Estudo e projeto de um simulador de gerador fotovoltaico

Este trabalho consiste no estudo e projeto de um simulador de gerador de módulo fotovoltaico baseado no controle de um conversor c.c. do tipo Buck que emula a corrente de saída fotovoltaica de um módulo comercial com o objetivo de facilitar ensaios em ambiente laboratorial. Estes simuladores reproduzem em laboratório o comportamento do módulo fotovoltaico nas diversas condições ambientais a que estão sujeitos, permitindo testes repetidos em qualquer estação do ano. As características nominais de um módulo fotovoltaico são modeladas por meio de uma equação através de simulação computacional que permitem estabelecer a corrente de referência para controlar um conversor c.c. tanto para as condições nominais do módulo em estudo, como para outros valores de irradiação incidente e temperatura. A partir da modelagem da equação por simulação, são apresentadas duas formas de operação do simulador fotovoltaico. Para avaliar o simulador fotovoltaico o modelo de equação é testado em simulação com um modelo de um conversor c.c. Buck. São realizados os testes de funcionamento do conversor e os resultados dessa simulação validam o projeto para implementação do protótipo em laboratório. As duas formas de operação do protótipo são enviadas a um DSC Digital Signal Controller através de uma comunicação serial para que seja emulada a corrente de referência do dispositivo que é composto de um conversor Buck e uma placa de medição de corrente e tensão. Para que as características fotovoltaicas sejam emuladas pelo protótipo é proposto o controle do conversor em malha de corrente através de um controlador proporcional-integral com saturação e modulação por largura de pulso. Os elementos do protótipo são descritos e os resultados são apresentados graficamente pela variação de carga da saída emulando o módulo fotovoltaico.This work consists of the study and design of a photovoltaic module generator simulator based on the control of a DC-DC Buck converter that emulates the photovoltaic output current of a commercial module with the purpose of facilitating tests in laboratory environment. These simulators replicate in laboratory the photovoltaic module behavior under the diverse environmental conditions to which they are subject, allowing repeated tests in any season of the year. The nominal characteristics of a photovoltaic module are modeled by an equation simulated on a computer, allowing the setting of a reference current to control a DCDC converter both for the nominal conditions of the studied module and for other incidental radiation and temperature values. From the modeling of the equation through simulation, two operating ways of the photovoltaic simulator are presented. In order to evaluate the photovoltaic simulator, the equation model is tested through simulation with DC Buck converter model. Tests are done to check the proper functioning of the converter and the results of this simulation validate the project for an implementation of the prototype in laboratory. The two operational ways are sent to a DSC Digital Signal Controller through a serial communication so that it emulates the reference current of the device is composed of a Buck converter and a voltage and current measurement board. To emulate the photovoltaic characteristics through the prototype, a converter control in current loop is suggested through a proportional-integral controller with saturation and pulse width modulation. The prototype elements are described and the results are graphically presented by the output charge variation, emulating the photovoltaic module