63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

ESTUDO E CONTRUÇÃO DE TRAÇADOR DE CURVAS PARA PAINÉIS FOTOVOLTAICOS

Bernardo Rogowski dos Santos 1 Clovis Antonio Petry 1

1. Departamento Acadêmico de Eletrônica, Campus Florianópolis – IF-SC

INTRODUÇÃO:

Em virtude de seu baixo rendimento torna-se importante a caracterização dos painéis fotovoltaicos para modelagem elétrica e construção de um circuito auxiliar para extração da máxima potência nas condições climáticas onde será utilizado. Assim, em alguns casos o próprio seguidor de máxima potência tem a função de obter as características elétricas do painel, utilizando um conversor chaveado em alta frequência e controlado por um processador de sinais digital (DSP), o que implica em aumento de volume e de preço pela utilização de indutores e filtros capacitivos. Neste trabalho se propõe o estudo e construção de um traçador de curvas de corrente por tensão (I x V) de painéis fotovoltaicos de baixa potência, com correntes de até 5 A. Este traçador permite obter a curva característica de painéis fotovoltaicos de forma automática com a utilização de um microcontrolador (µC), facilitando o processo de aquisição de dados. Os traçadores de curvas importados são de alto custo, por isso o circuito proposto neste trabalho é de baixo custo, fácil implementação e manutenção, com viabilidade técnica e econômica para ser desenvolvido por grupos de pesquisa e empresas nacionais da área de energias alternativas.

METODOLOGIA:

O presente trabalho abordou uma pesquisa aplicada e quantitativa, pois buscou desenvolver a compreensão de conhecimentos já existentes, necessários para determinar os meios pelos quais se pôde desenvolver e aprimorar os processos ou sistemas, visando satisfazer uma necessidade específica e reconhecida. Em linhas gerais, a metodologia empregada consistiu em seguir as fases usualmente executadas no desenvolvimento de produtos eletrônicos, que consistem em realizar um estudo do tema revisando a literatura sobre o mesmo, em seguida, com a escolha da topologia segue-se a definição das características do projeto com a determinação quantitativa das variáveis envolvidas. Realiza-se então o projeto seguido da verificação por simulação numérica, para então executar a implementação em laboratório de um protótipo e posteriormente os ensaios para verificar sua funcionalidade. Em paralelo ao descrito, realiza-se a documentação de cada etapa visando o domínio tecnológico e reprodutibilidade, além da posterior divulgação dos resultados e inovações alcançados.

RESULTADOS:

O traçador de curvas implementado dispende em torno de 10 segundos para a realização de um ensaio; sendo que neste intervalo de tempo as variações de temperatura e irradiância foram consideradas constantes, desconsiderando-se o erro por variações ocorridas destas grandezas. Por isso é importante que o ensaio seja realizado em dia ensolarado sem nuvens, visando menor variação luminosa e maior aproveitamento da energia solar. Os resultados obtidos, sem comparados com modelos teóricos gerados em equipamento adequado permitem observação de fidelidade das medições realizadas. Alguns erros de medição ocorrem devido a imprecisão de componentes passivos utilizados no propótipo, porém se mantém a característica desejada confome pesquisado. Assim, o circuito proposto pode ser utilizado para obtenção da curva característica de células ou de arranjos fotovoltaicos e a partir da mesma, a obtenção dos dados necessários para o modelo de circuito elétrico equivalente destes elementos.

CONCLUSÃO:

O circuito desenvolvido está em fase de protótipo, visando à realização dos testes com diferentes modelos de painéis e a comprovação do seu correto funcionamento. Utilizando a ferramenta computacional MatLab foi possível tornar o circuito mais completo para apresentar a curva característica em forma gráfica e portável a qualquer microcomputador de uso geral. O traçador proposto, pelos resultados obtidos nos ensaios realizados, possui viabilidade técnica, tornando o circuito aplicável a ensaio e caracterização de painéis fotovoltaicos com tensão de 30 V e corrente de 5 A.

Palavras-chave: Painel fotovoltaico, Curva característica, Ponto de máxima potência.