Resumo—Este trabalho apresenta as características e os

resultados experimentais de um protótipo de conversor eletrônico de energia para geração distribuída. O conversor permite fazer a conexão de um conjunto de painéis solares com a rede elétrica. O conversor recebe tensão e corrente contínuas e fornece correntes senoidais trifásicas sincronizadas com a rede.

I. INTRODUÇÃO Este trabalho teve como principal objetivo a nacionalização

da tecnologia de conversores eletrônicos para geração distribuída (GD) de energia elétrica. O uso de fontes alternativas de energia (solar, eólica e outras) em GD requer o emprego de conversores eletrônicos para compatibilizar as diversas formas de energia com a rede elétrica. Os painéis solares produzem tensões e correntes contínuas em seus terminais, que precisam ser convertidas em tensões e correntes alternadas sincronizadas com as da rede elétrica.

Neste trabalho foi desenvolvido e construído um conversor eletrônico trifásico de 10 kW (Fig. 1) que permitiu a conexão de um conjunto de painéis solares à rede elétrica. O conversor foi testado durante dois meses na instalação de energia solar do IFGW (Fig. 2), com potência de pico de 7,8 kW.

II. CARACTERÍSTICAS DO CONVERSOR o Conversor de dois estágios: CC-CC com transformador isolador de alta frequência (Fig. 3) e CC-CA trifásico (Fig. 4) o Potência nominal de projeto: 10 kW o Tensão de entrada: 200 V - 500 V (contínua) o Corrente de entrada nominal: 40 A (contínua) o Corrente de entrada máxima: 80 A (contínua) o Tensão de saída nominal: 127 V / 220 V (rede trifásica) o Corrente de saída nominal: senoidal, 30 A (pico), 60 Hz (frequência sincronizada com a rede) o Corrente de saída máxima: 145 A (pico) o Frequência de chaveamento: 10 kHz (módulo CC-CA), 20 kHz (módulo CC-CC) o Módulo de processamento: DSP (microprocessador) de ponto flutuante TMS320F28335

Este trabalho foi fomentado pela FAPESP por meio de um projeto de

“Auxílio à Pesquisa”. O montante concedido, de cerca de R$70 mil, além de custear o projeto possibilitou equipar um laboratório de eletrônica na FEEC. O pesquisador recebeu bolsas de estudos do CNPq e da CAPES.

FEEC/UNICAMP – mvillalva@gmail.com, ruppert@fee.unicamp.br

Fig. 1. Conversor de potência trifásico para GD desenvolvido na FEEC.

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Fig. 2. Instalação de painéis solares de 7,8 kW do IFGW/UNICAMP.

III. ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DO CONVERSOR

Fig. 3. Conversor CC-CC: ponte completa com transistores IGBT,

transformador elevador de alta frequência, retificador com diodos rápidos e filtro indutivo na saída. O conversor CC-CC fornece energia para o link CC.

Conversor Eletrônico de Potência para Geração Distribuída com Painéis Solares Fotovoltaicos

Marcelo G. Villalva (D), Ernesto Ruppert (P)

Encontro de Pesquisadores em Sistemas de Potência - Sispot - FEEC/UNICAMP, 2010

Fig. 4. Conversor CC-CA: inversor fonte de tensão conectado à rede por meio de indutores. O conversor CC-CA retira energia do link CC e injeta na rede.

Fig. 5. Organização dos sistemas de controle do conversor.

IV. RESULTADOS

Fig. 6. Conversor em teste nas dependências do IFGW/UNICAMP.

Fig. 7. Formas de onda obtidas durante a operação do conversor. Magenta: corrente senoidal de uma fase injetada na rede, em sincronismo com a tensão de fase (20 A/div), Azul: corrente do conjunto de painéis solares (5 A/div),

Amarelo: tensão dos painéis solares (100 V/div).

V. REFERÊNCIAS Periódicos:

[1] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. Ruppert, “Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays”, IEEE Transactions on Power Electronics”, EUA, Nova York, 2009.

[2] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Voltage Regulation of Photovoltaic Arrays: Small-Signal Analysis and Control Design”, IET Transactions on Power Electronics, UK, Londres, 2010. (aceito para publicação)

[3] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Regulação da Tensão de Dispositivos Fotovoltaicos e Análise em Diferentes Pontos de Operação”, Revista Eletrônica de Potência, SOBRAEP, Brasil, 2010. (artigo submetido)

[4] M G. Villalva, E. Ruppert, “Modeling and Control of a Three-Phase Isolated Grid-Connected Converter for Photovoltaic Applications”, Revista Controle & Automação, SBA, Brasil, 2010. (artigo submetido)

[5] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. Ruppert, “Modeling and circuit-based simulation of photovoltaic arrays”, Revista Eletrônica de Potência, SOBRAEP, Brasil, 2009.

[6] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Dynamic analysis of the input-controlled buck-converter fed by a photovoltaic array”, Revista Controle & Automação, SBA, Brasil, 2008.

Conferências:

[7] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Modeling and circuit-based simulation of photovoltaic arrays”, X Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência (COBEP), 2009.

[8] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. Ruppert, “Analysis and simulation of the P&O MPPT algorithm using a linearized photovoltaic array model”, X Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência (COBEP), 2009.

[9] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. Ruppert, “Modeling and control of a three-phase isolated grid-connected converter fed by a photovoltaic array”, X Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência (COBEP), 2009.

[10] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Input-controlled buck converter for photovoltaic applications: modeling and design”, 4th IET Conference on Power Electronics, Machines and Drives, UK, York, 2008.

[11] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Modeling and design of a step-down dc-dc converter with input voltage control for photovoltaic applications”, XVII Conferência Brasileira de Automática (CBA), Brasil, 2008.

[12] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Buck converter with variable input voltage for photovoltaic applications”, IX Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência (COBEP), Brasil, 2007.

[13] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Input voltage regulation of buck and boost converters in photovoltaic systems”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, EUA, Atlanta, 2010. (resumo submetido)

[14] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Three-phase grid-connected photovoltaic converter: analysis and experimental results”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, EUA, Atlanta, 2010. (resumo submetido)

[15] M. G. Villalva, E. Ruppert, “Design of a Three-Phase Grid-Connected Converter and Operation with a 7.5 kW PV Installation”, 33rd IAEE International Conference, Rio de Janeiro, 2010. (resumo submetido)