Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-17T19:02:33Z No. of bitstreams: 1 JoaoTeixeiraDeCarvalhoNeto_TESE.pdf: 8174076 bytes, checksum: abcf3b6d3686c5b762d15c468555b83d (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-17T22:15:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoaoTeixeiraDeCarvalhoNeto_TESE.pdf: 8174076 bytes, checksum: abcf3b6d3686c5b762d15c468555b83d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T22:15:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoTeixeiraDeCarvalhoNeto_TESE.pdf: 8174076 bytes, checksum: abcf3b6d3686c5b762d15c468555b83d (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / A integra??o de unidades com fontes de energia prim?ria, com armazenamento de energia e cargas, ? esperada para desempenhar um papel promissor no futuro para o fornecimento de energia el?trica. A interliga??o em rede destas unidades fornecendo m?dia e baixa tens?o forma um sistema denominado de microgrid. As fontes de energia distribu?da s?o as unidades b?sicas para armazenamento e distribui??o de energia em microgrids. Estas fontes podem ser de um tipo h?brido que inclui uma fonte de energia prim?ria e armazenamento simultaneamente. Uma unidade de tipo h?brido ? proposta neste trabalho e consiste de um conversor Buck-Boost CC-CC que rastreia a pot?ncia m?xima fornecida por um painel fotovoltaico, um conversor Boost CC-CC que regula a tens?o do barramento CC do microgrid e um conversor Buck-Boost bidirecional CC-CC que controla o fluxo de energia na unidade, carregando ou descarregando um banco de baterias. O controle desses conversores deve considerar a prote??o da bateria contra picos de tens?o e transit?rios, assim como a prote??o das cargas conectadas ao barramento principal do microgrid, quando a bateria fornece a energia armazenada. As t?cnicas de controle convencionais utilizadas nos conversores destas unidades utilizam a modula??o por largura de pulso que tem a desvantagem de produzir transit?rios indesej?veis devido ? resposta lenta ?s varia??es na fonte de entrada do sistema ou nas cargas conectadas ao barramento principal do microgrid. Estes transit?rios podem vir a danificar outras cargas e baterias que estejam conectadas ao barramento principal do microgrid. A t?cnica de controle de um ciclo ? aplicada aos conversores chaveadores para permitir uma resposta r?pida a transit?rios, sem overshoots e erro nulo em regime permanente. O objetivo deste trabalho ? a utiliza??o desta t?cnica no controlador desses conversores, a fim de rastrear rapidamente o ponto de pot?ncia m?xima do painel fotovoltaico, carregar as baterias quando elas est?o descarregadas, e fornecer a energia das baterias para as cargas quando necess?rio, garantindo a prote??o das baterias e das cargas ligadas ao barramento principal do microgrid. / The integration of units with primary energy sources, energy storage and loads, is expected to play a promising role in the future for the electricity supply. The interconnection of such units providing medium and low voltage makes a microgrid system. The distributed energy sources are the basic units for storage and distribution in microgrids. These sources can be of a hybrid type, which includes a primary energy source and storage simultaneously. A hybrid type proposed in this paper consists of a DC-DC Buck-Boost converter that tracks the maximum power supplied by a photovoltaic panel, a DC-DC Boost converter that regulates the microgrid DC bus voltage and a DC-DC bidirectional Buck-Boost converter that controls the energy flow in the system, charging or discharging a battery bank. The control of these converters should consider the protection of the battery against voltage transients and spikes, as well as the protection of loads connected to the microgrid main bus when the battery supplies the stored energy. Conventional control techniques used on the converters of these units use the pulse width modulation, which has the disadvantage of produce undesirable transient due to the slow response to changes in the system input source, or the loads resistance connected to microgrid the main bus. These transients can damage other loads and batteries connected to the microgrid main bus. Thus, one-cycle control technique is applied to the switching converters to allow fast response to transient without overshoots and zero steady-state error. The objective of this work is to use this technique in controlling these converters in order to quickly track the maximum power point of the photovoltaic panel, charge the batteries when they are discharged, and provide power from the batteries to the loads when needed, ensuring the protection of the batteries and the loads connected to the microgrid main bus.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-01T12:09:06Z No. of bitstreams: 1 AlanCassioQueirozBezerraLeite_DISSERT.pdf: 6449528 bytes, checksum: 369bc54289511d188cd706add4d9379a (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-08-02T15:25:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AlanCassioQueirozBezerraLeite_DISSERT.pdf: 6449528 bytes, checksum: 369bc54289511d188cd706add4d9379a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-02T15:25:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlanCassioQueirozBezerraLeite_DISSERT.pdf: 6449528 bytes, checksum: 369bc54289511d188cd706add4d9379a (MD5) Previous issue date: 2017-06-26 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os sistemas fotovoltaicos t?m se destacado entre os diferentes tipos de fontes de energia renov?veis por converterem diretamente a luz solar em eletricidade, apresentarem baixa manuten??o, bom rendimento na produ??o de eletricidade e n?o produzir gases do efeito estufa. Devido a algumas mudan?as clim?ticas de temperatura, radia??o e sombreamento no painel, a produ??o de eletricidade ? comprometida e isso provoca uma queda na efici?ncia de gera??o dos pain?is fotovoltaicos. Portanto, eles precisam de um sistema de rastreamento que fa?a o painel operar no ponto de m?xima pot?ncia. Esses sistemas de rastreamento s?o os chamados rastreadores de m?xima pot?ncia, ou do ingl?s Maximum Power Point Tracker - MPPT. O objetivo principal desse trabalho ? montar um sistema fotovoltaico controlado por um DSP TMS320F28335 e um conversor chaveado do tipo Boost, de modo que o sistema fa?a o rastreamento da m?xima pot?ncia do painel, maximizando sua efici?ncia. Neste trabalho ? implementada uma estrat?gia de controle baseada na medi??o da temperatura do painel para fornecer a tens?o de refer?ncia equivalente ao ponto de m?xima pot?ncia sob condi??es fora dos padr?es internacionais de testes e simulando efeitos de sombreamento das c?lulas fotovoltaicas, varia??es de temperatura e carga. De acordo com a temperatura lida pelo sensor LM35, o DSP TMS320F28335 ir? ajustar a tens?o de refer?ncia do controlador Proporcional Integral resultando em um valor de ciclo de trabalho do conversor Boost. O chaveamento do conversor Boost ser? feito utilizando a t?cnica de controle de um ciclo, One Cycle Control - OCC, ao inv?s da Modula??o por Largura de Pulso, a PWM. A t?cnica de chaveamento OCC fornece algumas vantagens frente ao PWM como uma r?pida resposta ? mudan?a de refer?ncia, erro nulo em regime e rejei??o de perturba??es na entrada. Foram feitos testes simulados variando condi??es clim?ticas de radia??o e temperatura e analisado o funcionamento do OCC em rela??o ao PWM. Os resultados experimentais mostram que o esquema baseado na medi??o de temperatura apresenta algumas vantagens em rela??o ao m?todo da Tens?o Constante utilizando a modula??o PWM. / Photovoltaic systems have stood out among the different types of renewable energy sources by directly converting sunlight into electricity, low maintenance, good performance in electricity production and do not produce greenhouse gases. Due to some climatic changes of temperature, radiation and shading on the panel, the production of electricity is compromised and this causes a decrease in the generation efficiency of the photovoltaic panels. Therefore, they need a tracking system that makes the panel operate at the maximum power point. These tracking systems are the so-called Maximum Power Point Tracker ? MPPT. The main objective of this work is to build a photovoltaic system controlled by a DSP TMS320F28335 and switched converter boost type, so that the system traces the maximum panel power, maximizing your efficiency. In this work a control strategy is implemented based on the panel temperature measurement to provide the reference voltage equivalent to the maximum power point under outside conditions of international testing standards and simulating shading effects of photovoltaic cells and temperature and load variations. According to the temperature read by the sensor LM35, the DSP TMS320F28335 will adjust the reference voltage of the PI controller resulting in a duty-cycle value of the Boost converter. The switch of the boost converter will be done using the control technique One Cycle Control ? OCC rather than the widely used PulseWidth Modulation ? PWM. The OCC switching technique provides some advantages over PWM as a quick response to the reference change, null error in steady state and rejection of input disturbances. Simulated tests were performed by varying the climatic conditions of radiation and temperature and analyzed the operation of the OCC in relation to the PWM. The experimental results show that the scheme based on temperature measurement has some advantages over the Constant Voltage method using PWM modulation.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-05T21:38:16Z No. of bitstreams: 1 LeonardoDuarteDeAlbuquerque_DISSERT.pdf: 36580121 bytes, checksum: bba04c74111ace6c5ffb8a39be098f1e (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-18T21:19:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LeonardoDuarteDeAlbuquerque_DISSERT.pdf: 36580121 bytes, checksum: bba04c74111ace6c5ffb8a39be098f1e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T21:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoDuarteDeAlbuquerque_DISSERT.pdf: 36580121 bytes, checksum: bba04c74111ace6c5ffb8a39be098f1e (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / A escassez dos recursos naturais e a busca por fontes de energia alternativa promovem uma r?pida mudan?a na matriz energ?tica mundial. Dentre as fontes de energia renov?veis a energia solar ? a mais promissora, visto que ela apresenta a maior taxa de crescimento na atualidade. Pesquisadores de todo o mundo t?m buscado formas de viabiliza??o do seu progresso, desenvolvendo tecnologias com maior efici?ncia e menor custo. Como forma de contribuir para o avan?o desta tecnologia, neste trabalho prop?e-se o desenvolvimento de uma microgrid em corrente cont?nua interligando os pain?is fotovoltaicos atrav?s de um dispositivo com estrat?gia de rastreamento elaborada a partir do m?todo perturba??o e observa??o, que atuar? junto a um circuito eletr?nico de pot?ncia e um sistema de comunica??o sem fio para acompanhamento da gera??o individual. Simula??es foram desenvolvidas para a escolha da topologia de liga??o e compara??o entre o m?todo de controle proposto e o tradicional, atribuindo-se diferentes n?veis de entrada e constatando-se graficamente as respostas de sa?da. Com o projeto e desenvolvimento dos circuitos, firmware e placa de circuito impresso do dispositivo proposto, p?de-se efetuar experimentos para constatar sua capacidade de convers?o de energia e verificar as respostas dos m?todos de controle supracitados, colocando-o como uma poss?vel op??o vi?vel e somando uma pequena contribui??o ?s tecnologias embarcadas na ?rea de energias renov?veis. / The scarcity of natural resources and the search for alternative energy sources promote a rapid change in the global energy matrix. Among the renewable energy sources solar energy is the most promising, since it has the highest growth rate at present. Researchers around the world have sought ways of enabling their progress, developing technologies with greater efficiency and lower cost. As a contribution to the advancement of this technology, this document proposes the development of a microgrid in continuos current connecting the photovoltaic panels through a device with tracking strategy developed based on the method perturbation and observation that will advise the electronic circuit power and a wireless communication system for monitoring of individual generation. Simulations have been developed for to choice of connection topology and comparison between the proposed and traditional control method, assigning different input levels and graphically checking the output responses. With the design and development of the circuits, firmware and printed circuit board of the proposed device, it was possible to carry out experiments to verify its capacity of energy conversion and to verify responses of control methods mentioned above, placing it as an viable option and adding a small contribution to technologies of embedded system in the of renewable energy field.

Este trabalho apresenta um conversor CC - CC baseado em Capacitores Chaveados de 6 fases e tempos intercalados com o objetivo de coletar energia fotovoltaica projetado em tecnologia CMOS de 130 nm para ser usado em aplicações em Internet das Coisas e Nós Sensores. Ele rastreia o máximo ponto de entrega de energia de um painel fotovoltaico policristalino de 3 cm x 3 cm através de modulação da frequência de chaveamento com o objetivo de carregar baterias. A razão da tensão de circuito aberto foi a estratégia de rastreio escolhida. O conversor foi projetado em uma tecnologia CMOS de 130 nm e alcança uma eficiência de 90 % para potencias de entrada maiores do que 30 mW e pode operar com tensões que vão de 1.25 até 1.8 V, resultando em saídas que vão de 2.5 até 3.6, respectivamente. Os circuitos periféricos também incluem uma proteção contra sobre tensão na saída de 3.6 V e circuitos para controle, que consomem um total máximo de potência estática de 850 A em 3.3 V de alimentação. O layout completo ocupa uma área de 300 x 700 m2 de silício. Os únicos componentes não integrados são 6x100 nF capacitores.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / This project presents a brackish water desalination plant via Reverse Osmosis (RO) powered by Photovoltaic Modules (PV) with Maximum Power Tracking (MPPT) and a self â regulating pressure valve. The developed unit is installed on Alternative Energy Laboratory (LEA), which is located on the campus of PICI at Federal University of CearÃ. To extract maximum power from the PV module a Buck type converter was developed for this application. The Incremental Conductance algorithms (IncCond) is used. The MPPT technique was simulated, tested and validated, showing an efficiency of 86.8%. An innovation in this plant is the use of a self-regulating pressure valve installed in the concentrate output, which ensures a smaller pressure and power variation in the pump that is responsible for pressurizing the water to the membranes. The technical feasibility of the RO plant is checked in two phases: one without the presence of the self- regulating pressure valve in the concentrated output and other with the self-regulating pressure valve in the concentrated output. The plant is tested for two salinity levels 1000 and 1500 mg/L of TDS (Total Dissolved Solids) levels. These salinity levels chosen are commonly found in most brackish water wells of the semi-arid region of Northeastern Brazil. For operation without selfregulating pressure valve the obtained average values are: recovery rate 8.03% (relation between permeate flow and feed water flow), 151.7 L of daily production of drinking water with 130 mg/L of TDS, specific energy consumption of 2.68 kWh/m3. For operation with self-regulating pressure valve the obtained average values are: recovery rate 8.14%, 175.3 L of daily production of drinking water with 120 mg/L of TDS, specific energy consumption of 2.56 kWh/m3. Thus the configuration system using the self â regulating valve showed better results / O presente projecto apresenta uma planta de dessalinizaÃÃo de Ãgua salobra por osmose reversa (OR) acionada por mÃdulos fotovoltaicos (FV) com seguimento de potÃncia mÃxima (MPPT - Maximum Power Point Tracking) e vÃlvula autoreguladora de pressÃo. A planta desenvolvida està instalada no LaboratÃrio de Energias Alternativas (LEA), situado no Campus do PICI da Universidade Federal do CearÃ. Para extraÃÃo da mÃxima de energia do mÃdulo FV foi desenvolvido um conversor do tipo Buck, usando a tÃcnica CondutÃncia Incremental (CondInc). A tÃcnica de MPPT foi simulada, testada e validada, apresentando uma eficiÃncia de 86,8% no seguimento do ponto de potÃncia mÃxima. Uma inovaÃÃo na planta proposta à o uso de uma vÃlvula autoreguladora de pressÃo instalada na saÃda do concentrado, que garante uma menor variaÃÃo de pressÃo e corrente eletrica na motobomba responsÃvel por pressurizaÃÃo da Ãgua para as membranas. A planta de OR foi testada em duas etapas: uma sem a presenÃa da vÃlvula auto-reguladora de pressÃo e a outra com a vÃlvula, para uma Ãgua de alimentaÃÃo entre os nÃveis de salinidade de 1000 e 1500 mg/L de STD (SÃlidos Totais Dissolvidos). Estes nÃveis de salinidade adotados sÃo geralmente encontrados em poÃos com Ãgua salobra do semiÃrido do Nordeste do Brasil e noutros casos maior 1500 mg/L de STD. Para a operaÃÃo sem a vÃlvula autoreguladora de pressÃo foram obtidos os seguintes valores mÃdios: taxa de recuperaÃÃo 8,03%, produÃÃo de Ãgua potÃvel de 151,7 L/dia com 130 mg/L de STD, consumo especÃfico de energia de 2,68 kWh/m3. Para a operaÃÃo com a vÃlvula autoreguladora de pressÃo foram obtidos os seguintes valores mÃdios: taxa de recuperaÃÃo 8,14%, produÃÃo de Ãgua potÃvel de 175,3 L/dia com 120 mg/L de STD, consumo especÃfico de energia de 2,56 kWh/m3. No entanto a configuraÃÃo da planta operando com a vÃlvula autoreguladora de pressÃo apresenta melhores resultados relativamente a operaÃÃo sem a vÃlvula.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de conversÃo de energia eÃlica (WECS - Wind Energy Conversion System) com gerador sÃncrono de imà permanente (PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator) operando com velocidade variÃvel. O circuito de processamento de energia à dividido em dois estÃgios. No estÃgio AC-DC, uma topologia boost bridgeless trifÃsica unidirecional absorve a energia fornecida pelo gerador e injeta no link DC. Neste conversor, a tÃcnica de autocontrole permite a extraÃÃo de corrente com baixa taxa de distorÃÃo harmÃnica (THD â Total Harmonic Distortion) e alto fator de potÃncia. AlÃm disso, um algoritmo de rastreamento do mÃximo ponto de potÃncia (MPPT - Maximum Power Point Tracking) determina a velocidade de rotaÃÃo do gerador que irà garantir o ponto adequado de operaÃÃo. Este modo de operaÃÃo à mantido enquanto a potÃncia disponÃvel for menor que a potÃncia nominal do conversor. Caso contrÃrio, o algoritmo de MPPT à desabilitado e uma malha de controle de potÃncia mecÃnica garante a condiÃÃo nominal de potÃncia. No estÃgio de conversÃo DC-AC, um inversor trifÃsico ponte completa, cujo controle à baseado na teoria das potÃncias instantÃneas, provà energia à rede elÃtrica cumprindo com as exigÃncias normativas. Uma anÃlise teÃrica completa à apresentada assim como os resultados de simulaÃÃo considerando o protÃtipo com a potÃncia nominal de 6 kW equivalente a turbina eÃlica utilizada. Resultados experimentais satisfatÃrios sÃo apresentados para uma potÃncia de 3 kW: o rendimento do sistema completo à superior a 90%; a corrente que circula no gerador apresenta THD de aproximadamente 2,6% e fator de potÃncia de 0,942; e a corrente injetada na rede elÃtrica possui THD de 1,639% e fator de potÃncia de 0,994. / This master thesis presents the development of a Wind Energy Conversion System (WECS) with Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) operating at variable speed. The energy processing circuit is divided into two stages. In the AC-DC stage, an unidirectional three-phase bridgeless boost topology absorbs the energy supplied by the generator and injects it into the DC link. In this converter, the self-control technique allows the current extraction with low THD and high power factor. Furthermore, a - Maximum Power Point Tracking (MPPT) determines the rotational speed of the generator that will ensure the proper operating point. This mode of operation is maintained while the available power remains lower than the converter rated power. Otherwise, the MPPT algorithm is disabled and a mechanical power control loop ensures the rated power condition. On the DC-AC conversion stage, a three-phase full-bridge inverter, whose control is based on the theory of instantaneous power, provides energy to the grid complying with regulatory requirements. A complete theoretical analysis is presented as well as the simulation results considering the prototype with a rated power of 6 kW equivalent of wind turbine used. Satisfactory experimental results are shown to an output of 3 kW: the efficiency of the total system is above 90%; the current through the generator has a THD of about 2.6% with a power factor of 0.942; moreover, the current injected into the grid has a THD of about 1.639% and a power factor of 0.994.

SILVA, Márcio Henrique Bino da, também é conhecido em citações bibliográficas por: BINO, Márcio Henrique da Silva. / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-13T22:15:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-18T20:26:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T20:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / CAPES / Neste trabalho é modelado, em MATLAB/Simulink, um aerogerador de pequeno porte que emprega uma máquina síncrona de imã permanente conectado à rede elétrica por meio de um conversor trifásico back-to-back. O objetivo deste trabalho é, com esse modelo, fazer uma comparação entre os métodos utilizados para a busca da máxima extração de potência em uma turbina eólica que emprega a topologia de uma máquina síncrona a imã permanente. É apresentado de forma estruturada os componentes do sistema de produção de energia eólica e é feita uma análise crítica em relação as diferentes soluções para o problema apresentado. O problema assenta na garantia de máxima extração de potência de uma turbina eólica de velocidade variável a cada instante. A solução está na construção de um sistema composto de diferentes blocos responsáveis pelo controle da máquina. Esses são estudados individualmente em termos de desempenho e confiabilidade. É feita a modelagem da máquina síncrona trifásica a imã permanente onde são apresentados os métodos de controle do conversor trifásico e diferentes algoritmos para a maximização da extração de potência do aerogerador. Em cada subsistema é feita uma escolha da solução que melhor satisfaz as necessidades do projeto do aerogerador, devidamente justificada. Uma vez concebido o modelo, são feitas várias simulações para avaliar e comparar os métodos de maximização da potência gerada. / In this work is modeled a small wind turbine in MATLAB / Simulink, which employs a permanent magnet synchronous machine connected to the grid through a back-to-back three-phase converter. The aim of this work is to compare, using the model, the methods used to get the maximum power extraction from a wind turbine that used the permanent magnet synchronous machine topology. It is presented the components of the wind energy system and it is made a critical analysis respecting to the different solutions to the related issue. The problem adjusts on ensuring maximum power extraction of a variable speed wind turbine at every moment. The solution is design a system composed by different blocks that are responsible for the machine control. These blocks are studied individually in terms of performance and reliability. It is made the model of the permanent magnet synchronous machine, where it is presented the control methods of the three-phase converter and the different algorithms to maximizing the wind turbine power extraction. In each subsystem is carried out a choice of the solution that best meets the wind turbine project needs, with justification. Once the model is done, some simulations are performed to evaluate and compare the methods to maximizing the generated power.

I denna rapport så genomförs en konstruktion av en solpanelkrets. Denna krets kommer att användas i utbildningssyfte så en användare kan skaffa sig en förståelse för hur en solpanel fungerar. Solpanelkretsen seriekopplas för att efterlikna riktiga solpaneler. På kretsen så kan en användare ställa in önskad skuggning som motsvarar olika väderförhållanden som en riktig solpanel kan befinna sig i, samt se hur skugga påverkar en solpanel och seriekopplade solpaneler. Kretsen styrs sedan med någon heter MPPT för att utvinna maximal effekt under alla väderförhållanden som en solpanel kan befinna sig i. I rapporten så presenteras först väsentlig solteori för att ge upphov till en ökad förståelse för hur solpaneler fungerar. Rapporten bygger mycket på att jämföra simulerade grafer från kretssimuleringsprogrammet Multisim med den fysiska byggda kretsen. Grafer från en solpanel och seriekopplade solpaneler med och utan bypass dioder presenteras. Mätningar från MPPT-styrningen genomförs för att visa vilken maximal effekt som utvanns från den fysiska byggda kretsen. Alla mätningar som genomförts finns i ett resultatkapitel och till sist så diskuteras resultatet och förslag på vidareutvecklingar.

Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo aborda los conceptos básicos, sobre electrónica, semiconductores de potencia, controladores digitales de señales y software de simulación en electrónica de potencia, para lograr diseñar y construir un inversor MPPT fotovoltaico de 2kW de potencia nominal que sirva como base para desarrollos en esta área. Se presenta una introducción al tema, los objetivos de la memoria y una breve descripción del estado del arte, conocimientos necesarios para desarrollar un equipo de estas características. En función de estos antecedentes se presenta el diseño y simulación de la primera etapa de conversión, correspondiente al módulo Boost, utilizado para realizar un seguimiento de máxima potencia al sistema fotovoltaico. A continuación, se muestra la segunda etapa de conversión, de corriente continua a alterna, mediante un puente inversor completo. Se diseñan los sensores a utilizar, que son de voltaje DC, voltaje AC, corriente y temperatura. Se presenta el diseño de las etapas necesarias de control realimentado, que se programan en un microcontrolador. Esta etapa incluye la determinación de la tensión de máxima transferencia, se sincroniza el inversor con la red y se limita el trabajo del equipo dentro de rangos seguros de operación. Con el software PSim, se simula cada etapa de conversión de potencia, lo que permite realizar un diseño rápido y seguro. Se logra probar los ciclos de control diseñados para el sistema y ver el tipo de comportamiento ante perturbaciones. Se presenta en detalle la fase de construcción de cada uno de los módulos diseñados, reportando los planos, dispositivos y elementos de integración. Se realizan pruebas de potencia para el módulo Boost y el Inversor, ajustando los sensores. Por último se realizan pruebas de control realimentado como seguidor de tensión y seguidor de fase. Se finaliza con los resultados de las características relevantes del equipo, como lo son la eficiencia (80%) y costo de construcción estimado ($1466 US), para luego realizar un análisis de recuperación del capital en base a la energía generada. Como trabajo futuro se requiere de las pruebas de inyección de potencia a la red y de transferencia de máxima potencia conectando un panel fotovoltaico como fuente primaria de energía.

This project deals with the design and realisation of a set that will work as a power supply point with electricity generated from renewable energy sources. The theoretical part deals with information about renewable energy sources and energy storage options. In the practical part, a mobile kit for powering variable message traffic signs is designed. It uses photovoltaic panels and stores energy in a lead-acid battery. A methanol fuel cell is used for backup power. The device is adapted for use in road traffic and meets the requirements of the relevant authorities. To verify the stability of the structure, there were performed static calculations, which proved the ability of the device to withstand wind stress. Part of the work was to draw a complete production documentation, which was used to create a test sample. Long-term measurements of energy flows in the system were performed on that sample. These measurements confirmed the ability of the device to operate autonomously and the possibility of using it for the required purpose.