Primeiramente foi testada, a entrada constante tanto para irradiação fixada em 1000𝑚𝑊2, como para temperatura fixada em 25o𝐶 naFigura 28, é mostrada a comparação entre as formas de potência de referência fornecida pelo painel, e a potência através do método. Pode-se notar que o método convergiu próximo a 0,1s e apresentou um bom desempenho em regime oscilando cerca 2𝑊.
Figura 28 – Potência de Referência do Painel e Potência Através do MPPT
Fonte: Próprio Autor
NaFigura 29, são apresentadas as formas de onda de tensão e corrente provenientes do painel, que formam a curva de potencia da Figura 28.
Nota-se que o comportamento da tensão segue o sentido da razão cíclica, de forma a chegar próximo a tensão de potencia máxima, ja a corrente se ajusta levemente, isto se deve ao fato do painel, se comportar como uma fonte de corrente e que nas condições inicias o painel, estava exposto as mesmas simuladas ou seja irradiação a 1000𝑚𝑊2, e a temperatura a 25o𝐶. Observou-se ainda uma baixa ondulação de tensão em regime na ordem de 4,5𝑉 e uma oscilação de corrente 0,1𝐴.
AFigura 30, apresenta as forma de onda de potência através do método e a forma de onda de potência na carga. Nota-se ainda que, a potência de carga leva um certo tempo, cerca 0,5𝑠 para alcançar o valor da potência de referência, isso se deve a capacitância𝐶𝑠 e seu valor elevado, apesar disto a resposta é aceitável no que propõem o trabalho.
Para representar um sombreamento com certa lentidão, foi proposto uma variação na irradiação de forma lenta e senoidal de 400𝑚𝑊2 a 1000𝑚𝑊2 , e uma variação de temperatura de forma lenta e quadra de 25o𝐶 a45o𝐶, o tempo de simulação foi de 60𝑠, instante em que a senoide completa o período.
A Figura 31, apresenta a forma de onda de de potência através do MPPT, bem
50 Capítulo 3. Desenvolvimento
Figura 29 – Formas de Onda de Tensão e Corrente Provenientes do Painel
Fonte: Próprio Autor
Figura 30 – Potência Através do MPPT e Potência na Carga
Fonte: Próprio Autor
como a forma de onda de potência de referencia fornecida pelo painel. Nota-se que, o método conseguiu uma boa resposta, mesmo quando o painel foi exposto a variações de irradiação e temperatura, por um tempo relativamente longo. A variação de potência máxima, da ordem de 20𝑊 ocorreu quando, a irradiação chegou a 400𝑚𝑊2, em que as especificações de projeto do conversor boost, chegam próximo ao limite com relação a
3.2. Simulação e resultados no software PSIM○R 51
Figura 31 – Ondas de Potências de Referência e Através do MPPT Entrada Senoidal
Fonte: Próprio Autor
razão cíclica.
Na Figura 32, são apresentadas as formas de onda de e corrente respectiva aos dados simulados na Figura 31.
Figura 32 – Ondas de Tensão e Corrente Provenientes do Painel Entrada Senoidal
Fonte: Próprio Autor
Observa-se que a tensão terminal acompanha a variação de temperatura, visto que a tensão terminal modifica-se com o aumento ou decréscimo de temperatura. A corrente
52 Capítulo 3. Desenvolvimento
acompanha a variação de irradiação, pois como dito anteriormente o painel se comporta como fonte de corrente. No espaço de tempo entre 40𝑠 e 50𝑠 ocorre a menor irradiação, afetando também a tensão terminal, isto ocorreu devido a limite que o conversor foi projetado. A variação máxima de tensão ocorreu neste ponto e é da ordem de 8𝑉, e a de corrente 0,15𝐴, valores bem aceitáveis.
AFigura 33, apresenta as forma de onda de potência através do método e a forma de onda de potência na carga. Nota-se ainda que, a potência de carga logo alcança a de referência, tendo apenas oscilações, posteriores a da referência, isto ocorre devido ao capacitor de saída𝐶𝑠.
Figura 33 – Potência Através do MPPT e Potência na Carga Entrada Senoidal.
Fonte: Próprio Autor
Foi proposto também, a simulação com uma entrada em rampa, com o objetivo de reproduzir um sombreamento rápido e continuo com acréscimo e decréscimo de irradiação relativamente rápidos, a temperatura também foi variada de forma quadrada. A irradiação foi variada de 300𝑚𝑊2 a 1000𝑚𝑊2, e temperatura de 25o𝐶, a 27o𝐶. Na Figura 34, são mostradas as ondas de potências de referência e através do MPPT, com entrada em rampa.
Ve-se que, o método leva entorno 0,5𝑠 para convergir com a onda de referência, ocorre que a simulação incia com uma irradiação muito baixa de 300𝑚𝑊2, neste ponto a faixa de operação do conversor𝐶𝐶−𝐶𝐶 se encontra no limite, desta forma a medida que a irradiação aumenta, o método consegue convergir mais rapidamente. Por conta disso, a variação de potencia no tempo de 0,5𝑠, e de 23𝑊.
NaFigura 35, nota-se que a tensão no instante entre 0s e 2s , possuiu uma oscilação maior devido ao conversor CC-CC estar no limite de operação a qual foi projetado. A
3.2. Simulação e resultados no software PSIM○R 53
Figura 34 – Ondas de Potências de Referência e Através do MPPT Entrada Rampa.
Fonte: Próprio Autor
medida que o tempo passa, e a irradiação aumenta, o conversor entra na sua região de operação e as variações na tensão são provenientes da diferença de temperatura. No transitório inicial, a oscilação de tensão foi da ordem de 17,5𝑉 e em regime de 4,5𝑉, já a corrente oscilou cerca de 0,15𝐴, resultados bem aceitáveis no que propõem o trabalho.
Figura 35 – Ondas de Tensão e Corrente Provenientes do Painel Entrada Rampa.
Fonte: Próprio Autor
Na Figura 36, são mostradas as forma de onda de potência através do método e
54 Capítulo 3. Desenvolvimento
a forma de onda de potência na carga. No instante de 5𝑠, a potência de saída torna-se levemente maior, pois neste instante a irradiação começa a diminuir, e como o capacitor armazena a energia do instante anterior, em que a irradiação era maior, a potencia saída tende a ficar ligeiramente maior.
Figura 36 – Potência Através do MPPT e Potência na Carga Entrada Rampa.
Fonte: Próprio Autor
Para atestar, o funcionamento do método em condições, de rápida mudança de irradiação e temperatura, foi proposto uma entrada do tipo quarada, onde a irradiação foi variada de 300𝑚𝑊2v a 1000𝑚𝑊2 , e a temperatura de 25𝐶o a 28𝐶o.
AFigura 37, apresenta as formas de ondas de potências de referência e através do MPPT com entrada quadrada.
O método provou-se funcional, mesmo quando a irradiação foi variada de forma rápida e brusca, juntamente com variações de temperatura, em que mesmo alcançou rapidamente o ponto de máxima potencia e permaneceu seguindo as variações de potência.
Na Figura 38, são apresentados as formas de onda de tensão e corrente, para os dados simulados naFigura 37.
Nota-se que a tensão oscila, conforme a mudança de temperatura, mas também em relação a abrupta mudança de irradiação, isto ocorre pelo fato de o conversor boost, estar trabalhando aquém do que foi projetando, mesmo assim os resultados são aceitáveis em que a oscilação máxima de tensão fica na ordem de 4,5𝑉. Já a corrente oscila conforma e irradiação, pelo fato do painel se comportar como fonte de corrente, a oscilação máxima de corrente em regime foi de 0,25𝐴.
Na Figura 39, são mostradas as forma de onda de potência através do método e a forma de onda de potência na carga. Onde pode-se notar que a potência de saía não
3.2. Simulação e resultados no software PSIM○R 55
Figura 37 – Ondas de Potências de Referência e Através do MPPT Entrada Quadrada.
Fonte: Próprio Autor
consegue acompanhar a de referência, pois a mudança da irradiação e muita rápida, e consequentemente a uma grande oscilação de potencia.
Na Figura 40, são mostrados os sinais de saída após o bloco MPPT, bem como o sinal responsável pelo chaveamento da chave MOSFET, no instante próximo a 1𝑠, em
Figura 38 – Ondas de Tensão e Corrente Provenientes do Painel Entrada Quadrada.
Fonte: Próprio Autor
56 Capítulo 3. Desenvolvimento
Figura 39 – Potência Através do MPPT e Potência na Carga Entrada Quadrada.
Fonte: Próprio Autor
que ocorre uma brusca variação de irradiação como visto naFigura 37.
Figura 40 – Sinais de Saída do Bloco MPPT e Chaveamento do MOSFET
Fonte: Próprio Autor
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste trabalho de conclusão de Curso, foi apresentado, o desenvolvimento e simu-lação de um estudo na área de energias renováveis, onde proposto um arranjo com oito painéis fotovoltaicos 𝐶𝑎𝑛𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝐶𝑆6𝐾−𝑀 ligados série, com capacidade de geração de 2200 W, foi aplicado a esse conjunto um circuito condicionador de potência, que utilizou um conversor de potência 𝐶𝐶−𝐶𝐶 𝐵𝑂𝑂𝑆𝑇, aplicado ao método de rastreio de máxima potencia perturba e observa.
Foram então feitas, as especificações do conversor𝐶𝐶 −𝐶𝐶 boost, bem como de seus componentes internos, como o objetivo de adequar os níveis de tensão entre o arranjo e a carga.
A modelagem física do painel 𝐶𝑎𝑛𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝐶𝑆6𝐾 −𝑀, bem como a simulação do circuito proposto, foram realizadas no ambiente do software 𝑃 𝑆𝐼𝑀○. Em que o métodoR
foi testado a diferentes níveis de irradiação solar e temperatura, tendo como objetivo comprovar a eficiência do método.
Foram testadas, quatro tipos de entradas diferentes a entrada constante, senoidal, rampa e quadrada de modo, a tentar simular as condições reais a que o arranjo estaria exposto.
Em um primeiro momento, o arranjo foi testado em condições ideias, idênticas e constantes as do 𝑑𝑎𝑡𝑎𝑠ℎ𝑒𝑒𝑡 com irradiação 1000𝑚𝑊2 e temperatura de 25o𝐶, para este senário o método convergiu rapidamente levando apenas 0,1𝑠, e uma oscilação de potencia da ordem de 2𝑊. A oscilação de tensão em regime foi de 4,5𝑉 e a de corrente de 0,1𝐴, sendo estes valores melhores que os de projeto.
Foi testada também, a entrada de forma senoidal com um tempo de simulação relativamente elevado de 60𝑠, objetivando expor o arranjo a condições de sombreamento lento, em que a irradiação foi variada 400𝑚𝑊2 a 1000𝑚𝑊2 e temperatura de forma também senoidal e lenta de 25o𝐶 a 45o𝐶. A oscilação de potência foi da ordem de 20𝑊, ocorrendo no instante de mais baixa irradiação, neste instante também ocorreram as maiores oscila-ções de tensão e corrente, em torno de 8𝑉 e 0,15𝐴. Considerando o tempo de simulação, e a grande variação, tanto de irradiação como de temperatura, os resultados obtidos foram satisfatórios.
A entrada em rampa, também foi testa objetivo de reproduzir um sobramento de forma continua e rápida, em que a irradiação foi variada 300𝑚𝑊2 a 1000𝑚𝑊2 e a temperatura de 25o𝐶 a 27o𝐶. A maior oscilação de potência foi em torno de 23𝑊, e ocorreu quando o valor da irradiação era o mais baixo, neste instante também ocorreram as maiores oscilações de tensão da ordem de 17,5𝑉, valores foram razoáveis, considerando o nível de irradiação neste instante.
A entrada de forma quadrada, foi proposta para atestar o funcionamento do mé-todo, em condições de variação brusca em um curto espaço de tempo, a irradiação foi variada de 300𝑚𝑊2 a 1000𝑚𝑊2 e a temperatura de 25o𝐶 a 28o𝐶. O método mostrou-se
58 Capítulo 4. Considerações Finais
eficiente, alcançando rapidamente o ponto de máxima potencia e permanecendo, apesar das variações bruscas de irradiação temperatura. As oscilações tanto de tensão, como de corrente estão dentro do que foi projetado, com valores em torno de 4,5 e 0,25𝐴.
Para todas as entradas, a potência de saída se mostrou de acordo com o esperado, tendo apenas um atraso em relação a potência que foi fornecida pelo conversor, isto se deve ao carregamento do capacitor de saída 𝐶𝑠.
Notou-se porém, um aumento da oscilação da tensão de terminal, quando os ní-veis de irradiação chegaram próximos a 300𝑚𝑊2, isto ocorreu devido ao conversor, estar trabalhando aquém do que foi projetado. E apesar disto, a gama de diferentes níveis de irradiações e temperaturas a qual o método é valido é muito grande, justificando a sua aplicabilidade.
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