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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9134
Tipo: | Dissertação |
Título: | Sistemas de Seguimento de Máxima Potência do tipo Current Sensorless para Sistemas Fotovoltaicos em Condições de Sombreamento Parcial |
Autor(es): | GUILHERME MENDONÇA DOS SANTOS MARTINES |
Primeiro orientador: | Moacyr Aureliano Gomes de Brito |
Resumo: | Impactos relacionados ao aquecimento global estão se tornando cada vez mais frequentes. Países de todo o globo buscam soluções para conter a elevação da temperatura terrestre. A previsão é que ocorra um acréscimo considerável na demanda de energia elétrica, impulsionada pelo setor de transportes e aparelhos eletroeletrônicos, agravando o problema. Nesse sentido, como forma de contribuir para suprir a demanda de energia de forma limpa e sustentável, os sistemas fotovoltaicos se destacaram com acréscimo de capacidade instalada em torno dos 345 Gigawatt (GW), no mundo, em 2023. Para a máxima extração da energia disponível dos sistemas fotovoltaicos, se deseja operar a geração sempre no ponto de máxima potência. Para isso, é necessário utilizar algoritmos de rastreamento do ponto de máxima potência, principalmente em situações com sombreamento parcial, quando o sistema passa a ter diversos pontos de máximos locais (LMPPs); o que dificulta a tarefa, uma vez que algoritmos convencionais como Perturba e Observa (P&O), geralmente convergem para os máximos locais. Nesse sentido, técnicas baseadas em inteligência artificial, metaheurísticas e híbridas são apresentadas na literatura, com intuito de obter sistemas capazes de encontrar o MPP global (GMPP). Outro ponto que merece destaque é que, normalmente, independentemente do método utilizado, se observa a dependência de sensores de corrente e tensão para funcionamento dos algoritmos. Assim, esse trabalho tem como objetivo abordar algoritmos inteligentes para rastrear o GMPP em sistemas fotovoltaicos com sombreamento parcial, utilizando apenas um sensor de tensão, visando a redução de custos e aumento de confiabilidade. O método proposto será comparado com o convencional que utiliza ambos sensores, métricas como tempo de busca pelo GMPP, oscilação de potência em estado estacionário e eficiência de rastreamento serão abordadas para resultados de simulação e experimentais. Por fim, nota-se que os algoritmos sensorless implementados conseguem manter eficiência bem próxima, ou até mesmo superior, em relação aos métodos que utilizam de ambos sensores, com destaque para o método Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO) com metodologia sensorless que, experimentalmente, obteve Fator de Rastreamento (FR) igual a 99,08% em comparação com o PSO convencional com um FR de 99,03%, considerando o perfil de potência analisado neste trabalho. |
Abstract: | The impacts related to global warming are becoming increasingly frequent. Countries around the globe are seeking solutions to contain the rise in Earth's temperature. The forecast predicts a considerable increase in the demand for electricity, driven by the transportation sector and electronic devices, exacerbating the problem. In this context, photovoltaic systems have emerged as a key solution to meet the energy demand in a clean and sustainable manner, with an increase in installed capacity around 345 Gigawatts (GW) worldwide in 2023. For the maximum extraction of the available energy from photovoltaic systems, it is desirable to always operate the generation at the maximum power point. To achieve this, it is necessary to use maximum power point tracking (MPPT) algorithms, especially in situations with partial shading when the system has multiple local maximum power points (LMPPs), which complicates the task since conventional algorithms like Perturb and Observe (P&O) usually converge to the local maxima. In this sense, techniques based on artificial intelligence, metaheuristics, and hybrid approaches are presented in the literature with the aim of developing systems capable of finding the global maximum power point (GMPP). Another point worth highlighting is that, typically, regardless of the method used, there is a dependency on current and voltage sensors for the algorithms to function. Therefore, this work aims to address intelligent algorithms for tracking the GMPP in photovoltaic systems with partial shading, using only a voltage sensor, aiming to reduce costs and increase reliability. The proposed method will be compared with the conventional one that uses both sensors, and metrics such as GMPP search time, steady-state power oscillation, and tracking efficiency will be addressed for simulation and experimental results. Finally, it is noted that the implemented sensorless algorithms can maintain efficiency very close to, or even superior to, the methods that use both sensors, with particular emphasis on the Particle Swarm Optimization (PSO) method with a sensorless methodology, which experimentally achieved a Tracking Factor (TF) of 99.08%, compared to conventional PSO with a TF of 99.03%, considering the power profile analyzed in this work. |
Palavras-chave: | Sistemas Fotovoltaicos |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9134 |
Data do documento: | 2024 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
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