CONVERSOR BUCK-BOOST BIDIRECIONAL HÍBRIDO A CAPACITOR CHAVEADO RESSONANTE PARA PROCESSAMENTO DIFERENCIAL DE POTÊNCIA EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Autores

  • Caio Meira Amaral da Luz Universidade Federal de São João del Rei
  • Enio Roberto Ribeiro Universidade Federal de Itajubá
  • Fernando Lessa Tofoli Universidade Federal de São João del Rei

DOI:

https://doi.org/10.59627/cbens.2024.2332

Palavras-chave:

Descasamento, conversores DPP, séries fotovoltaicas

Resumo

Na maioria das aplicações práticas, os módulos fotovoltaicos devem ser conectados em série para atingir um nível de tensão desejado para uma aplicação específica. Um problema importante que acomete frequentemente este tipo de conexão é descasamento entre os módulos. Este pode ser causado por vários fatores dentre os quais podem ser classificados como permanentes ou temporários. Como resultado, haverá uma grande redução da potência fornecida pela série FV. Para mitigar este problema, diodos desvio ou bypass são a técnica mais amplamente utilizada devido a sua simples implementação. No entanto, essa técnica é apropriada apenas para descasamentos temporários. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver e implementar uma nova topologia baseada no conceito de processamento diferencial da potência. Esta se fundamenta na hibridização de duas estruturas bem conhecidas: o conversor buck-boost bidirecional e o conversor de capacitor comutado ressonante. Por sua vez, essa hibridização é caracterizada pela associação das vantagens de ambos os conversores. Como resultado, uma arquitetura aprimorada é obtida. Entre as principais vantagens do conversor proposto, pode-se mencionar o menor número de interruptores bem como menores esforços de tensão e a eliminação da comutação dissipativa. Testes experimentais demonstram que há uma recuperação energética de até 50%.

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Biografia do Autor

Caio Meira Amaral da Luz, Universidade Federal de São João del Rei

Departamento de engenharia elétrica

Enio Roberto Ribeiro, Universidade Federal de Itajubá

Departamento de Engenharia elétrica

Fernando Lessa Tofoli, Universidade Federal de São João del Rei

Departamento de engenharia elétrica

Referências

Ahsan S, Niazi KAK, Khan HA, et al. (2018) Hotspots and performance evaluation of crystalline-silicon and thin-film photovoltaic modules. Microelectronics Reliability 88: 1014-1018.

Chu G, Wen H, Jiang L, et al. (2017) Bidirectional flyback based isolated-port submodule differential power processing optimizer for photovoltaic applications. Solar Energy 158: 929-940.

Dolara A, Lazaroiu GC, Leva S, et al. (2013) Experimental investigation of partial shading scenarios on PV (photovoltaic) modules. Energy 55: 466-475.

Herrmann W, Wiesner W and Vaassen W. (1997) Hot spot investigations on PV modules-new concepts for a test standard and consequences for module design with respect to bypass diodes. Conference Record of the Twenty Sixth IEEE Photovoltaic Specialists Conference-1997. IEEE, 1129-1132.

Kadri R, Gaubert J-P and Champenois G. (2011) Nondissipative string current diverter for solving the cascaded DC–DC converter connection problem in photovoltaic power generation system. IEEE Transactions on Power Electronics 27: 1249-1258.

Kasper M, Bortis D and Kolar JW. (2014) Classification and comparative evaluation of PV panel-integrated DC–DC converter concepts. IEEE Transactions on Power Electronics 29: 2511-2526.

Kesarwani K, Sangwan R and Stauth JT. (2014) Resonant-switched capacitor converters for chip-scale power delivery: Design and implementation. IEEE Transactions on Power Electronics 30: 6966-6977.

Kesarwani K and Stauth JT. (2012) A comparative theoretical analysis of distributed ladder converters for sub-module PV energy optimization. 2012 IEEE 13th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL). IEEE, 1-6.

Khan O and Xiao W. (2017) Review and qualitative analysis of submodule-level distributed power electronic solutions in PV power systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 76: 516-528.

Niazi KAK, Yang Y and Sera D. (2019) Review of mismatch mitigation techniques for PV modules. IET Renewable Power Generation 13: 2035-2050.

Qin S, Barth CB and Pilawa-Podgurski RC. (2016) Enhancing microinverter energy capture with submodule differential power processing. IEEE Transactions on Power Electronics 31: 3575-3585.

Qin S, Cady ST, Domínguez-García AD, et al. (2013) A distributed approach to MPPT for PV sub-module differential power processing. 2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition. IEEE, 2778-2785.

Qin S, Cady ST, Dominguez-Garcia AD, et al. (2014) A distributed approach to maximum power point tracking for photovoltaic submodule differential power processing. IEEE Transactions on Power Electronics 30: 2024-2040.

Qiu Z, Sun K and Wu H. (2016) Cascaded power balancing mechanism based on resonant switched capacitor topology for photovoltaic systems. 2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC-ECCE Asia). IEEE, 3514-3520.

Ramli MZ and Salam Z. (2014) A simple energy recovery scheme to harvest the energy from shaded photovoltaic modules during partial shading. IEEE Transactions on Power Electronics 29: 6458-6471.

Shams I, Mekhilef S and Tey KS. (2021) Advancement of voltage equalizer topologies for serially connected solar modules as partial shading mitigation technique: A comprehensive review. Journal of Cleaner Production: 124824.

Shenoy PS, Kim KA, Johnson BB, et al. (2013) Differential power processing for increased energy production and reliability of photovoltaic systems. IEEE Transactions on Power Electronics 28: 2968-2979.

Sherwani A and Usmani J. (2010) Life cycle assessment of solar PV based electricity generation systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 540-544.

Walker GR and Pierce JC. (2006) Photovoltaic DC-DC module integrated converter for novel cascaded and bypass grid connection topologies—Design and optimization. 2006 37th IEEE Power Electronics Specialists Conference. IEEE, 1-7.

Ye Z, Wen H, Chu G, et al. (2017) Minimum-power-tracking for PV-PV differential power processing systems. 2017 IEEE 6th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). IEEE, 696- 700.

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Publicado

2024-09-20

Como Citar

Luz, C. M. A. da, Ribeiro, E. R., & Tofoli, F. L. (2024). CONVERSOR BUCK-BOOST BIDIRECIONAL HÍBRIDO A CAPACITOR CHAVEADO RESSONANTE PARA PROCESSAMENTO DIFERENCIAL DE POTÊNCIA EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. Anais Congresso Brasileiro De Energia Solar - CBENS. https://doi.org/10.59627/cbens.2024.2332

Edição

Seção

Anais