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Title in Portuguese: Intelligent MPP tracker for photovoltaic systems under uniform irradiance and partial shading conditions
Author: Oliveira, Paulo Daving Lima de
Advisor(s): Braga, Arthur Plínio de Souza
Co-advisor(s): Nogueira, Fabrício Gonzalez
Keywords: Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltáica
Energia solar
Photovoltaic systems
Partial shading
Intelligent maximum power point
Issue Date: 26-Sep-2018
Citation: OLIVEIRA, P. D. L. de. Intelligent MPP tracker for photovoltaic systems under uniform irradiance and partial shading conditions. 2018. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Os sistemas fotovoltaicos de conversão de energia solar são uma alternativa de geração energética bastante atraente, uma vez que a fonte de energia – o recurso solar – está disponível abundantemente. Dado que o perfil de irradiância solar e a temperatura ambiente variam consideravelmente ao longo do dia, para que tais sistemas possam operar de maneira eficiente emerge a necessidade de realizar o seguimento do ponto de máxima potência (PMP) utilizando instrumentos dotados de algoritmos concebidos para esse fim. Nesse contexto, técnicas convencionais encontradas nos sistemas comercializados atualmente atingem esse objetivo de forma satisfatória quando todo o sistema fotovoltaico está submetido a condições uniformes de irradiância e temperatura. No entanto, esses algoritmos se revelam falhos nas situações em que há irregularidade na distribuição de irradiância nos componentes do sistema devido principalmente ao surgimento de sombras, forçando a operação do sistema fotovoltaico em um ponto de potência não máximo. Adicionalmente à baixa eficiência, o sombreamento parcial dos componentes pode provocar a inoperância do sistema conversor, sendo, portanto, um fenômeno cuja mitigação é de elevada importância. Para impedir que as células e/ou módulos fotovoltaicos sejam danificados quando submetidos a tal adversidade, diodos de passagem são inseridos na composição dos circuitos de associação. A presença desses diodos modifica a curva tensão versus potência (curva P-V) do arranjo fotovoltaico, revelando múltiplos pontos máximos, dentre os quais o desejado ponto global de máxima potência (PMP global). A proposta aqui apresentada consiste em oferecer um algoritmo baseado em inteligência computacional que seja capaz de rastrear o PMP tanto nas condições de irradiância uniforme como nas de sombreamento parcial. Devido à característica compacta do algoritmo proposto, a implementação do sistema rastreador inteligente é bastante adequada a dispositivos de processamento sequencial de baixo custo. Resultados de simulação apontam a relevante capacidade do sistema em rastrear o PMP, seja único ou global, em diversas condições de irradiância e temperatura.
Abstract: Photovoltaic systems for solar energy conversion are an attractive alternative in energy generation since the energy source – the solar resource – is widely available. Once the solar irradiance profile and the ambient temperature considerably vary along the daytime, for such systems to operate efficiently it becomes necessary to track the maximum power point (MPP) employing instruments that run algorithms conceived to this end. In this context, conventional techniques found in commercial tools nowadays perform this task satisfactorily when the entire photovoltaic system is subject to uniform irradiance and temperature conditions. Nevertheless, these algorithms reveal their drawbacks in the situations where irregular irradiance distribution occurs in the components of the system due mostly to the emergence of shadows, forcing the system to operate in a suboptimal power point. In addition to the lower efficiency, partial shading of the components may disrupt the conversion system, being, thereby, a phenomenon whose mitigation is of prominent importance. To avoid damaging the photovoltaic cells and/or modules when subject to such impairment, bypass diodes are inserted into the connection circuits of the components. The existence of these diodes modifies the power versus voltage curve (P-V curve) of the photovoltaic array, revealing multiple maxima, among which the desired global maximum power point (global MPP). The proposal herein presented consists in providing a computational intelligence-based algorithm that is capable of tracking the MPP at either uniform irradiance or partial shading conditions. Due to the compactness of the proposed algorithm, the implementation of the intelligent tracking system is highly suitable for low-cost serial processing devices. Simulation results point out the relevant ability of the system in tracking the MPP, being it unique or global, for several irradiance and temperature conditions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44183
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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