Tese
Inversor dual de único estágio aplicado ao gerenciamento de energia de um painel fotovoltaico e uma célula a combustível
Registro en:
Autor
Garcia, Lucas Sampaio
Institución
Resumen
Alternative energy sources have for some time attracted great interest in the area of static converter development. This fact is related in greater part to
issues such as sustainability and detrimental effects on the natural environment,
which all contribute to the viability of this type of energy source. In this context,
power electronics performs important tasks making viable the connection of all
these kind of clean power sources to the conventional grid and also to the load.
From this perspective, a new challenge must be faced which is the development of
energy management systems capable of providing intelligent planning and control
of appliances in low- and high-power applications. That being so, this Ph.D thesis intends to contribute presenting a novel dual transformerless single-stage current
source inverter fed by a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and a
photovoltaic (PV) array. High voltage gain and totally controlled output voltage
can be achieved without using dedicated step-up dc dc converters or transformers
either. The main feature of this inverter structure is the intelligent power
management technique which focuses on the extraction of maximum power from
the PV array keeping the PEMFC as an energy storage system. Theoretical
analysis is presented and corroborated by experimental results of a laboratory
prototype. Doutor em Ciências Fontes alternativas de energia têm atraído grande interesse na área de
desenvolvimento de conversores estáticos. Este fato está relacionado, em grande parte, às questões como a sustentabilidade e efeitos prejudiciais ao meio ambiente,
que contribuem para a viabilidade deste tipo de fonte de energia. Neste contexto, a
Eletrônica de Potência propicia soluções importantes tornando possível a inserção
de fontes renováveis de energia não poluentes na matriz energética brasileira. A
partir desta perspectiva, um novo desafio deve ser enfrentado, sendo primordial o
desenvolvimento de sistemas de gestão inteligente de energia em aplicações de
baixa e alta potência. Diante do exposto, esta Tese de Doutorado tem como objetivo
contribuir no campo de desenvolvimento de sistemas inversores, apresentando
uma topologia denominada de Inversor Dual de Único Estágio (IDUE) que, sem transformador, alimentado por uma célula a combustível (PEMFC) e um Painel fotovoltaico, é capaz de gerar tensão amplificada de maneira ininterrupta a uma
carga isolada. Esta geração é garantida pela estratégia de gerenciamento de
energia que aplica ao Painel fotovoltaico o rastreamento do ponto de máxima
potência e demanda da célula a combustível a energia requerida pela carga
durante as oscilações de potência do sistema de entrada e de saída. Uma completa
análise teórica é apresentada e corroborada por resultados experimentais, obtidos
para um protótipo construído em laboratório.