltaicos em fachadas de edificações em diferentes configurações urbanas, considerando o impacto do entorno construído. Foram analisados diferentes modelos variando parâmetros arquitetônicos e urbanos, por meio de simulações dinâmicas no plug-in DIVA dentro do programa Rhinoceros. Estabeleceu-se para cada configuração urbana o potencial de geração fotovoltaica das superfícies verticais opacas e finalmente foram identificados os modelos do cenário Miolo de Quadra como aqueles que apresentam a melhor relação entre geração e consumo. Contudo, os cenários com menor potencial de atendimento da demanda, foram os cenários Crescentes orientados para o Norte. Identificou-se que a determinação da eficiência dos modelos depende em grande medida da disponibilidade de superfícies para a geração FV (fachadas ou cobertura). Comprovou-se que conforme a Taxa de Ocupação aumenta, a razão entre geração e consumo possui uma tendência de aumento quando a conversão é realizada em fachadas e cobertura, gerando até 34% do consumo. No entanto, quando a integração FV se realiza apenas nas fachadas essa tendência se inverte, apresentando uma relação geração/consumo máxima de 9,3%. Observou-se que com a mudança da Taxa de Ocupação a influência dos parâmetros de construção no potencial de geração é variável. Finalmente a metodologia apresenta uma ferramenta bastante útil para o planejamento de centros urbanos eficientes e com potencial para geração de energia FV. <br> / Abstract : Cities densification process, added to growing energy consumption, make urban environments one of the greatest impact sector in energy balance, being responsible for 70% of the total energy consumption. On the other hand, renewable energy sources have been making great advances on the market, due to environmental concerns and the increase of fossil energy costs. Regarding PV energy conversion, the great advantage is the spatial and temporal coincidence of generation and consumption. Considering the mainly vertical format of urban buildings and the fact that there are not enough horizontal areas available for PV installation, is determinate the main objective of this survey: to assess the PV application potential in building facades within different urban contexts, considering the surroundings impact on the solar radiation availability. Different occupation models were analyzed by simulation on the Plug-in DIVA ran on Rhinoceros software, varying architectonical and urban parameters. Was established for each urban model, the potential of PV generation of vertical opaque surfaces and finally the Cloisters? Models were identified for having the best generating/consumption ratio. Models with less potential for attending the energy demand were the Increasing North orientated. It was identified that the determination of the model?s efficiency depends greatly on the kind of surfaces available for photovoltaic conversion (facades or roofs). Was proof as well, that with the increasing of occupation rate, the potential for energy generation have a growing tendency when the conversion occur on the facades and on the roof, generating until 34% of the consumption. However, when the conversion occurs just on facades, the tendency inverts, presenting a maximum generation/ consumption ratio of 9,3%. It was observed that when the occupation rate is modified, the influence of construction parameters on the energy generation potential is variable. Finally, the methodology presents a very useful tool for urban planning and for development of efficient urban context whit PV generation potential.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331448.pdf: 42983574 bytes, checksum: 73e3a346e7911ac1722c88af1092aa55 (MD5) Previous issue date: 2014 / Sistemas fotovoltaicos integrados a edificações inseridas em meio urbano tendem a receber sombreamentos parciais tanto do entorno quanto de elementos da própria edificação, além de apresentar limitações para o posicionamento dos módulos. Estes fatos comprometem a sua geração energética. Esta tese tem como objetivo propor um método simplificado para determinar um índice que quantifique a influência do sombreamento parcial no desempenho operacional de geradores solares fotovoltaicos integrados a edificações. O método consiste em identificar e quantificar o sombreamento em uma superfície, relacionar a fração de área sombreada com o percentual de redução da irradiação incidente no mesmo período e propor um índice de sombreamento (IS) que traduza as perdas na geração energética de sistemas parcialmente sombreados. O método foi desenvolvido para um estudo de caso teórico com sombreamento parcial simulado em duas cidades: Cingapura (1,35°N) e Florianópolis (27,48°S). Quatro estudos de caso reais, localizados em Cingapura e Florianópolis, foram analisados em detalhe em relação ao desempenho de cada um de seus subsistemas. Os parâmetros analisados foram: yield (produtividade), performance ratio (PR) e percentual de sombreamento (PS). O índice de sombreamento obtido através da etapa de simulação foi então aplicado em estimativas para se quantificar a energia gerada pelos estudos de caso e comparações entre simulação e dados reais foram conduzidas. Os resultados mostraram que o percentual de sombreamento de uma superfície na base anual se aproxima mais do percentual de redução da irradiação incidente no mesmo período do que quando estes valores são comparados em outras bases temporais, como horária, diária e mensal. Portanto, o percentual de sombreamento anual foi adotado como índice de sombreamento. O índice de sombreamento anual mostrou-se uma forma segura de se estimar a geração fotovoltaica de sistemas fotovoltaicos parcialmente sombreados tanto em cálculos manuais quanto em cálculos utilizando softwares computacionais.<br> / Abstract : Building-integrated photovoltaic (BIPV) systems placed at urban areas tend to be partially shaded due to the neighbouring surroundings and elements of the building itself. A further limitation to maximum energy harvest of PV in buildings is the building envelope itself, and PV modules will hardly ever be installed with optimum tilt and orientation angles. The objective of this thesis is to propose a simplified method to determine an index to quantify the influence of partial shadings on the performance of building-integrated photovoltaic systems (BIPV). The method consists in identifying and quantifying the shading on a surface, relating the fraction of shaded area with the percentage of incident irradiation reduction during the same period, and propose a shading index (IS) to translate the losses in energy generation systems which are partially shaded. The method was developed for a theoretical case study with partial shading simulated in two cities: Singapore (1.35° N) and Florianópolis (27.48° S). Four real case studies located in Singapore and Florianopolis were analysed in detail regarding the performance of each of their subsystems. The parameters analysed were: energy yield (productivity), performance ratio (PR) and percentage of shading (PS). The shading indexes obtained by simulation were then applied on estimates to quantify the energy generated by the case studies, and comparisons between simulation and real data were carried out. The results showed that the percentage of shading on a surface on an annual basis is closer to the percentage of reduction of incident irradiation at same period, than when these values are compared in other time bases, as hourly, daily and monthly. Therefore, the percentage of shading was adopted as the annual shading index. The annual shading index proved to be a safe way of forecasting the photovoltaic generation of partially shaded photovoltaic systems both through manual calculations and through calculations using computer software.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:20:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331905.pdf: 6498042 bytes, checksum: 83d8a2bf256d91ba96208f54191901c8 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia de análise do balanço da geração fotovoltaica de energia elétrica integrada à edificação em redes elétricas inteligentes. Foram analisados cenários nos quais cargas, geradores e dispositivos de armazenamento de energia operam em conjunto, de forma interconectada através de mecanismos de comunicação que possibilitam a interoperabilidade. Esta característica da nova arquitetura das redes de distribuição altera o paradigma tradicional, onde a geração acompanha a evolução do consumo, para uma situação em que o balanço de energia permite acomodar as melhores possibilidades de geração de energia, visando a melhor forma de operação do sistema elétrico. Para desenvolver este estudo foi analisado um sistema composto por um gerador solar fotovoltaico de 1 MWp que contribui para o abastecimento da edificação onde está inserido, uma frota de veículos elétricos do tipo plug-in, que injetam o excedente da energia armazenada em suas baterias na rede elétrica em períodos estrategicamente definidos e controlados pela rede inteligente, e foi analisada a possibilidade de utilizar um gerador a diesel que será acionado em última instância para modular picos de demanda.Foram definidas fases no decorrer do período de um dia com características particulares de custo de energia da concessionária, disponibilidade de irradiação solar e ociosidade da rede.O gerenciamento deste sistema visa obter o maior desempenho dos componentes e melhor aproveitamento desta energia, resultando em aumento da confiabilidade do sistema, redução do pico de demanda e melhoria da capacidade da rede para a gestão distribuída de fontes renováveis de energia.<br> / Abstract: The present work aims to develop a methodology for assessing the balance of the photovoltaic electricity generation integrated onto a building in smart grids. Scenarios were analyzed in which loads, generators and energy storage devices operate together, interconnected by communication mechanisms that enable interoperability. This new architecture feature of the distribution networks changes the traditional paradigm, where energy generation follows the evolution of consumption, to a situation where the power management allows searching best opportunities for power generation, seeking the best way to operate the electrical system.To develop this study a 1 MWp photovoltaic solar generator was analyzed, which supplies the building, plug-in electric vehicles that will inject the excess energy stored in the batteries on the grid. The possibility of using a diesel generator that will be triggered ultimately to modulate demand peaks was also analyzed.Stages were defined along the period of one day with particular characteristics of an utility power cost, availability of solar irradiation and idleness of the standard grid.The system management aims at obtaining the highest performance and better use of this energy, resulting in increased system reliability, reduced peak demand and improvement of grid capacity for distributed management of renewable energy sources.

MELO, T. F. Obtenção de uma célula solar fotovoltaica baseada em CdS e TiO2 fotossensibilizada com corante em substrato de vidro com camada condutora. 2014. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T11:43:18Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-24T11:48:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-24T11:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) Previous issue date: 2014-06-02 / This research describes the process of obtaining a photovoltaic cell, since getting electrical conductor glasses used for the flow of electrons coming from the photovoltaic effect until the deposition of thin films of semiconductor titanium dioxide (TiO2) and cadmium sulfide (CdS) at each of these glasses. The use of natural or synthetic dyes deposited on titanium dioxide layer has the objective to increase the absorption spectrum of the TiO2, since sunlight emits most of its energy in the frequency range of visible light. After joining the two glasses with thin films deposited over TiO2 plus dye and CdS, it was used a potassium triiodide electrolyte for regeneration and consequently the activation of photovoltaic solar cell. After mounting the cell concerned, tests of photoactivity have been performed by exposing the cells to sunlight collected for specified periods and the values of voltage and photocurrent generated. Theoretical studies have been conducted to mathematical modeling of the behavior of the solar cell mounted, and then we have analyzed the efficiency of converting solar energy into electrical energy. The constituents of the cell have been characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) for analyzing the porosity, uniformity and other physical parameters of thin films. / O presente trabalho descreve o processo de obtenção de uma célula fotovoltaica, desde a obtenção de vidros condutores elétricos utilizados para o fluxo dos elétrons oriundos do efeito fotovoltaico, até a deposição dos filmes finos dos semicondutores dióxido de titânio (TiO2) e sulfeto de cádmio (CdS) em cada um dos vidros. O uso de corantes naturais ou sintéticos na camada depositada de dióxido de titânio possuiu como objetivo aumentar o espectro de absorção do mesmo, uma vez que a luz solar emite uma grande parte de sua energia na faixa de frequência da luz visível. Depois de unir os dois vidros com os filmes finos depositados de TiO2 mais corante e o CdS, utilizou-se o eletrólito de tri-iodeto de potássio para a regeneração e consequentemente a ativação da célula solar fotovoltaica. Após a montagem da célula em questão, foram realizados testes de fotoatividade, expondo as células ao sol por períodos determinados e coletados os valores da fotocorrente gerada e a tensão, além disso, foram realizados estudos teóricos para modelagem matemática do comportamento da célula solar montada e em seguida analisou-se a eficiência de conversão de energia solar em energia elétrica. Os constituintes da célula foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para analisar a porosidade, uniformidade e outros parâmetros físicos dos filmes finos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-22T04:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347155.pdf: 9234091 bytes, checksum: 016907446c5fbefa6fd0c3287bf4812a (MD5) Previous issue date: 2017 / Esta dissertação de mestrado apresenta o procedimento utilizado no projeto e construção de um protótipo de microinversor fotovoltaico, capaz de processar energia de um módulo fotovoltaico de silício cristalino de até 250 W de potência e injetá-la na rede elétrica com 220 V de valor eficaz de tensão e 60 Hz de frequência. O trabalho compreende revisão bibliográfica em microinversores comerciais, normas para conexão à rede elétrica, caracterização de geradores fotovoltaicos, topologias aplicadas a microinversores e influência das correntes de modo comum na operação desses equipamentos. Optou-se por processar a energia em dois estágios de conversão. O primeiro, cc-cc, é composto por um conversor Boost com célula de ganho. O segundo, cc-ca, principal foco desta dissertação, é o conversor em ponte completa com modulação dois níveis. A estratégia de controle é baseada em compensação da corrente injetada na rede elétrica, com imposição, por PLL, de uma forma de onda senoidal em fase com a tensão; regulação do barramento cc principal; técnica de MPPT; método de anti-ilhamento; partida suave de todo o sistema; algoritmos de proteção; e desacoplamento dos estágios cc-cc e cc-ca por filtragem ativa. A experimentação do sistema projetado e construído contou com resultados satisfatórios e de acordo com teoria e simulação.<br> / Abstract : This Master's Thesis presents the design and construction procedure of a photovoltaic (PV) micro-inverter prototype capable of absorbing energy from a 250 W crystalline silicon PV module and injecting into a 220 V / 60 Hz utility grid. The work includes a literature review on commercial micro-inverters, standards for connectins to grid, characterization of photovoltaic generators, topologies applied to microinverters and influence of common mode currents in the operation of these equipments. Two stages of conversion were choosen to process the energy. The first, dc-dc, is composed by a Boost converter with gain cell. The second, dc-ac, main focus of this work, is the Full-Bridge converter with two level sinusoidal modulation. The control strategy is based on current compensation; dc link voltage controlling; PLL; MPPT; anti-islanding method; soft start of the entire system; protection algorithms; and decoupling of the dc-dc and dc-ac stages by active filtering. The experimentation of the designed and constructed system reached satisfactory results, according to theory and simulation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-19T04:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348171.pdf: 2490987 bytes, checksum: 1bc4aa6d24cf1e52a84f20d16c0a3eea (MD5) Previous issue date: 2017 / A conexão de fontes de geração fotovoltaica aos sistemas de distribuição pode ter impactos positivos como negativos que precisam ser estudados. Na maioria das aplicações dos sistemas fotovoltaicos conectados a um sistema de transmissão ou distribuição de energia elétrica, os inversores são ajustados de forma que somente seja fornecida potência ativa à rede, funcionando assim como fator de potência unitário. Ao se adotar esta estratégia de ajuste dos inversores, tornam-se difíceis ações de controle necessárias para a operação do sistema dentro das normas estabelecidas. Entre os critérios de desempenho mais importantes estão a operação do sistema com o mínimo desequilíbrio de tensão e as mínimas perdas possíveis. Neste trabalho propõe-se operar as centrais fotovoltaicas conectadas à rede tanto com fator de potência unitário, como com fator de potência ajustável para avaliar seu impacto no desequilíbrio de tensão e nas perdas em sistema de distribuição. Vale ressaltar que este tipo de operação necessita ferramentas computacionais mais robustas, capazes de coordenar as ações de controle possíveis com a inserção das usinas fotovoltaicas, de forma a otimizar a operação do sistema de distribuição. Portanto, este trabalho apresenta um fluxo de potência ótimo trifásico (FPOT) com representação das centrais fotovoltaicas. O FPOT é formulado por equações de balanço de correntes e cada central é modelada a partir de um circuito equivalente para a célula fotovoltaica. O método primal dual de pontos interiores é empregado para obter as condições ótimas de operação dos sistemas para diferentes cenários de irradiação solar e temperatura, fornecendo, desta forma, uma visão detalhada do impacto da geração distribuída. / Abstract: The connection of photovoltaic generation sources to distribution systems can have positives as well as negative impacts that need to be studied. In most applications of photovoltaic systems connected to a power transmission or distribution systems, the inverters are adjusted so that only active power is supplied to the grid, thus operating with unit power factor. If such strategy is adopted for inverter adjustments, it becomes difficult to control the system within internationally established standards. Among the most important performance criteria are the operation of the system with the minimum voltage unbalance and minimum possible losses. In this work, grid-connected photovoltaic power plants are supposed operate with unit and adjustable power factor to evaluate their impact on voltage unbalance and losses in distribution systems. It is worth mentioning that this type of operation requires more robust computational tools, capable of coordinating the possible control actions with the insertion of the photovoltaic plants, in order to optimize the operation of the distribution system. Therefore this work presents a TOPF (three-phase optimal power flow) with photovoltaic power plants representation. The TOPF is formulated using current balance equations, and each plant is modeled from an equivalent circuit for the photovoltaic cell. The primal-dual interior point method is employed to obtain optimal operating conditions of the systems for different scenarios of solar irradiation and temperature, thus providing a detailed view of the impact of distributed generation.