Design of a three-phase DC-AC converter to connect a PV system to the electricity grid

Atualmente, existem no mercado internacional vÃrios fabricantes de conversores estÃticos para infraestrutura fotovoltaica. No Brasil, por praticamente nÃo existir um produto com tecnologia nacional que atinja este nicho de mercado, à importante e urgente o desenvolvimento de tecnologia nacional na Ãrea de conversores para sistemas fotovoltaicos. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um conversor CC-CA trifÃsico com a finalidade de interligar um sistema fotovoltaico com a rede elÃtrica, onde o objetivo principal deste sistema à fornecer potÃncia ativa para o sistema elÃtrico trifÃsico. Este conversor CC-CA trifÃsico à composto por um estÃgio de conversÃo CC-CC, o qual consiste em um conversor do tipo elevador (Boost), e um estÃgio de conversÃo CC-CA. A escolha da topologia do conversor considerou alguns critÃrios, tais como baixo custo de aquisiÃÃo e de manutenÃÃo, baixa complexidade e elevado grau de compactaÃÃo e de confiabilidade. A modelagem e o controle do conversor sÃo feitos vetorialmente, ou seja, utilizando as transformadas dq0 direta e inversa. Este controle foi implementado em um controlador digital sinais (DSC) da famÃlia dsPIC. O projeto dos controladores de ambos os estÃgios foi feito de forma digital. Por meio da simulaÃÃo foi validado o funcionamento do conversor e de seus controladores projetados. Para a realizaÃÃo dos testes experimentais algumas modificaÃÃes de projeto tiveram que ser efetuadas, pois se verificou uma quantidade significativa de interferÃncia eletromagnÃtica e ruÃdos gerados pelo protÃtipo durante o seu funcionamento. Dentro das condiÃÃes estabelecidas foi possÃvel injetar na rede elÃtrica uma potÃncia em torno de 40% do valor mÃximo especificado. Os resultados experimentais obtidos a partir do protÃtipo montado em laboratÃrio validaram o algoritmo de controle implementado no conversor, sendo injetadas na rede elÃtrica correntes senoidais com baixo conteÃdo harmÃnico e na frequÃncia do sistema elÃtrico brasileiro.Currently, there are several manufacturers in the international market of static converters for photovoltaic infrastructure. In Brazil, by there is no product with a national technology to reach this niche market, is important and urgent to develop national technology in the field of DC-AC converters to PV systems. The present work consists of developing of a three-phase AC-DC converter with the purpose of connect a PV system to the electricity grid, where the main objective of this system is to provide active power for the three-phase electrical system. This three-phase AC-DC converter is composed of a stage of DC-DC conversion, which consists in a boost converter, and a stage of DC-AC conversion. The choice of converter topology considered some criteria, such as low cost of acquisition and maintenance, low complexity, high compaction and reliability. The modeling and control of the converter are made using the concept of space vector, in the other words, using the dq0 transform direct and inverse. This control was performed in a digital signal controller (DSC) of dsPIC family. The design of the controllers of both stages was done digitally. Through simulation was validated the operation of the converter and its controllers designed. For the experimental tests some design changes had to be made because there was a significant amount of electromagnetic interference and noise generated by the prototype during its operation. From the conditions established was possible to inject into the electricity grid a just over 40% of the maximum value of power specified. The experimental results from the prototype validated the control algorithm implemented in the converter, being injected into the electricity grid sinusoidal currents with low harmonic content and frequency of the brazilian electrical system