Projeto e análise de um conversor CC-CC Buck-Boost com aplicação de método de rastreamento de máxima potência
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2019
Resumo
Esta monografia se dedica ao estudo e projeto de um conversor estático CC-CC Buck Boost para a aplicação de método de rastreamento de ponto de máxima potência (MPPT) em sistemas de geração fotovoltaica. Estes sistemas utilizam conversores CC-CC para adequar os níveis de tensão e corrente ao solicitado pela carga, sendo necessário para tanto a integração de um dispositivo para aumentar a eficiência do fornecimento de energia pelo painel fotovoltaico. Este recurso é denominado MPPT, que consiste no controle de variação de razão cíclica da chave do conversor, de modo que se atinja o ponto ótimo de operação. Com esse sistema, é possível extrair o máximo de energia do painel, reduzindo os efeitos como variações de irradiação e aumento de temperatura. Para alcançar os objetivos propostos, realizou-se os métodos de rastreamento selecionados para este estudo, o Perturba e Observa, Condutância Incremental e o Temperatura. Na sequência abordou-se os princípios de funcionamento do conversor Buck-Boost, demonstrando suas características elétricas, o equacionamento para dimensionar os componentes do circuito, formas de onda e a simulaçãodo sistema de geração aplicando os métodos selecionados utilizando o software PSIM. Por fim, elaborou-se os protótipos e conectou-se com o módulo KD 140SX para a validação do sistema em bancada, visando encontrar qual dentre eles possui um maior fator de rastreamento do ponto de máxima potência, para que, por fim, haja um aumento na eficiência de geração do sistema fotovoltaico.
Abstract/Resumen
This monograph is dedicated to the study and design of a CC-CC Buck Boost static conversor for the application of maximum power point tracking method (MPPT) in photovoltaic generation systems. Photovoltaic systems use DC-DC converters to adjust voltage and curent levels to those requested by the load, necessitating the integration of a device to increase the efficiency of the power supply by the photovoltaic panel. This feature is called MPPT, which consists of controlling the change in the cyclic ratio of the converter key so that the optiomum point of operation is reached. With this system, it is possible to extract the maximum energy from the panel, reducing effects such as irradiance and temperature variations. To achieve the proposed objectives, a literature review was performed involving the principles of operation of photovoltaic generation, defining the mathematical model of the photovoltaic cell. Following is the screening methods selected for this study, the Perturbation and Observer, Incremental Conductance, and the Temperature. After that, the Buck-Boost converter operation principles were approached, demonstrating its electrical characteristics, the equation to dimension the circuit components, waveforms and the generation system simulation applying the selected methods. The results of this work were obtained by simulation using the PSIM software. Finally, the prototypes were elaborated and connected with the KD 140SX module for the validation of the workbench system, aiming to find out which one has the gighest maximum power point tracking factor, so that, finally, there is a increased efficiency of photovoltaic system generation.
Instituição
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões