Inversor trifásico de dois estágios modificado aplicado no processamento da energia solar fotovoltaica em sistemas conectados à rede elétrica

Abstract

Este trabalho apresenta um sistema fotovoltaico trifásico conectado à rede elétrica comercial. O processamento eletrônico da energia proveniente de um arranjo fotovoltaico foi realizado por um inversor de dois estágios com isolamento galvânico em alta frequência. O conversor CC-CC trifásico série ressonante compõe um desses estágios graças à técnica aqui denominada de Behavior Matching. Essa técnica permite que o conversor opere com razão cíclica e frequência constantes, sem malha de controle. O estágio CC-CA foi ocupado pelo inversor trifásico PWM alimentado em tensão, responsável pelo controle da corrente injetada na rede e pelo MPPT. Empregou-se a modulação vetorial e a Transformação de Park, de onde resulta a corrente de eixo direto. Essa corrente foi usada de forma inovadora na execução do algoritmo P&O. Montou-se um protótipo com o qual se validou todo o equacionamento proposto. Os doze transistores do protótipo foram comandados pelo DSP TMS320F2812. Apenas três sensores foram usados na implementação, que contou ainda com proteção contra falta de rede. Essa proteção se baseou na detecção da passagem por zero de uma das tensões de linha. Para eliminar problemas com o ruído proveniente do chaveamento, foi usado um PLL na geração dos pulsos de sincronismo. Não foram usados filtros no condicionamento de sinais devido à grande robustez do controlador sintetizado no espaço de estados.

This work presents a grid-connected three-phase PV system. The electronic processing of the photovoltaic array energy was managed by a dual-stage inverter through high-frequency galvanic isolation. The DC-DC three-phase Series Resonant Converter form one stage due the Behavior Matching technique, here developed. This technique allows the converter operation with constant frequency and duty-cycle, without control loop. The DC-AC stage consists of the three-phase PWM voltage source inverter, responsible by the grid current control and the MPPT. Space vector modulation and Park Transformation were applied, which leads to the direct axis current. This current was used in an innovative form to the P&O algorithm accomplishment. A prototype was built to validate the mathematical theory. The twelve prototype#s transistors were controlled by the TMS320F2812 DSP. Only three sensors were used to the implementation, which has still anti-islanding protection. This protection was based on zero detection of one line voltage. To reject switching noise, a PLL was used on the synchronism pulses generation. Antialiasing filters were not employed to signals conditioning due the robustness state-space controller.