7.7 INVERSOR DE DOIS ESTÁGIOS

Nesta seção, encontram-se os resultados práticos obtidos quando a programação apresentada no Apêndice B é usada no controle do Inversor de dois Estágios Modificado. A energia do arranjo fotovoltaico é injetada na rede elétrica, cuja tensão eficaz de fase é 55V. Essa tensão é disponibilizada no secundário de um varivolt. Devido ao seu reduzido valor, as tensões de fase ficaram distorcidas, conforme mostra a Fig. 7.44.

A alocação de pólos desenvolvida no Apêndice A é inadequada, tendo em vista as condições nominais de operação que passaram a vigorar com o novo arranjo fotovoltaico. Os valores de algumas variáveis como Pdc e Vg foram modificados em relação ao projeto

original. Isso estabelece um ponto de equilíbrio diferente e desloca os pólos de malha fechada do sistema, levando-o a um comportamento indesejável. Assim, reprojetada a malha de controle, obtém-se os ganhos de realimentação apresentados na programação do Apêndice B. Esses novos ganhos substituem (6.19) sem alterar os requisitos de performance definidos na seção 6.2.1. A Fig. 7.45 mostra que a nova alocação de pólos funcionou, já que o sistema operou de forma estável.

Fig. 7.45 - Tensão e corrente na fase a da rede elétrica.

Os parâmetros que regem a operação do P&O, ΔV = 4V e Ta = 50ms, foram mantidos. Na verdade, o DSP foi programado para um período de perturbação um pouco maior, 56ms, conforme seção 7.2.

A Fig. 7.46 mostra a atuação do P&O durante rápidas variações na radiação solar, em um dia repleto de nuvens. A cada período de amostragem, Ts = 50µs, o DSP produziu um ponto para os gráficos traçados em tempo real pelo “Code Composer Studio”. Portanto, a quantidade de períodos de amostragem que aparece no eixo horizontal desses gráficos deve ser multiplicada por Ts para se chegar ao intervalo de tempo correspondente, em segundos.

Fig. 7.46 - Comportamento da corrente Id e da referência da tensão Vdc durante o MPPT.

Nota-se que a distorção da corrente injetada na rede elétrica, Fig. 7.45, leva a uma corrente de eixo direto oscilatória. Apesar disso, o MPPT funcionou satisfatoriamente, conforme o algoritmo definido na seção 6.1.

A tensão Vdc correspondente ao MPOP ficou em torno de 240V, validando a

previsão da seção 7.1.

A corrente de eixo em quadratura, Iq, também é oscilatória e permanece em torno

de 0, independente das condições atmosféricas. A Fig. 7.47 mostra Iq em um momento de

Fig. 7.47 - Corrente Iq com valor médio 0, resultando em fator de deslocamento unitário.

O MPPT executado pelo estágio CC-CA impõe perturbações à tensão do barramento CC. Essas perturbações são transferidas aos terminais do arranjo fotovoltaico graças ao Behavior Matching exibido pelo SRC3. As figuras a seguir mostram como o MPPT se refletiu nos terminais do arranjo fotovoltaico.

Fig. 7.49 - Tensão e corrente nos terminais do arranjo fotovoltaico e corrente na fase a da rede elétrica durante a execução do MPPT.

7.8 - CONCLUSÃO

O Inversor de Dois Estágios Modificado teve suas extremidades ligadas a um arranjo fotovoltaico e a uma rede elétrica trifásica com características bastante distintas daquelas para as quais foi projetado. Apesar disso, todos os componentes de sua estrutura foram mantidos. A única adequação foi nos ganhos da malha de realimentação, o que preservou o comportamento dinâmico previsto no estudo teórico. A avaliação prática deste conversor foi feita por partes e se iniciou pela placa de condicionamento.

Na placa de condicionamento o destaque foi o PLL, um circuito lógico CMOS simples e barato da série 4000. Com ele, o ruído nos pulsos de sincronismo foi eliminado. Esses pulsos acionam uma interrupção externa do DSP. Dentro da rotina desta interrupção foi programada a proteção contra falta de rede, que se mostrou bastante eficiente. Acredita- se que foi um erro ter colocado os sensores nesta placa. Se eles estivessem em uma placa separada, o ruído que tanto afetou o sincronismo poderia ser reduzido. O impacto do ruído também poderia ser reduzido com o uso de cabeamento blindado do tipo coaxial, para levar os sinais desta placa até o DSP.

Os circuitos de comando se mostraram bastante eficientes quanto as proteções, principalmente a de curto-circuito, que atuou diversas vezes. No entanto, acredita-se que boa parte das vezes em que essa proteção atuou, se não a totalidade das vezes, o problema não era realmente causado por curto de braço, mas pela baixa tensão aplicada entre gate e

emissor dos transistores. Essa tensão ficou em torno de 12V, não levando os IGBTs a completa saturação. Esse problema só afetou o estágio CC-CA, em função do intenso ruído provocado pelo chaveamento.

O estágio CC-CC operou completamente livre dos ruídos de chaveamento. Seu rendimento foi bastante elevado e plano por mais de 50% da faixa de potências de operação. Assimetrias paramétricas provocaram oscilações adicionais nas correntes de entrada e saída e, consequentemente, na tensão entre os terminais do arranjo fotovoltaico. Mesmo assim, o capacitor de 680nF foi suficiente para manter a ondulação desta tensão dentro dos limites do projeto. A característica I-V na entrada do SRC3 se comportou exatamente como previsto na teoria.

O estágio CC-CA se mostrou capaz de produzir correntes senoidais. O espectro de frequências dessas correntes ficou muito próximo do obtido por simulação. O filtro L na interface com a rede apresentou forte assimetria paramétrica, que não foi detectada nas medições com a ponte RLC. Isso causou ondulações elevadas na tensão do barramento CC. Decidiu-se manter os indutores de linha desta maneira. Assim, fica evidente mais uma propriedade do SRC3, a de filtro passa-faixa, uma vez que essas ondulações chegam bastante atenuadas aos terminais do arranjo fotovoltaico. Além disso, as ondulações em Vdc dão mais destaque para a robustez da malha de controle e para a técnica de MPPT

adotada. Aliás, o MPPT operou exatamente como previsto na teoria. Certamente, 4V foi um valor muito alto para a amplitude das perturbações. A precisão do rastreamento seria sensivelmente melhorada com um ΔV inferior. No entanto, essa tensão foi mantida por ter maior valor didático.

CAPÍTULO 8