Resultados Experimentais da Técnica Condutância Incremental 1 Operação em Regime Permanente

A técnica Condutância Incremental foi avaliada sob as mesmas condições dos ensaios das técnicas anteriores. Assim como no P&O, o passo de incremento/decremento de tensão foi ajustado para 0,5 V com a frequência das perturbações mantida em 2 Hz, sendo que tal medida visa obter menores oscilações de tensão em torno do PMP com consequente melhora da resposta de FR em regime permanente.

A Figura 104 traz a resposta das principais variáveis do sistema operando com a técnica Cond. Inc. em regime permanente nas condições ambientais limiares de temperatura (25ºC e 70ºC) e irradiância (400 W/m² e 1000 W/m²).

Para a condição ambiental de 25ºC e 400 W/m² apresentada na Figura 104 (a), nota-se a tensão média de operação da fileira fotovoltaica emulada em 155,61 V, desviando-se -0,44% do valor ideal de 156,3 V indicado na tela do SAS da Figura 105 (a).

Já para as condições padrão de teste, a resposta experimental da técnica Cond. Inc. revelou a tensão de 157,17 V como valor médio, de acordo com a Figura 104 (b). Neste caso, o desvio observado em relação à tensão ideal de operação é de cerca de -0,78%, mostrando a boa aproximação na busca pelo PMP. A Figura 105 (b) também atesta a qualidade do resultado obtido, demonstrando FR médio de 99,96%.

Figura 104 – Resposta experimental em regime permanente da técnica Cond. Inc. com temperatura de 25ºC e irradiância em: a) 400 W/m2_{; b) 1000 W/m}2_{; e temperatura de 70ºC com irradiância em: c) 400 W/m}2_{; d) 1000 W/m}2_.

a) b)

c) d)

Fonte: Dados do próprio autor.

Os resultados da operação desta técnica nas irradiâncias 400 W/m² e 1000 W/m² para a temperatura de 70ºC mostrados, respectivamente, na Figura 104 (c) e (d), seguem a mesma linha anterior e também apresentam elevado fator de rastreamento médio. O desvio de tensão em relação ao ideal é de 0,32% na situação (c) com FR correspondente a 100,00%, conforme presente na interface do SAS da Figura 105 (c). Já para 1000 W/m² e 70ºC, o desvio de tensão apresenta-se em 0,01% com FR de 99,93% (Figura 105 (d)).

Os dados comentados nos parágrafos anteriores, bem como os demais resultados obtidos das diversas situações ambientais de operação ensaiadas, encontram-se resumidos na Tabela 19. Sua breve análise revela que o mínimo FR médio obtido é 99,76% (em 900 W/m² e 70ºC) e, portanto, ainda assim mostra-se como um excelente resultado. Por fim, com base em todos os valores apresentados na Tabela 19, o FR médio geral da Condutância Incremental é 99,94%.

Figura 105 – Interface do emulador fotovoltaico contendo resultados da técnica Cond. Inc. com temperatura de 25ºC e irradiância em: a) 400 W/m2_{; b) 1000 W/m}2_{; e}

temperatura de 70ºC com irradiância em: c) 400 W/m2_{; d) 1000 W/m}2_.

a) b)

c) d)

Tabela 19 – Resumo dos resultados experimentais da técnica de MPPT Cond. Inc. obtidos do SAS em regime permanente para diversas condições ambientais de operação.

Temp. das células [ºC] Irradiância [W/m2_] VMP [V] VPV média [V] Desvio [%] PMP [W] PPV médio [W] FR médio [%] 25 400 156,30 155,61 -0,44 480,00 479,42 99,88 500 157,65 159,75 1,33 605,00 604,15 99,86 600 158,25 157,65 -0,38 728,00 728,00 100,00 700 158,70 157,95 -0,47 850,00 850,00 100,00 800 158,85 159,75 0,56 975,00 974,80 99,98 900 158,70 158,70 0,0 1093,00 1092,78 99,98 1000 158,40 158,40 0,0 1213,00 1212,51 99,96 40 400 147,00 149,00 1,36 453,00 452,64 99,92 500 148,20 148,00 -0,13 573,00 573,00 100,00 600 148,95 147,00 -1,31 687,00 686,73 99,96 700 149,25 150,00 0,50 807,00 802,48 99,91 800 149,40 149,00 -0,27 922,00 922,00 100,00 900 149,25 150,00 0,50 1035,00 1033,45 99,85 1000 148,95 150,00 0,70 1150,00 1148,62 99,88 55 400 137,70 137,00 -0,51 427,00 426,79 99,95 500 138,90 139,00 0,07 540,00 539,57 99,92 600 139,50 138,00 -1,07 647,00 645,96 99,84 700 139,80 139,00 -0,57 760,00 760,00 100,00 800 139,95 141,00 0,75 868,00 867,57 99,95 900 139,80 139,00 -0,57 975,00 974,51 99,95 1000 139,50 138,00 -1,07 1083,00 1081,59 99,87 70 400 128,40 128,81 0,32 400,00 400,00 100,00 500 129,45 128,00 -1,12 505,00 504,90 99,98 600 130,05 129,00 -0,81 608,00 607,88 99,98 700 130,35 129,00 -1,04 710,00 709,50 99,93 800 130,50 130,00 -0,38 815,00 814,84 99,98 900 130,35 129,00 -1,04 915,00 912,80 99,76 1000 130,20 130,21 0,01 1018,00 1017,29 99,93

5.5.2 Operação em Regime Transitório

1) Grande perturbação de diminuição de irradiância: 1000 W/m2 _{para 400 W/m}2 _{em degrau com}

temperatura constante de 25ºC

O referido ensaio transitório da técnica Condutância Incremental está evidenciado na Figura 106. Percebe-se que o comportamento transitório das variáveis indicadas é semelhante ao ensaio equivalente realizado na análise da técnica P&O, uma vez que os compensadores envolvidos no controle são os mesmos nos dois casos. Portanto, a descrição detalhada do comportamento das variáveis durante o período transitório feita naquela técnica também se aplica neste caso.

Figura 106 – Resposta experimental da técnica Cond. Inc. submetida à redução de irradiância de 1000 W/m² para 400 W/m² em degrau com temperatura constante em 25ºC.

Fonte: Dados do próprio autor.

A análise dos 200 milisegundos iniciais da Figura 106 revela que tanto a tensão da fileira fotovoltaica emulada (VPV) quanto a do elo CC (VBar) encontram-se estabilizadas, bem como as correntes CC extraída (iPV) e CA (iLf) injetada na rede elétrica. Os valores indicados remetem à operação no entorno do PMP para a condição ambiental de 25ºC e 1000 W/m², conforme dados correlatos à Tabela 19.

O transitório iniciado pela abrupta queda da potência CC disponível no SAS leva à diminuição da tensão VBar até próximo de 335 V, representando afundamento de 16,1%. O período total de estabilização desta variável mostrou-se em 522 ms.

O pico de corrente CA, estimulado pela queda da tensão no elo CC, decresce de 7,35 A até 2,95 A em 182 ms, restabelecendo o equilíbrio entre a potência extraída do SAS e aquela injetada na rede. Sendo assim, e conforme o esperado, a atuação da malha interna de corrente prova-se mais rápida que a malha externa de tensão no controle do conversor CC – CA.

Por fim, a tensão VPV diminui até 147,7 V (5,5%), elevando-se, logo em seguida, até 164,3 V (sobrevalor percentual de 3,85%) e se estabiliza em 158,2 V após decorridos 487 ms do início da perturbação. Tal valor, conforme apresenta a Tabela 19, está próximo ao PMP para as condições ambientais finais de operação (25ºC e 400 W/m²).

2) Grande perturbação de aumento de irradiância: 400 W/m2 para 1000 W/m2 em degrau com temperatura constante de 25ºC

O último ensaio experimental da técnica Condutância Incremental diz respeito à resposta do sistema ao degrau de irradiância de 400 W/m² para 1000 W/m² com temperatura constante de 25ºC, conforme apresenta a Figura 107. Assim como foi observado no ensaio anterior, os relatos acerca do comportamento das variáveis do sistema neste mesmo teste, porém com a técnica Perturbe e Observe, são válidos neste ponto.

Figura 107 – Resposta experimental da técnica Cond. Inc. submetida ao aumento de irradiância de 400 W/m² para 1000 W/m² em degrau com temperatura constante em 25ºC.

Fonte: Dados do próprio autor.

O sobrevalor percentual da tensão do elo CC, diante do instantâneo aumento da potência disponível na entrada, é de 25%, o que corresponde ao valor máximo de 500 V. Como consequência,

o tempo de estabilização desta variável é maior neste ensaio que no anterior, ficando em 1,08 s. Já a corrente de pico injetada na rede elétrica se estabiliza em 298 ms, aumentando cerca de 2,3 vezes seu valor de modo a estabelecer o equilíbrio entre as potências de entrada e saída.

Com aumento de aproximadamente 10,0 V em seu pico, a tensão VPV tem sobrevalor percentual de 6,4% e tempo de estabilização de 790 ms, conforme mostra a Figura 107. Seu valor final em 155,4 V demonstra a operação nas imediações do PMP uma vez finalizado o período transitório.