Avaliação Estática e Dinâmica de Fontes Emuladoras Solares Comerciais e Seus Impactos em Estudos de MPPT

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2024.1.0029

Keywords:

Curva I-V, Dinâmica, Fonte Emuladora, Fotovoltaica, MPPT

Abstract

Neste artigo, é realizada uma avaliação de desempenho de duas fontes emuladoras comerciais de módulos fotovoltaicos amplamente utilizadas para teste de inversores, bem como para o desenvolvimento de técnicas de MPPT em diversos cenários. O foco desta análise é examinar o comportamento estático e dinâmico dessas fontes, visando garantir que esses dispositivos emuladores emulem com exatidão painéis solares reais em condições tanto de estado estacionário quanto transitórias, a fim de se obter resultados confiáveis e representativos em estudos experimentais. Além disso, discute-se a importância de atentar-se ao controlador contido nos inversores, com o objetivo de otimizá-lo para possuir uma dinâmica que seja mais próxima do real.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Valdemar M. Cavalcante Junior, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 1994 em garanhuns, é engenheiro de controle e automação (2020) e mestre em Engenharia Elétrica (2023) pela Universidade de Federal de Pernambuco. Seus principais interesses de pesquisa incluem modelagem de módulos fotovoltaicos, eletrônica de potência e sistemas de energia renovável.

Tiago A. Fernandes, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 2000 em Recife, é graduando em Engenharia Elétrica (2018) pela Universidade de Federal de Pernambuco. Seus principais interesses de pesquisa incluem modelagem de módulos fotovoltaicos, eletrônica de potência e sistemas de energia renovável

Rafael Cavalcanti Neto, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 1991 em Cabo de Santo Agostinho, é engenheiro eletrônico (2016), mestre (2018) e doutor em Engenharia Elétrica (2020) pela Universidade de Federal de Pernambuco. Em 2016, trabalhou como pesquisador visitante (mestrado-sanduíche) na Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil. Desde dezembro de 2020, atua como professor adjunto no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Pernambuco. Seus principais interesses de pesquisa incluem: qualidade da energia, controle digital de conversores estáticos, e sistemas de geração distribuída baseados em energias renováveis. Rafael Neto atualmente é membro do conselho deliberativo da Associação Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

Eduardo J. Barbosa, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 1992 em Recife, é engenheiro eletricista (2016), mestre (2018) e doutor em Engenharia Elétrica (2023) pela Universidade de Federal de Pernambuco. Desde 2022, ele está trabalhando como professor adjunto no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Pernambuco. Seus principais interesses de pesquisa são em geração distribuída e sistemas fotovoltaicos incluem eletrônica de potência, sistemas de energia renovável e conversores CC-CC.

Fabrício Bradaschia, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 1983 em São Paulo, é engenheiro eletricista (2006), mestre (2008) e doutor em Engenharia Elétrica (2012) pela Universidade de Federal de Pernambuco. De agosto de 2008 a agosto de 2009, ele trabalhou como acadêmico visitante na Universidade de Alcalá, Madri, Espanha. Desde outubro de 2013, ele está trabalhando como rofessor adjunto no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Pernambuco. Seus interesses de pesquisa são a aplicação de eletrônica de potência em sistemas fotovoltaicos e qualidade de energia, incluindo modulação por largura de pulso, topologias de conversores e métodos de sincronização de rede. Dr. Fabrício Bradaschia é membro do conselho fiscal da SOBRAEP desde 2019. Na gestão 2018-2019, atuo como tesoureiro da SOBRAEP.

Marcelo C. Cavalcanti, Universidade Federal de Pernambuco

nascido em 1972 em Recife, é engenheiro eletricista (1997) pela Universidade Federal de Pernambuco, mestre (1999) e doutor em Engenharia Elétrica(2003) pela Universidade Federal de Campina Grande. Fez Doutorado-sanduíche no Center for Power Electronics Systems, Virginia Tech, USA entre outubro de 2001 e agosto de 2002. Desde 2005, é Professor do Departamento de Engenharia Elétrica na UFPE, onde hoje é professor titular. Fez Pós-Doutorado na Universidad de Alcalá, Espanha entre setembro de 2012 e agosto de 2013. Seus interesses de pesquisa são a aplicação de eletrônica de potência em sistemas fotovoltaicos e qualidade de energia, incluindo modulação por largura de pulso e topologias de conversores. Dr. Marcelo C. Cavalcanti é membro do conselho deliberativo da SOBRAEP. Durante o período de 2016 a 2017 foi editor da revista Eletrônica de Potência da SOBRAEP e durante 2018 a 2019 foi presidente da SOBRAEP.

References

S. M. Azharuddin, M. Vysakh, H. V. Thakur, B. Nishant, T. S. Babu, K. Muralidhar, D. Paul, B. Jacob, K. Balasubramanian, N. Rajasekar, “A Near Accurate Solar PV Emulator Using dSPACE Controller for Real-time Control”, Energy Procedia, vol. 61, pp. 2640–2648, Maio 2014, international Conference on Applied Energy, ICAE2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.12.266 DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.12.266

H. B. Morari, R. J. F. Bortolini, L. V. Bellinaso, L. Michels, “Improved Methodology for Testing the Compliance of Residual Current Detection of Non-isolated Grid-connected Photovoltaic Inverters”, Eletrônica de Potência – SOBRAEP, vol. 28, no. 3, pp. 256–263, Setembro 2023. DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2023.3.0008 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2023.3.0008

E. O. Prado, P. C. Bolsi, L. Aleixo, D. Vidor, H. C. Sartori, J. R. Pinheiro, “Conceito de Hold-up Time Dinâmico para Utilização de Sistemas PV em uma UPS de Dupla Conversão”, Eletrônica de Potência – SOBRAEP, vol. 28, no. 3, pp. 264–275, Setembro 2023. DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2023.3.0015 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2023.3.0015

S. Farhangi, A. Nazer, G. R. Moradi, E. Asadi, “Improved Performance of Solar Array Simulator Based on Constant Voltage/Constant Current FullBridge Converter”, in 2020 11th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC), pp. 1–5, Fevereiro 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC49159.2020.9088485 DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC49159.2020.9088485

J. P. Ram, H. Manghani, D. S. Pillai, T. S. Babu, M. Miyatake, N. Rajasekar, “Analysis on solar PV emulators: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 81, pp. 149–160, Janeiro 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.039 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.039

A. F. Cupertino, G. Y. Santos, E. N. Cardoso, H. A. Pereira, V. F. Mendes, “Modeling and design of a flexible solar array simulator topology”, in 2015 IEEE 13th Brazilian Power Electronics Conference and 1st Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC), pp. 1–6, Novembro 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2015.7420284 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2015.7420284

R. Ayop, C. W. Tan, “A comprehensive review on photovoltaic emulator”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 80, pp. 430–452, Dezembro 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.217 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.217

E. J. Barbosa, M. C. Cavalcanti, G. M. S. Azevedo, R. C. Neto, E. A. O. Barbosa, F. Bradaschia, “Hybrid GMPPT Technique for Photovoltaic Series Based on Fractional Characteristic Curve”, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 14, no. 1, pp. 170–177, Janeiro 2024. DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3323774 DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3323774

E. J. Barbosa, M. C. Cavalcanti, G. M. S. Azevedo, E. A. O. Barbosa, F. Bradaschia, L. R. Limongi, “Global Hybrid Maximum Power Point Tracking for PV Modules Based on a Double-Diode Model”, IEEE Access, vol. 9, pp. 158440–158455, Novembro 2021. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3131096 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3131096

B. M. H. Jassim, H. M. Jasim, “Modelling of a solar array simulator based on multiple DC-DC converters”, International Journal of Renewable Energy Research, vol. 8, pp. 1038–1044, Junho 2018. DOI: https://doi.org/10.20508/ijrer.v8i2.6916.g7412 DOI: https://doi.org/10.20508/ijrer.v8i2.6916.g7412

Y.-T. Seo, J.-Y. Park, S.-J. Choi, “A rapid I-V curve generation for PV model-based solar array simulators”, in 2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 1–5, Setembro 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2016.7854764 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2016.7854764

R. F. Coelho, F. Concer, D. C. Martins, “A study of the basic DC-DC converters applied in maximum power point tracking”, Brazilian Power Electronics Conference, pp. 673–678, Setembro 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2009.5347723 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2009.5347723

Chroma, Solar Array Simulation Soft Panel, 2014.

Ecosense, Solar PV Emulator System (SPVE), 2021.

K. Technologies, Keysight E4360 Modular Solar Array Simulators, 2014.

Regatron, SASControl Software Solar Array Simulation program Manual, 2015.

M. Treter, L. Michels, “Métodos de aquisição experimental de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos: Uma revisão”, in 11th Seminar on Power Electronics and Control – SEPOC 2018, 2018.

E. Duran, M. Piliougine, M. S. de Cardona, J. Galan, J. M. Andujar, “Different methods to obtain the I–V curve of PV modules: A review”, pp. 1 – 6, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/PVSC.2008.4922578 DOI: https://doi.org/10.1109/PVSC.2008.4922578

E. A. Silva, F. Bradaschia, M. C. Cavalcanti, A. J. Nascimento, L. Michels, L. P. Pietta, “An Eight-Parameter Adaptive Model for the Single Diode Equivalent Circuit Based on the Photovoltaic Module’s Physics”, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 4, pp. 1115–1123, Julho 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2703778 DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2703778

D. Mathew, C. Rani, M. R. Kumar, Y. Wang, R. Binns, K. Busawon, “Wind-Driven Optimization Technique for Estimation of Solar Photovoltaic Parameters”, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 8, no. 1, pp. 248–256, Janeiro 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2769000 DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2769000

Published

2024-03-31

How to Cite

[1]
V. M. Cavalcante Junior, T. A. Fernandes, R. Cavalcanti Neto, E. J. Barbosa, F. Bradaschia, and M. C. Cavalcanti, “Avaliação Estática e Dinâmica de Fontes Emuladoras Solares Comerciais e Seus Impactos em Estudos de MPPT”, Eletrônica de Potência, vol. 29, p. e202403, Mar. 2024.

Issue

Section

Original Papers