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V Congresso Brasileiro de Energia Solar Recife, 31 a 03 de abril de 2014
SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO REDE ELTRICA COM
SUPRESSO DE HARMNICOS E COMPENSAO DE REATIVOS DA
CARGA
Marcelo Hideo de Freitas Takami [email protected]
Srgio Augusto Oliveira da Silva [email protected]
Leonardo Poltronieri Sampaio [email protected]
Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Campus Cornlio Procpio - PR,
Laboratrio de Eletrnica de Potncia, Qualidade de Energia e Energias Renovveis - LEPQER
Leonardo Bruno Garcia Campanhol [email protected]
Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Campus Ponta Grossa - PR
Departamento de Eletrnica - DAELE
Resumo. Este trabalho apresenta, por meio de um ambiente computacional, a implementao de um sistema
fotovoltaico (FV), o qual composto por um arranjo fotovoltaico, um conversor c.c.-c.c. elevador e um inversor de
tenso (VSI) controlado no modo corrente, conectado a uma rede eltrica monofsica. Uma tcnica utilizada para o
rastreamento do ponto de mxima potncia (MPPT) do arranjo FV implementada na malha de controle do sistema.
Alm disso, tcnicas de controle so adotadas para possibilitar a injeo de corrente na rede eltrica, a partir da
energia disponibilizada pelo arranjo FV, onde a corrente injetada na rede sincronizada com a tenso da rede
utilizando um algoritmo de deteco de ngulo de fase (PLL-Phase-Locked Loop). Um sistema de proteo para anti-
ilhamento (AI) implementado para que na situao de um possvel desligamento da rede eltrica, o controle atue
desconectando o inversor da rede. Alm disso, o sistema FV controlado para desempenhar tambm a funo de filtro
ativo de potncia atuando na supresso de harmnicos e compensao de reativos da carga. Adicionalmente, so
aplicadas variaes nos fatores climticos, tais como temperatura e radiao solar, com o objetivo de avaliar a
eficincia do MPPT.
Palavras-chave: Energia solar, Gerao distribuda, Sistema fotovoltaico conectados rede eltrica, MPPT, Anti-
ilhamento.
1. INTRODUO
Atualmente, estudos e aplicaes de fontes de energias renovveis vm ganhando cada vez mais destaque no
mundo, devido crescente demanda energtica e a preocupao com a preservao ambiental (Brito et al., 2012).
Dentre todas as diferentes fontes de energias renovveis conhecidas at hoje, a energia solar vem se destacando devido
sua abundncia e por sua vasta incidncia em toda a superfcie terrestre. Desta forma, esta se apresenta como uma
fonte vivel de gerao de energia eltrica, mais notadamente em sistemas de gerao distribuda conectados rede de
distribuio de energia eltrica.
Os painis fotovoltaicos (FV) apresentam curvas caractersticas I-V (corrente-tenso) e P-V (potncia-tenso) no-
lineares, os quais so fortemente influenciados pelos fatores climticos como radiao solar e temperatura (Martins et
al., 2008). O custo inicial para a implantao de um sistema FV ainda relativamente alto, e apresentam uma baixa
eficincia de converso de energia solar em eltrica (Brito et al., 2012). Desta forma, so necessrias a aplicao de
tcnicas para rastrear a mxima potncia de um arranjo fotovoltaico, as quais so conhecidas como tcnicas de MPPT
(Maximum Power Point Tracking), e so indispensveis para a implantao de arranjos fotovoltaicos (Yu et al., 2002).
Pelo fato, na maioria das aplicaes, os painis fotovoltaicos fornecerem em sua sada uma tenso mdia menor que a
mnima necessria para alimentar equipamentos residenciais e/ou industriais, torna-se necessria a elevao do nvel de
tenso atravs de conversores c.c.-c.c. elevadores antes de realizar a inverso para injetar energia na rede eltrica em
c.a., ou ainda para alimentar cargas em c.a. locais.
Para que a energia proveniente do arranjo FV seja injetada na rede eltrica, um sistema de sincronismo entre a
corrente injetada e a tenso da rede eltrica indispensvel. Para esta finalidade comum a utilizao de algum tipo de
circuito capaz de realizar a deteco de ngulo de fase da rede, podendo-se citar circuitos PLL (Phase-Locked Loop).
Em funo da evoluo da eletrnica de potncia com o avano na tecnologia de semicondutores de potncia, a
utilizao de cargas no-lineares passou a ser mais comum. Fatores que proporcionaram o aumento de cargas eletro-
eletrnicas, comandadas eletronicamente, como por exemplo, equipamentos que utilizam retificadores controlados e
no controlados na converso c.a./c.c., inversores na converso c.c./c.a., fontes chaveadas, entre outros. Por outro lado,
tais sistemas podem degradar a qualidade de energia eltrica (QEE) dos sistemas eltricos de potncia no s pela troca
de reativos com a rede, mas principalmente por drenarem correntes com elevados contedos harmnicos. Uma das
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alternativas para minimizar tais problemas de QEE causados pela utilizao de cargas no-lineares a utilizao de
fi ltros ativos de potncia (FAP) (Campanhol et al., 2013).
Com o crescimento da gerao distribuda, modificaram-se em muitos pases os cenrios de gerao de energia
eltrica, principalmente quando ocorre uma falha na rede eltrica, a qual pode ocorrer por diversos fatores, seja por
motivos intencionais da concessionria (manuteno), por fatores climticos (chuva e/ou vento), ato malicioso ou erro
humano. Sendo assim, dada uma ocorrncia de falta no sistema eltrico e o sistema de gerao distribuda ainda estiver
conectado, pode-se causar riscos aos operadores da rede durante a manuteno nas linhas, danos aos equipamentos
residenciais entre outros problemas. Esse fenmeno definido como ilhamento.
Existem normas tcnicas que versam a interconexo de sistemas fotovoltaicos rede, e requerem mtodos eficazes
para detectar o ilhamento, com isso foram desenvolvidos algoritmos para monitorar possveis falhas na rede eltrica,
conhecidos como algoritmos de anti-ilhamento (AI) (Severo, 2011).
O objetivo do trabalho apresentar o projeto e simulao de um inversor para sistema fotovoltaico conectado a
rede eltrica. As principais caractersticas do inversor projetado a de, alm de realizar a injeo de potncia ativa na
rede, operar com a finalidade de filtrar harmnicas de corrente da carga, bem como com a compensao de reativos
atravs da implementao de um sistema de filtro ativo de potncia.
2. ESTRUTURA DE POTNCIA CONECTADO REDE EL TRICA E SISTEMA DO FILTRO ATIVO
A Fig. 1 mostra o diagrama de blocos do sistema completo adotado neste trabalho. O sistema fotovoltaico com
filtro ativo foi implementado em software de simulao. O arranjo FV composto por dois arranjos FV onde cada um
deles possui quatro painis ligados em srie fornecendo nas condies de teste padro (STC: 1000 W/m, 25C, AM
1,5) 1,96 kW, 123,2 V e 15,92 A.
Rede
LL
Carga
ic*vs iL ic
Vdc
isn
is iL
icnic
Lf
p1
p2
p3
p4
iLn
Ccc
idcPV array
pbCPV
Lb Db
Ipv
Vpv
vs
Ipv
PLL
SMS
SRF PI i
PIv
MPPT
PWM
P
W
MVdc*
Sin
al
p1p2p3p4
pb
fs SMSCos( PLL+ SMS)
Sen( PLL+ SMS)
Figura 1 Esquema completo do sistema de gerao distribuda conectado rede eltrica monofsica.
2.1 Gerador fotovoltaico
Uma clula fotovoltaica pode ser representada pelo circuito equivalente mostrado na Fig. 2, onde representada
por uma fonte de corrente em anti-paralelo com um diodo. Os resistores em srie e paralelo, SR e PR respectivamente,
so projetados com o objetivo de melhorar a representao da curva. O valor de SR interfere na inclinao da curva I-V
aps o ponto de mxima potncia (MPP), ou seja, quando os mdulos passam a se comportar como fonte de tenso, j a
resistncia PR regula a inclinao antes do MPP, quando os painis se comportam como fonte de corrente.
Figura 2 - Circuito equivalente de uma clula fotovoltaica.
psms Rel de conexo
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O equacionamento do circuito da Fig. 2 pode ser representado pela Eq. (1), conforme (Gow, 1999; Veerachary,
2006).
pR
sRIVTK
sRIVq
er
Iph
II.
1../)..(
(1)
Onde: V, I so a tenso e corrente nos terminais de sada de uma clula solar respectivamente; Iph a fotocorrente; Ir
corrente de saturao reversa da clula; SR , PR so as resistncias srie e paralela da clula; q a carga do eltron
(q=1,6x 1910 C); o fator de qualidade da juno p-n; K a constante de Boltzmann (K=1,38x 2310 J/K) e T a
temperatura ambiente em Kelvin.
A corrente da clula fotovoltaica em (1), pode ser determinada, por exemplo, por meio do mtodo numrico
Newton-Raphson, devido relao no-linear entre a corrente I e a tenso V.
Recente-mente (Martins et al., 2008) props um modelo computacional para a simulao de sistemas
fotovoltaicos, conforme ilustrado na Fig. 3.
Arranjo
Fotovoltaico
Rad
Temp+
-
sIPV
VPV
CPV
Figura 3 Diagrama de blocos do modelo implementado no MatLab/Simulink.
Onde: pvV e pvI a tenso e corrente nos terminais do arranjo FV, Rad a radiao solar, Temp a temperatura e
pvC um capacitor de filtro de sada do arranjo FV.
2.2 Tcnicas para o rastreamento da mxima potncia (MPPT)
Atualmente, existem diversos algoritmos para a extrao da mxima potencia de um sistema fotovoltaico e so,
basicamente, divididos em off-line e on-line et al., 2009). Neste trabalho optou-se por um mtodo on-line, o
mtodo da Perturbao e Observao (P&O), que consiste na busca do ponto de mxima de potncia atravs das
derivadas da potncia e da tenso, operando periodicamente incrementando ou decrementando o sinal de sada do
algoritmo (razo cclica D).
O algoritmo P&O est ilustrado na Fig. 4. Esse mtodo necessita das leituras da tenso e da corrente do painel,
para realizar clculos das derivadas de tenso e de potncia. A Tab. 1 apresenta a lgica da variao da razo cclica, em
funo dos sentidos das derivadas de potncia e de tenso. O sinal negativo do passo utilizado para corrigir o sentido
da variao da razo cclica.
KPMPPT
KIMPPT s/
PVV -PassoSinaldt
dPPV
dt
dVPV
PVID
Controlador PI do MPPT
Figura 4 - Modelo em blocos do algoritmo de MPPT do mtodo P&O.
Tabela 1 - Lgica do algoritmo P&O
dt
PVI
PVVd
dt
PVdP ).(
dt
PVdV
Razo cclica
+ - Incrementa
- + Incrementa
- - Decrementa
+ + Decrementa
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O chaveamento do conversor boost ter uma modulao por largura de pulso (PWM Pulse Width Modulation)
onde o sinal de referncia ser a prpria razo cclica gerada na sada do algoritmo P&O e ser comparada com um sinal
dente de serra, atravs dessa modulao sero gerados os pulsos para o chaveamento.
2.3 Filtro ativo paralelo de potncia (FAPP)
Neste trabalho empregado o algoritmo baseado no sistema de eixo de referncia sncrona (SRF Synchronous
Reference Frame) (Silva et al., 2008).
Como o algoritmo SRF utilizado em sistemas trifsicos, para possibilitar a aplicao em um sistema monofsico
torna-se necessrio uma modificao do algoritmo, dessa forma, na Fig. 5 apresentado o algoritmo modificado onde
este representa um sistema trifsico fictcio equilibrado, composto por correntes bifsicas tambm fictcias, ou seja,
i = Li e i . Portanto com este algoritmo possvel obter as correntes de referncia de compensao em um sistema
monofsico.
dq
FPBid dcid
i
idq
si*
/2
ci*
PLLsin( PLL)cos( PLL)
Delay
Li
Liabcidc
Figura 5
O algoritmo apresentado na Fig. 5 consiste em medir a corrente da carga Li /2 radianos
na mesma conforme a Eq. (2), assim, considera-se a corrente como a corrente fictcia i , e a corrente defasada
considerada, em quadratura, a corrente i , assim, as correntes bifsicas podem ser representadas no sistema de eixo
estacionrio bifsico fictcio .
)2/(
)(
ti
ti
i
i
L
L (2)
Aps encontrar as correntes i e i , realiza-se a transformao do eixo bifsico estacionrio para o eixo bifsico
sncrono, atravs da utilizao da matriz de transformao apresentada em (3).
i
isen
seni
i
q
d
cos
cos (3)
Uma vez que se obtm a grandeza de corrente id pela Eq. (3), possvel extrair a sua componente contnua ccd
i
atravs da utilizao de um filtro passa-baixa (FPB), portanto, a corrente fundamental de referncia *si pode ser obtida
atravs da Eq. (4). A corrente de referncia de compensao *ci pode ser encontrada conforme Eq. (5), atravs da
subtrao de Li por *si .
cos.*ccd
isi (4)
** siLici (5)
2.4 Sistema PLL
Atravs de um sistema PLL (Phase-Locked Loop) pode-se obter as informaes da rede eltrica, necessrias para a
gerao das coordenadas do vetor unitrio sncrono, utilizados no algoritmo SRF, tais como ngulo de fase e frequncia.
Na literatura, diversas topologias de sistemas PLL tm sido propostas (Silva et al., 2008). A topologia utilizada
neste trabalho baseada na teoria da potncia ativa instantnea trifsica (p-PLL) utilizando o eixo estacionrio bifsico
de coordenadas , assim, torna-se necessria a gerao de uma tenso fictcia de quadratura 'v , de forma a assegurar
que esta seja ortogonal tenso monofsica medida. A tenso monofsica medida da rede eltrica sv considerada
agora a prpria tenso 'v , e para obter 'v aplica- os sobre a tenso 'v . A Fig. 6
apresenta o diagrama de blocos do sistema PLL monofsico.
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sen ( PLL - /2)
ff
i,
p,
p*= 0
sen ( PLL)
PLL^KPPLL
KIPLL/S
1
s
v,
v,
i,
/2
Atraso
vs
Figura 6 - Diagrama de blocos do sistema PLL monofsico.
2.5 Controle para as etapas c.c.-c.a.
Aps obter as correntes de referncia de compensao, necessrio que o sistema apresente uma malha de
controle de corrente de forma a assegurar que o FAPP imponha estas correntes na rede eltrica. Com isso, preciso
obter um modelo matemtico da planta de forma a possibilitar o projeto do controlador da malha de corrente e da malha
do controle do barramento c.c.. Os procedimentos adotados para a sintonia dos controladores e as respostas em
frequncia dos controladores de corrente e tenso do barramento so detalhadamente descritos por (Campanhol et al.,
2013).
Na Fig. 7 demonstrado o diagrama em blocos de controle de corrente do conversor monofsico full-bridge, no
qual a funo de transferncia de malha fechada representada pela Eq. (6) (Campanhol et al., 2013).
SRF
dciControlador PI de corrente
* KPi
KI i s/
____________1Lf s + RLf
KPWMGanho do
PWM
Sistema fsico
Controlador PI do barramento CC
KPv
KIv s/
*
Vdc
Lici ci
Vdc
Vdc
pvi*
Figura 7 - Diagrama em blocos da malha de controle de corrente do FAPP.
ccPWMiLfccPWMf
iiccPWM
c
c
VKKISRVKKPiSL
KISKPVK
S
S
..)..(.
).(.
)(
)(*
(6)
Onde: iKP e iKI so os ganhos do controlador de corrente, proporcional e integral respectivamente; PWMK o ganho
do modulador PWM definido por (Campanhol et al., 2013) e fL a indutncia de filtro e LfR a resistncia da
indutncia do filtro.
O diagrama em blocos do modelo da malha de controle de tenso do FAPP apresentado na Fig. 8 e a funo de
transferncia do sistema de controle da tenso do barramento c.c. apresentado pela Eq. (7), conforme modelo
apresentado por (Campanhol et al., 2013).
*
Controlador PI do barramento CC
KPv
KIv s/
____________
Ccc .Vcc.s
Sistema fsico
*Vcc^ )(s Vcc )(s^Vdidc )(s
^
Figura 8 - Diagrama em blocos da malha de controle de tenso do barramento CC.
vdvdcccc
vdvd
c
cc
KIvSKPvSVC
KIvSKPv
SV
SV
....
...
)(
)(*
(7)
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Onde: vKP e vKI so os ganhos, proporcional e integral respectivamente do controlador de tenso; ccC a
capacitncia do barramento c.c. e ccV o valor da tenso mdia no capacitor ccC .
2.6 Sistema anti -ilhamento (AI)
O fenmeno do ilhamento para um sistema de gerao distribudo caracterizado quando o mesmo continua a
alimentar as cargas locais na ausncia da rede de alimentao (Balaguer et al., 2008), no caso de desligamento na
distribuio de energia por parte da concessionria, seja por manuteno ou por problemas tcnicos, os inversores
devem ser desconectados para evitar problemas operacionais e de segurana, caso contrrio, poderia continuar
fornecendo energia e/ou at mesmo danificar os equipamentos residenciais e trazer risco vida para aqueles que
podero vir a dar manuteno na rede eltrica, supondo que esta est sem energia eltrica. Desta forma, existem normas
como IEEE 929-2000 e ABNT. NBR IEC 62116:2012, que versam sobre a interconexo de sistemas fotovoltaicos rede
requerem mtodos eficazes para detectar o ilhamento.
Os algoritmos de anti-ilhamento existentes se dividem em mtodos remotos e mtodos locais, sendo os mtodos
locais divididos em passivos e ativos, ou at mesmo hbridos utilizando mtodos passivos em conjunto com os ativos
(Mahat et al., 2008; Smith et al., 2000 e Beltran, 2006).
Neste trabalho implementado um mtodo ativo de anti-ilhamento, o mtodo Deslocamento de Frequncia
tambm conhecido como SMS (Slip-Mode Frequency Shift). Esse mtodo utiliza realimentao positiva para
desestabilizar o conversor no momento do ilhamento, com isso a frequncia presente na ilha deslocada at que as
protees de frequncia atuem, desligando o inversor e prevenindo a formao da ilha (Severo, 2011; Mahat et al.,
2008). O inversor visto pelo SEP como uma fonte de corrente que possui trs parmetros que podem ser variados nos
quais a realimentao positiva pode ser implementada, so eles: amplitude, frequncia e fase, como mostrado na Eq. (8)
(Severo, 2011), assim, o mtodo SMS utiliza a realimentao positiva de fase na tenso para deslocar a frequncia a tal
ponto que as protees possam atuar.
).(.max invtinvsenIinvI (8)
O controle do inversor utilizando o mtodo SMS, atua fazendo com que o ngulo de fase entre a corrente e a
tenso de sada do inversor, ao invs de ser prximo de zero, feito para ser uma funo da frequncia da tenso,
proporcionando pequenos desvios na frequncia da tenso no PAC e possibilitando que as protees de frequncia
atuem (Yin, 2005).
Figura 9 Resposta de fase da carga e do conversor no algoritmo de AI SMS.
Enquanto o inversor est conectado rede, a rede forar a frequncia de operao do inversor no valor nominal
de 60 Hz, como ilustra a Fig. 9, no permitindo sua variao. Quando ocorre uma falta na rede e a ilha formada,
pequenas perturbaes de frequncia no PAC sero realimentadas positivamente e tendem a desestabilizar o inversor at
que as protees de frequncia atuem.
A curva SMS ilustrada na Fig. 11 dada pela Eq. (9) apresentada por (Mahat et al., 2008):
)(
))1(
(
2.max
sfmf
sfk
fsen (9)
Onde: max o ngulo de fase mximo que ocorre em mf ; mf a frequncia mxima, ou seja, os limites da frequncia
adotados no algoritmo; sf a frequncia nominal da rede e )1(kf a frequncia no ciclo anterior. Para este trabalho
utilizado max = 10 sf =60 Hz e mf com uma variao de 1 Hz.
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3. IMPLEMENTAO DO SISTEMA FV COM FILTRO ATIVO
O esquema completo do sistema implementado neste trabalho mostrado na Fig. 1. Pode ser visto, o SRF e
algoritmo de PLL, algoritmo de MPPT, anti-ilhamento, malha de controle de tenso e corrente do barramento c.c.,
assim como o conversor c.c.-c.a. boost e o conversor c.c.-c.a. em ponte completa. O sistema foi implementado por meio
de simulao numrica, usando as ferramentas Matlab/Simulink.
Com o intuito de que as simulaes realizadas fossem to prximas de um sistema real, foram discretizadas todas
as partes do sistema, como os sinais de aquisio de dados e controladores, atrasos de aquisies introduzidas pelo FPB,
bem como o tempo morto dos chaveamentos.
Nas simulaes foram utilizados oito mdulos policristalinos, dois arranjos FV onde cada um deles possui quatro
painis ligados em srie, SW 245 da SolarWorld, onde cada painel contm 60 clulas fotovoltaicos interconectadas, e
nas condies de teste padro (STC: 1000 W/m, 25C, AM 1,5) cada painel fornece 245 Wp. A Tab. 2 apresenta as
principais informaes deste mdulo.
Neste trabalho, a carga no-linear utilizada nas simulaes, composta por um retificador com diodo em ponte
completa seguido de carga RL.
Tabela 2 - Parmetros eltricos do PV SW 245 sob as condies de teste padro (STC).
Potncia mxima
maxP = 245 Wp
Tenso de circuito aberto ocV = 37,5 V
Tenso do ponto de mxima potncia MPPTV = 30,8 V
Corrente de curto circuito scI = 8,49 A
Corrente do ponto de mxima potncia MPPTI = 7,96 A
Na Tab. 3, esto apresentados os principais parmetros utilizados nas simulaes.
Tabela 3 - Parmetros adotados na simulao.
Tenso nominal da rede (eficaz)
sv = 127 V
Frequncia nominal da rede sf = 60 Hz
Potncia mxima do arranjo FV maxP = 1960 W
Tenso de sada do arranjo FV PVV = 123,2 V
Corrente de sada do arranjo FV PVI = 15,92 A
Capacitor de sada do FV PVC =
Indutor - Boost bL = 2,4 mH
Frequncia de chaveamento Boost bf = 30 kHz
Capacitor Barramento c.c. ccC = F
Frequncia de chaveamento VSI-full -bridge chf = 20 kHz
Indutncia de filtro fL = 2,5 mH
Resistncia do filtro de indutncia LfR = 0,48
Indutncia de comutao LL = 1,2 mH
Frequncia de amostragem do conversor A/D af = 60 kHz
Ganho PWM PWMK = 5,33x
410
Ganho do controlador PI de corrente iKP = 226,
iKI = 6,
Ganho do controlador PI do barramento c.c. vKP = 0,275
vKI = 1,42 /s
Ganho do controlador PI do MPPT MPPTKP = 0,
MPPTKI = 0,
Carga no linear retificador em ponte completa cL = 30 mH
cR = 26,6
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3.1 Resultados obtidos
A Fig. 10 mostra a tenso da rede Sv , a corrente na rede Si , a corrente de compensao Ci e a corrente da carga
Li . A tenso da rede esta sendo apresentada junto com a corrente na rede. Nesta mesma figura esto apresentados trs
casos diferentes via simulao, caso 1: compensao de potncia reativa e supresso de correntes harmnicas com
cargas no-lineares ligadas rede eltrica; caso 2: compensao de potncia reativa, supresso de correntes harmnicas,
injeo de potncia ativa na rede eltrica com cargas no-lineares conectadas rede eltrica e caso 3: injeo de
potncia ativa na rede eltrica sem cargas presentes.
Na Fig. 10.a o sistema FV est desligado, ento o sistema est apenas operando como filtro ativo, realizando as
compensaes de potncia reativa e suprimindo as correntes harmnicas da carga. Para o caso 2, na Fig. 10.b toda a
potncia ativa, reativa e harmnica consumida pela carga no-linear fornecida pelo sistema fotovoltaico em conjunto
com o filtro ativo, e o excedente de energia ativa no consumida pela carga injetada na rede. Na mesma Fig. 10.c, no
caso 3, a carga desconectada e toda a potncia ativa gerada pelo sistema FV agora injetada na rede eltrica, pode-se
notar que a corrente na rede senoidal e est em oposio de fase em relao tenso da rede.
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-200
0
200
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1
-5
0
5
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-5
0
5
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-10
0
10
Tempo[s]
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-200
0
200
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1
-5
0
5
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1
-10
0
10
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-10
0
10
Tempo [s]
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-200
0
200
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1
-10
0
10
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-20
0
20
1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1-1
0
1
Tempo [s] (a) (b) (c)
Figura 10 Tenso da rede Sv (azul) e corrente na rede Si (vermelho), corrente de sada do inversor Ci (verde) e
Li (rosa) corrente da carga. (a) Caso 1: compensao de potncia reativa e supresso de correntes harmnicas; (b) Caso
2: compensao de potncia reativa, supresso de correntes harmnicas e injeo de potncia ativa na rede; (c) Caso 3:
injeo de potncia ativa na rede eltrica sem cargas presentes.
Em relao taxa de distoro harmnica (TDH), normas como NBR IEC 62116:2012 e IEEE 519-1992
recomendam que a TDH da corrente injetada seja menor que 5%, quando o sistema FV est fornecendo somente
potncia ativa para a rede. Na Tab. 4 so apresentados a TDH para os trs casos mostrados na Fig. 10.
Tabela 4. TDH da corrente da rede e na carga
Modos de operao TDH (%)
si Li
Caso 1: compensao de potncia reativa e supresso de
correntes harmnicas (Psun=0W/m).
4,81 14,77
Caso 2: compensao de potncia reativa, supresso de
correntes harmnicas e injeo de potncia ativa na rede
(Psun=1000 W/m).
3,69
14,72
Caso 3: injeo de potncia ativa na rede eltrica sem
cargas presentes (Psun=1000 W/m).
3,27 ---
Na Fig. 11.a, foram aplicados degraus de radiao solar e temperatura, variando assim a potncia de sada do
arranjo fotovoltaico de modo a analisar a eficincia do algoritmo de MPPT em rastrear a mxima potncia disponvel.
Uma das diversas maneiras para analisar a eficincia de um algoritmo de MPPT com relao ao fator de rastreamento
(FR), que trata do percentual de energia extrada em relao disponvel. O fator de rastreamento obtido com a
utilizao do mtodo P&O foi de 98,7%.
Em (b), para a validao do sistema de proteo de AI, foi simulado uma falha na rede eltrica e o algoritmo de
AI, o mtodo SMS, atuando nesta falha, interrompendo assim a transferncia de energia entre o inversor, a rede e carga,
conectado ao PAC. Nesta figura pode-se observar que na ocorrncia da falta na rede, no tempo 0,5 segundos, a sua
frequncia monitorada tende a se deslocar e o algoritmo de AI aplicar uma realimentao positiva, incrementando esse
deslocamento at que as protees de sobre/sub frequncia atuem, aproximadamente no tempo 0,59 segundos. Aps as
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