estudo comparativo de inversores multiníveis para sistemas de

ESTUDO COMPARATIVO DE INVERSORES MULTINÍVEIS PARA
SISTEMAS DE MICRO GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA
Matheus Bortoloti Dias, Flávio Alessandro Serrão Gonçalves, Campus Sorocaba, Engenharia de
Controle e Automação, [email protected], PIBIC - Cnpq
Palavras Chave: Energias Renováveis, Inversores, Conversores Multiníveis
Introdução
Em sistemas elétricos de geração fotovoltaica de
baixa tensão os inversores convencionais de dois
níveis são largamente empregados, devido sua
simplicidade de controle e o reduzido número de
1
componentes . Para média e alta tensão topologias
multiníveis podem ser empregadas nestes sistemas.
Algumas configurações multiníveis derivadas das
2
topologias básicas são apresentadas na Figura 1 .
Apesar de possuírem maior custo agregado devido
ao aumento do número de componentes e da
complexidade dos sistemas de controle. Dentre as
topologias avaliadas, a topologia CCMC se mostrou
mais apropriada, pois sua estrutura modular permite
escalonar projetos para vários cenários distintos.
Além disso, o arranjo de painéis fotovoltaicos
fornece naturalmente várias fontes CC isoladas.
Objetivos
Estudo comparativo de inversores multiníveis para
aplicações fotovoltaicas de baixa potência e baixa
tensão, através de simulações computacionais.
Material e Métodos
As simulações computacionais foram elaboradas no
ambiente Matlab/Simulink considerando a avaliação
do desempenho de três topologias (a convencional
de dois níveis e duas com multiníveis), submetidas a
um mesmo link CC e alimentando a mesma carga.
Figura 1. Configurações multiníveis derivadas.
Resultados e Discussão
As topologias analisadas foram: inversor de dois
níveis convencional, NPC (Neutral Point Clamped)
de três níveis e CCMC (Cascaded Cell Multilevel
Converter). As simulações empregaram uma carga
RL (R = 20 Ω, L = 30 mH) e modulação SPWM
operando na região linear (ma = 0.95 e mf = 13). O
conversor NPC de três níveis com modulação
SPWM e barramento CC de 340 V. Este valor foi
adotado para todas as topologias. O CCMC utilizado
possui cinco níveis com modulação SPWM. Neste
caso o barramento CC é composto de duas fontes
CC independentes de 170 V.
As Figuras 2 e 3 mostram as formas de onda de
tensão na saída e seus espectros harmônicos para
cada topologia. A topologia CCMC entrega uma
forma de onda de tensão para a carga com
qualidade muito superior quando comparado com as
outras duas topologias analisadas.
Conclusões
Dentro das situações avaliadas os inversores
multiníveis apresentaram melhores resultados com
relação DHT da forma de onda entregue a carga,
em relação ao método convencional.
XXVIII Congresso de Iniciação Científica
Figura 2. Forma de onda de tensão na carga
Figura 3. Espectros harmônicos da tensão na carga.
____________________
1
RODRIGUEZ, J.; BERNET, S.; STEIMER, P.K.; LIZAMA, I.E., A
Survey on Neutral-Point-Clamped Inverters, Industrial Electronics,
IEEE Transactions on , vol.57, no.7, pp.2219,2230, July
2
GONZÁLEZ, S. A.; VERNE, S. A.; VALLA, M. I.. Multilevel
Converters for Industrial Applications. New York: CRC Press, 2014.