4 Resultados
4.2 O perturba e observa adaptativo com agrupamento
Neste trabalho, foram realizados dois testes, sendo o primeiro conforme Figura 4.3. No primeiro teste foram selecionadas algumas células fotovoltaicas aleatoriamente para aplicar o sombreamento parcial e se essas células selecionadas fossem em um módulo convencional ter-se-ia um nível de potência próximo de zero, pois cada célula sombreada estaria em uma zona de proteção de cada um dos três diodos de passagem.
Figura 4.3: Primeira condição de sombreamento parcial testada.
A fim de verificar o desempenho do módulo fotovoltaico modelado, foram realizadas variações de irradiância nas células selecionadas (para ambas condições testadas) a fim de simular um sombreamento parcial, conforme Figura 4.4, possuindo aumento e dimi- nuição de irradiância. Porém, no instante de tempo entre 6 e 8 segundos, tem-se, na ver- dade, todas as outras células com 1.000 W/m² (sombreadas) e as selecionadas com 1.200 W/m².
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Figura 4.4: Perfil de irradiância testado para ambas condições.
Conforme Figura 4.5, pode-se observar que a velocidade de convergência é direta- mente ligada ao tamanho do passo, isto é, um passo grande tem maior velocidade para alcançar a região ótima, podendo ser um máximo global ou local. Assim como as oscila- ções em estado estacionário estão diretamente ligadas ao tamanho de passo, ou seja, quanto menor o tamanho de passo, menores as oscilações em estado estacionário.
Figura 4.5: Comparação do tamanho de passo para tensão.
Conforme Figura 4.6, pode-se ratificar que a velocidade de convergência com um passo proporcional à variação de potência possui mais celeridade quando está fora do
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Figura 4.6: Comparação do tamanho de passo para potência.
Conforme Figura 4.7, é exibido o detalhamento da Figura 4.6 no intervalo de tempo entre 6 e 8 segundos, visando ratificar que o passo adaptativo é grande fora do estado estacionário e pequeno dentro do estado estacionário, ao ponto de, aparentemente, das oscilações sumirem devido à redução de variação de potência em estado estacionário, porém as oscilações continuam. É possível observar, neste caso, que existe um atraso mínimo, uma oscilação grande no estado estacionário e um valor médio inferior (dife- rença de 0,3 W) se comparado o perturba e observa adaptativo com perturba e observa de passo fixo com tamanho grande, mas se comparar com o perturba e observa de passo fixo com tamanho pequeno houve o oposto, com um atraso de 1,4 segundo.
Figura 4.7: Detalhamento do tamanho de passo para potência.
Conforme Figura 4.8, é exibido a comparação do perturba e observa com tamanho de passo grande em relação ao uso do perturba e observa adaptativo com agrupamento, res- pectivamente, clustering off e clustering on. O agrupamento só é possível uma vez que o algoritmo detecta que está no estado estacionário, onde ocorrem as pequenas oscilações, pois está no entorno do ponto de máxima potência. Assim que as oscilações são menores que um determinável valor e detectado pelo algoritmo, então é calculado o ponto médio
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ou a média das 5 últimas amostras de tensão e imposta ao módulo fotovoltaico, elimi- nando perdas por oscilações no estado estacionário.
Figura 4.8: Comparativo de desempenho do perturba e observa fixo grande com o per- turba e observa proposto.
Conforme Figura 4.9, é apresentado a comparação entre o perturba e observa adaptativo sem agrupamento e o perturba e observa adaptativo com agrupamento. O atraso exibido ocorre por conta do tempo necessário para o cálculo da média. Todavia, as oscilações são eliminadas no estado estacionário.
Figura 4.9: Comparativo de desempenho do perturba e observa adaptativo sem e com agrupamento.
28 CAPÍTULO 4. RESULTADOS
Figura 4.10: Comparativo de desempenho sem ou com agrupamento.
Conforme Figura 4.11, é observado o detalhe entre o intervalo de tempo de 6,5 a 8,0 segundos. Essa oscilação no estado estacionário provoca perda de eficiência para o con- versor, visto que fica oscilando numa região de equilíbrio.
Figura 4.11: Comparativo de desempenho sem ou com agrupamento.
Os resultados da primeira configuração de sombreamento parcial, apresentam simila- ridades acerca de nível de tensão e de potência, mas divergindo na velocidade de conver- gência e nas oscilações em estado estacionário.
Neste trabalho, o segundo perfil de sombreamento parcial foi realizado conforme Fi- gura 4.12, a fim de verificar o desempenho em outra condição de maior número de células sombreadas (4 vezes mais células). De maneira análoga com o primeiro perfil de som- breamento parcial, foram selecionadas células fotovoltaicas aleatoriamente, totalizando 12 células para a realização do teste de sombreamento (mesmo perfil de irradiância do perfil de sombreamento parcial anterior).
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Figura 4.12: Segunda condição de sombreamento parcial testada.
Conforme Figura 4.13, pode-se observar que o tamanho de passo pequeno demora demasiadamente e não consegue encontrar a tempo o estado estacionário. O tamanho de passo grande tem maior velocidade para alcançar a região ótima, podendo ser um máximo global ou local (ocorrendo no último intervalo de tempo entre 8 e 10 segundos).
Figura 4.13: Comparação do tamanho de passo para tensão.
Conforme Figura 4.14, pode-se verificar que no entorno do tempo de 6 segundos o tamanho de passo pequeno teve um salto, isso ocorreu pois no intervalo anterior de tempo
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Figura 4.14: Comparação do tamanho de passo para potência.
Conforme Figura 4.15, é explicado o que ocorre no intervalo de tempo entre 8 e 10 segundos da Figura 4.13, onde apresentou divergência entre os resultados do perturba e observa com passo fixo (pequeno e grande) e o adaptativo. Ocorreu que como houve uma queda de potência, o perturba e observa adaptativo reduziu a tensão, aproximando do máximo global, porém, o perturba e observa com tamanho fixo tomou o viés oposto, indo para o máximo local.
Figura 4.15: Curva P-V para 1.200 e 600 W/m².
Conforme Figura 4.16, é exibido a comparação do perturba e observa com tamanho de passo grande em relação ao uso do perturba e observa adaptativo com agru-pamento, respectivamente, clustering off e clustering on. Assim que as oscilações são menores que um determinável valor e detectado pelo algoritmo, então é calculado o ponto médio ou a média das 5 últimas amostras de tensão e imposta ao módulo fotovoltaico, eliminando perdas por oscilações no estado estacionário.
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Figura 4.16: Comparativo de desempenho do perturba e observa fixo grande com o per- turba e observa proposto.
Conforme Figura 4.17, é apresentado a comparação entre o perturba e observa adap- tativo sem agrupamento e o perturba e observa adaptativo com agrupamento. O atraso foi removido se o cálculo da média for realizado constantemente e usado quando necessário, ganhando tempo.
Figura 4.17: Comparativo de desempenho do perturba e observa adaptativo sem e com agrupamento.
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Figura 4.18: Comparativo de desempenho sem ou com agrupamento.
Conforme Figura 4.19, é observado o detalhe entre o intervalo de tempo de 6,5 a 8,0 segundos. Essa oscilação no estado estacionário provoca perda de eficiência para o con- versor, visto que fica oscilando numa região de equilíbrio.
Figura 4.19: Comparativo de desempenho sem ou com agrupamento.
Na Figura 4.20, apresenta o ciclo de trabalho do conversor boost interligando o mó- dulo fotovoltaico com o inversor. Assim, é possível verificar que o pico apresentado no primeiro momento do perfil de sombreamento parcial para o segundo caso em 2 segun- dos, onde ocorre um pico de tensão, não desligará o conversor uma vez que opera dentro do limite de operação adequado de 0,2 a 0,8. Assim, o efeito de borde de nuvem, que é uma mudança drástica de irradiância, não desligaria o conversor.
4.3. CONCLUSÃO 33
Figura 4.20: Ciclo de trabalho do conversor boost ligado ao inversor de potência.
Os resultados da segunda configuração de sombreamento parcial, apresentam diver- gência acerca de nível de tensão e de potência em alguns momentos, principalmente pelo maior nível de sombreamento e velocidade de convergência.