Inversor Integrado Zeta para Aplicações em Sistemas Autonômos Monofásicos de Geração de Energia
DOI:
https://doi.org/10.18618/REP.2022.4.0016Keywords:
Conversão de Energia CC/CA, Conversor Zeta, Inversor Integrado, Inversor ZetaAbstract
Este trabalho apresenta uma nova topologia integrada de inversor monofásico para aplicações autônomas em sistemas de geração de energia. A topologia proposta, nomeada como Inversor Integrado Zeta Monofásico (I2ZM), é projetada para fornecer uma tensão senoidal, regulada e com baixa distorção harmônica para cargas locais a partir de fontes de tensão CC, em um sistema de geração autônomo. O I2ZM é construído a partir da integração de conversores CC-CC Zeta, sendo este projetado para operar no modo de condução descontínua. Por ser uma estrutura de inversor integrado, o I2ZM apresenta vantagens como a de não precisar de um conversor de potência para realizar a elevação da tensão de entrada, ou da necessidade de possuir níveis elevados de tensão na entrada do inversor para realizar a conversão CC/CA. Neste sentido, é realizado um estudo completo do I2ZM, envolvendo análises quantitativa e qualitativa, bem como a análise de pequenos sinais. Por meio de resultados de simulação computacional e experimentais, a viabilidade e a funcionalidade do inversor I2ZM proposto são apresentadas e avaliadas.
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References
L. A. S. Ribeiro, O. R. Saavedra, J. G. de Matos, S. L. Lima, G. Bonan, A. S. Martins, "Design, Control, and Operation of a Hybrid Electrical Generation System Based on Renewable Energy Sources", Eletrônica de Potência, vol. 15, nº 4, pp. 313-322, Novembro 2010. https://doi.org/10.18618/REP.2010.4.313322 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2010.4.313322
K. M. Muttaqi, M. R. Islam, D. Sutanto, "Future Power Distribution Grids: Integration of Renewable Energy, Energy Storage, Electric Vehicles, Superconductor, and Magnetic Bus",IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 29, nº 2, pp. 1-5, Março 2019. https://doi.org/10.1109/TASC.2019.2895528 DOI: https://doi.org/10.1109/TASC.2019.2895528
F. R. Alharbi, D. Csala, "GCC Countries' Renewable Energy Penetration and the Progress of Their Energy Sector Projects", IEEE Access, vol. 8, pp. 211986-212002, Nov. 2020. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3039936 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3039936
A. Qazi, F. Hussain, N. ABD. Rahim, G. Hardaker, D. Alghazzawi, K. Shaban, K. Haruna, "Towards Sustainable Energy: A Systematic Review of Renewable Energy Sources, Technologies, and Public Opinions", IEEE Access, vol. 7, pp. 63837-63851, May 2019. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2906402 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2906402
M. G. Villalva, Energia Solar Fotovoltaica - Conceitos e Aplicações - Sistemas Isolados e Conectados à Rede,Editora Érica, 2ª Edição, [S.l.], 2015.
R. Ruther, Edifícios solares fotovoltaicos- O Potencial da Geração Solar Fotovoltaica Integrada a Edificações Urbanas e Interligadas à Rede Elétrica Pública do Brasil, Editora UFSC, 1ª Edição, Florianópolis, 2004.
B. G. de Assis, E. P. C. Braga, C. B. Nascimento, E. Agostini Jr., "High-Voltage-Gain Integrated Boost-SEPIC DC-DC Converter for Renewable Energy Applications", Eletrônica de Potência, vol. 24, nº 3, pp. 336-344, Setembro 2019. https://doi.org/10.18618/REP.2019.3.0025 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2019.3.0025
R. B. Godoy, H. Z. Maia, F. J. Teixeira Filho, L. Galotto Jr., J. O. P. Pinto, G. S. Tatibana, "Projeto e Desenvolvimento de um Sistema Inversor para Fontes de Energia Renovável com Conectividade à Rede Elétrica", Eletrônica de Potência, vol. 12, nº 2, pp. 155-162, Julho 2007. https://doi.org/10.18618/REP.2007.2.155162 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2007.2.155162
S. A. O. da Silva, L. P. Sampaio, F. M. de Oliveira, F. R. Durand, "Sistema Fotovoltaico com Condicionamento Ativo de Energia Usando MPPT Baseado em PSO e Malha Feed-Forward de Controle de Tensão do Barramento CC", Eletrônica de Potência, vol. 21, nº 2, pp. 105-116, Junho 2016. https://doi.org/10.18618/REP.2016.2.2615 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2016.2.2615
D. H. Wollz, S. A. O. da Silva, L. P. Sampaio,"Desenvolvimento de um Emulador Eólico Eletrônico Baseado no Modelo Dinâmico do Gerador Síncrono de Ímã Permanente", Eletrônica de Potência, vol. 24, nº 4, pp. 448-458, Dezembro 2019. https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0032 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0032
J. W. Zapata, S. Kouro, G. Carrasco, H. Renaudineau, T. A. Meynard, "Analysis of Partial Power DC-DC Converters for Two-Stage Photovoltaic Systems", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 7, nº 1, pp. 591-603, Março 2019. https://doi.org/10.1109/JESTPE.2018.2842638 DOI: https://doi.org/10.1109/JESTPE.2018.2842638
O. Abdel-Rahim, H. Wang, "A New High Gain DC-DC Converter with Model-Predictive-Control Based MPPT Technique for Photovoltaic Systems", CPSS Transactions on Power Electronics and Applications, vol. 5, nº 2, pp. 191-200, Junho 2020. https://doi.org/10.24295/CPSSTPEA.2020.00016 DOI: https://doi.org/10.24295/CPSSTPEA.2020.00016
M. A. G. de Brito, L. P. Sampaio, M. G. Alves, C. A. Canesin, "Inversor buck-boost tri-state integrado trifásico para aplicações fotovoltaicas", Eletrônica de Potência, vol. 19, nº 1, pp. 81-89, Fevereiro 2014. https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.081089 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.081089
M. A. G. de Brito, L. P. Sampaio, J. C. U. Peña, C. A. Canesin, "Família de inversores monofásicos e trifásicos integrados", Eletrônica de Potência, vol. 19, nº 4, pp. 368-376, Novembro 2014. https://doi.org/10.18618/REP.2014.4.368376 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2014.4.368376
W. Wu, J. Ji, F. Blaabjerg, "Aalborg Inverter - A New Type of "Buck in Buck, Boost in Boost" Grid-Tied
Inverter",IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, nº 9, pp. 4784-4793, Setembro 2015 https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2363566 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2363566
.[15] L. P. Sampaio, S. Augusto Oliveira da Silva, P. J. Silva Costa, "Integrated Zeta Inverter Applied in a Single-Phase Grid-Connected Photovoltaic System", in Proc. of COBEP/SEPC, vol. 15, pp. 1-6, 2019. https://doi.org/10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065295 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP/SPEC44138.2019.9065295
L. P. Sampaio, P. J. S. Costa, S. A. O. da Silva,"Modified Zeta Inverter Intended for Single-Phase Grid-Tied Photovoltaic System", Sustainable Energy Technologies and Assessments,vol. 52, pp. 1-16, Agosto 2022, In Press. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102076 DOI: https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102076
R. K. Surapaneni, A. K. Rathore, "A Single-Stage CCM Zeta Microinverter for Solar Photovoltaic AC Module", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 3, nº 4, pp. 892-900, Dezembro 2015. https://doi.org/10.1109/JESTPE.2015.2438012 DOI: https://doi.org/10.1109/JESTPE.2015.2438012
V. Gautam, A. Kumar, P. Sensarma, "A novel single stage, transformerless PV inverter", in Proc of. ICIT, vol. 2014, pp. 907-912, 2014. https://doi.org/10.1109/ICIT.2014.6894951 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIT.2014.6894951
R. W. Erickson, Fundamentals of Power Electronics, Editora Springer, 1ª Edição, Boston, 1997. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7646-4_1 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7646-4
K. OGATA, Engenharia de Controle Moderno, Editora Pearson Prentice Hall, 5ª Edição, [S.l.], 2010.
I. BARBI, "Modelagem de Conversores CC-CC Empregando Modelo Médio em Espaço de Estado", [S.l.: s.n.], 2015. [Online]. Disponível: www.ivobarbi.com.br.
Jian Sun, D. M. Mitchell, M. F. Greuel, P. T. Krein, R. M. Bass, "Averaged modeling of PWM converters operating in discontinuous conduction mode", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 16, nº 4, pp. 482-492, Julho 2001. https://doi.org/10.1109/63.931052 DOI: https://doi.org/10.1109/63.931052
R. C. Viero, F. S. dos Reis, "Modelo de Pequenos Sinais do Conversor Zeta Operando no Modo de Condução Descontínua", Eletrônica de Potência, vol. 20, nº 4, pp. 334-346, Novembro 2015. https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2520 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2520
B. A. Angélico, S. A. O. da Silva, L. B. G. Campanhol, "Proportional-Integral/Proportional-Integral-Derivative Tuning Procedure of a Single-Phase Shunt Active Power Filter Using Bode Diagram",IET Power Electronics, vol. 7, nº 10, pp. 2647-2659, Outubro 2014. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2013.0789 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel.2013.0789
IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces, IEEE Std. 1547-2018, 2018.
IEC 61727- Photovoltaic (PV) Systems - Characteristics of the Utility Interface, IEC Std. 61727:2004, 2004.
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