Inversor multinível para processamento de energia fotovoltaica

Abstract

Esta dissertação apresenta o estudo, projeto e construção de um protótipo de microinversor fotovoltaico de duplo estágio, capaz de processar potência de até 250 W gerada a partir de um módulo fotovoltaico para posterior injeção na rede elétrica. O trabalho descreve uma revisão bibliográfica sobre as principais topologias de inversores multiníveis, os principais requisitos necessários para conexão com a rede elétrica, sincronismo e a influência das correntes de modo comum na operação do conjunto. O principal objetivo da dissertação está no segundo estágio do microinversor, sendo proposta uma topologia de conversor multinível com elevado rendimento e baseado no conversor em ponte completa em conjunto com células tipo T. Essa técnica permite que o sistema opere com cinco níveis de tensão na sua saída a partir da aplicação de modulação IPD. Além disso, a conexão de células do tipo T proporciona uma redução nos esforços da tensão dos interruptores auxiliando a estrutura a atingir um alto rendimento. A estratégia de controle é baseada em compensação da corrente injetada na rede elétrica, cuja referência imposta por um sistema de PLL. Para reduzir o conteúdo em alta frequência da corrente injetada na rede, foi projetado um filtro LCL passivamente amortecido. Além de resultados teóricos e de simulação, são apresentados os resultados experimentais como forma de validar o princípio de operação do conversor proposto.<br>

Abstract : This work presents the study and design of a double-stage photovoltaic microinverter able to process the power generated by a photovoltaic module up to 250 W for later grid injection. The work describes the literature review regarding the main topologies of multilevel inverters, the mais compliancies for grid-connection, synchronism and common mode currents influence on the system operation. The main aim of this work is the second stage of the microinverter, in which a new multilevel high efficiency topology, based on the full-bridge inverter is with T-cells is proposed. This technique allows the system to operate with five voltage levels on its output from an IPD modulation. Furthermore, the connection of T-type cells provides a reduction of the voltage stress across the switches helping the structure to achieve high efficiency. The control strategy is based on grid current compensation, in which the reference is imposed by a PLL system. In order to reduce the high frequency content of the grid current, a passive damped LCL filter is designed. Besides the theoretical and simulation results, experimental results are also presented to validade the operating principle of the proposed converter.