Photovoltaic solar system connected to the main grid operating as active power generator and reactive power compensator

The principal agent guiding this work was the development by computer simulations of the control of a voltage sourced inverter (VSI) to replace the current sourced inverter (CSI) commonly employed in photovoltaic (PV) systems, using the standard PWM (pulse width modulation). This control aims to adjust the power angle according to the energy provided by the PV system and therefore to increase/decrease the active power supplied to the grid. It also changes the magnitude of the voltage vector at the inverter terminals to meet the need of supplying /absorbing reactive power. Later, in order to verify the practical application of the technique used in this work, it is examined through computer simulations and field measurements, the influence of PV generation in the load curve of a residential area, a public organization and a commercial area in Palmas city, state of Tocantins. It was evaluated the characteristics of the load curve in relation to active, reactive and apparent power, and power factor, at point of access to the distribution grid, under various percentages of PV system penetrations. Another aspect analyzed, for these same areas, is the inclusion of photovoltaic systems with reactive power compensation through inverter control, which provides active power and compensates reactive power for the distribution grid. With respect to the residential area, it was also considered the use of solar water heaters to replace electric showers in order to reduce the active power consumed during the peak hours. It is shown that the developed control presented a satisfactory performance since the active power supplied by the PV system to the grid increases with irradiation rise. With regards to reactive power, it is increased by inverter action as soon as active power is reduced due to irradiation decline.Universidade Federal de UberlândiaDoutor em CiênciasO principal agente norteador deste trabalho foi o desenvolvimento, por meio de simulações computacionais, do comando de um inversor controlado por tensão (VSI) em substituição ao inversor controlado por corrente (CSI) comumente utilizado em sistemas fotovoltaicos (FV), usando o PWM padrão (pulse width modulation). Este controle tem como objetivo ajustar o ângulo de potência de acordo com a energia fornecida pelo sistema FV para fornecer mais ou menos potência ativa para a rede elétrica e também alterar a magnitude do vetor de tensão nos terminais do inversor, fazendo com que este forneça/absorva potência reativa da rede, de acordo com a necessidade desta. Posteriormente, com o objetivo de verificar a aplicação prática da técnica utilizada neste trabalho, é examinada, por meio de simulações computacionais e medições realizadas em campo, a influência da geração FV na curva de carga de uma área residencial, de um órgão público e de uma área comercial na cidade de Palmas-TO. Foram avaliadas as características da curva de carga em relação às potências ativa, reativa e aparente, e ao fator de potência do ponto de acesso a rede de distribuição, sob vários percentuais de penetração dos sistemas FVs. Outro aspecto analisado para essas mesmas áreas, consiste na inserção de sistemas fotovoltaicos com compensação de potência reativa pelo inversor, o qual fornece potência ativa e compensa potência reativa da rede de distribuição. Para a área residencial, foi considerado também o emprego de aquecedores solares em substituição ao chuveiro elétrico, visando à redução da potência ativa consumida durante o período do horário de ponta. É demonstrado que o controle desenvolvido apresentou um desempenho satisfatório, desde que a potência ativa fornecida pelo sistema FV para a rede aumenta com o aumento da irradiância. Quanto a potência reativa, esta é aumentada pelo inversor à medida que a potência ativa é diminuída devido à redução de irradiância