Inversor híbrido para sistemas de energia solar fotovoltaica em aplicações de autoconsumo

Abstract

This research work analyses the operation and components of photovoltaic production systems, with an emphasis on photovoltaic cells and their integration with bidirectional DC-DC and DC-AC converters. The study focuses on analysing and developing methods for the effective control of these converters in order to maximise the extraction of energy from the solar panels.The first stage of the research consisted of an in-depth analysis of the operation of photovoltaic cells, addressing the phenomena that control their operation.The research then focussed on bidirectional DC-DC and DC-AC converters, investigating their operating properties, common topologies and implementation problems. Various control mechanisms were investigated for these converters, with the aim of increasing energy efficiency and managing the power supplied by the photovoltaic panels.A large part of the effort was devoted to creating control algorithms to improve the extraction of energy from the solar panels. These algorithms were designed to work in real time, responding dynamically to irradiance and temperature conditions.Creating the code to implement the control algorithms was a critical phase of the project. The system's behaviour under various operating circumstances was modelled and simulated using suitable programming languages such as MATLAB and Simulink.In short, this study is a broad effort to analyse, design and build efficient solar production systems. The results help advance knowledge in the sector and provide significant information for creating more sustainable and economically viable solar systems.

Este trabalho de investigação analisa o funcionamento e os componentes dos sistemas de produção fotovoltaicos, com destaque para as células fotovoltaicas e a sua integração com conversores bidirecionais DC-DC e DC-AC. O estudo centra-se na análise e desenvolvimento de métodos para o controlo eficaz destes conversores, de modo a maximizar a extração de energia dos painéis solares.A primeira etapa da investigação consistiu numa análise aprofundada do funcionamento das células fotovoltaicas, abordando os fenómenos que controlam o seu funcionamento.A investigação centrou-se depois nos conversores bidirecionais DC-DC e DC-AC, investigando as suas propriedades de funcionamento, topologias comuns e problemas de implementação. Foram investigados vários mecanismos de controlo para estes conversores, com o objetivo de aumentar a eficiência energética e gerir a potência fornecida pelos painéis fotovoltaicos.Uma grande parte do esforço foi dedicada à criação de algoritmos de controlo para melhorar a extração de energia dos painéis solares. Estes algoritmos foram criados para funcionar em tempo real, respondendo dinamicamente às condições de irradiância e temperatura.A criação do código para implementar os algoritmos de controlo foi uma fase crítica do projeto. O comportamento do sistema em várias circunstâncias de funcionamento foi modelado e simulado utilizando linguagens de programação adequadas, como o MATLAB e o Simulink.Em suma, este estudo constitui um esforço alargado para analisar, conceber e construir sistemas de produção solar eficientes. Os resultados ajudam a progredir o conhecimento no sector e fornecem informações significativas para a criação de sistemas solares mais sustentáveis e economicamente viáveis.