Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Cabral.pdf: 4385545 bytes, checksum: c09296f90add051ed37bd87320b15421 (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Master Thesis proposes a high gain non-isolated DC-DC converter applied on the processing of PV energy. The proposed converter is a boost converter with quadratic characteristic and with central point at its output. Basic operations and electric characteristics of a PV cell are described, including the procedures to determine its parameters. A model for numeric simulation is presented. A review of the high gain non-isolated DC-DC converters topologies is presented. Shows the converter´s transfer functions and the control strategy adopted as well as the design of control circuits. The control system is consisting of three loops, an internal loop of input current control, an external loop of total output voltage control and an additional loop of voltage unbalance control. The simulation and experimental results are shown to validate the analysis developed and demonstrate the performance of the control system adopted. / Esta Dissertação de Mestrado propõe um conversor CC-CC não isolado de elevado ganho para aplicação no processamento de energia solar fotovoltaica. O conversor proposto é um boost com característica quadrática e com ponto médio na sua saída. Descrevem-se o funcionamento básico e as características elétricas de uma célula fotovoltaica, incluindo-se o procedimento da determinação dos parâmetros e da modelagem dos módulos fotovoltaicos, apresentando-se um modelo para simulação numérica. Apresenta-se uma revisão de topologias de conversores CC-CC não isolados com elevado ganho estáticos. Apresentam-se as funções de transferência do conversor e a estratégia de controle adotada bem como o projeto dos circuitos de controle. O sistema de controle composto por três malhas de controle, uma malha interna de corrente de entrada, uma malha externa de tensão total e uma malha adicional de equalização de tensão. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar as análises desenvolvidas e demonstrar o desempenho do sistema de controle adotado.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta o estudo, desenvolvimento e aplicação de novas técnicas de controle aos sistemas de geração de energia fotovoltaica, conectados à rede elétrica monofásica, visando a melhoria da eficiência destes sistemas em relação aos métodos de controle tipicamente utilizados. O trabalho é dividido em duas partes principais, as quais estão relacionadas ao rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking – MPPT) e, depois, ao controlador interno dos conversores boost-quadrático – lado dos painéis fotovoltaicos – assim como aos controladores do inversor de tensão, no lado da rede elétrica monofásica. A primeira parte do trabalho consiste no desenvolvimento de um algoritmo de meta heurística para o MPPT, o qual é baseado no método do recozimento simulado (Simulated Annealing - SA) e tem como objetivo a determinação do ponto de máximo global, buscando soluções fora de uma vizinhança próxima, de modo a evitar o atracamento em máximos locais da curva de potência de saída do arranjo de painéis fotovoltaicos, melhorando, assim, o aproveitamento da energia em situações de sombreamento parcial. A segunda parte do trabalho apresenta o projeto de controladores baseados no modelo interno (Internal Model Control – IMC) com 1 grau de liberdade (1 Degree of Freedom – 1 DOF) aplicados, primeiramente, ao conversor CC-CC Boost Quadrático, utilizado para o MPPT, e, posteriormente, a um inversor de tensão com filtro LCL, conectado à rede elétrica monofásica, operando no modo de injeção de corrente. É apresentada a modelagem matemática de ambos os conversores e analisada a compensação da realimentação interna ao sistema do inversor de tensão, correspondente ao desacoplamento da tensão da rede, através da estratégia de alimentação à frente (Feedforward). Visando-se uma base de comparação, para a análise de desempenho do conversor IMC – 1DOF, também é aplicado ao sistema de injeção de corrente, o controlador Proporcional-Ressonante (P+Res). São apresentados resultados de simulação computacional e experimentais de ambos os 8 controladores, os quais permitem verificar o desempenho do sistema em situação de rede fraca e carga local não-linear. / This paper presents the study, development and application of new control techniques for photovoltaic power generation systems, connected to single-phase power grid in order to improve the efficiency of these systems in relation to control methods typically used. The work is divided into two main parts, which are related to tracking the maximum power point (Maximum Power Point Tracking - MPPT) and then the internal controller of boost quadratic converters - side of the photovoltaic panels - as well as the controllers the voltage inverter, the side of the single-phase mains. The first part of the work is the development of a heuristic goal algorithm for MPPT, which is based on the method of simulated annealing (Simulated Annealing - SA) and aims at determining the overall maximum point, seeking out solutions in a close vicinity, so as to prevent the docking local maxima in the curve of power output of the photovoltaic array, thereby improving the utilization of energy in partial shading situations. The second part presents the design of controllers based on internal model (Internal Model Control - IMC) with 1 degree of freedom (1 Degree of Freedom - 1 DOF) applied, first, the DC-DC Boost Quadratic converter, used for MPPT, and thereafter, a voltage inverter with LCL filter connected to the single phase power supply operating in current injection mode. A mathematical modeling of both converters and analyzed the compensation of internal feedback to the voltage inverter system corresponding to the disconnection of the mains voltage through the power strategy a head (feedforward). A basis of comparison for the performance analysis of IMC-1DOF converter is aiming at, is also applied to the current injection system, Proportional-Resonant Controller (P + Res). They are presented computer simulation and experimental results of both controllers, which allow you to check the system performance in low and non-linear local load network situation. / Tese (Doutorado)