ESTUDO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE ELÉTRICA COM COMPENSAÇÃO DE HARMÔNICOS E REATIVOS

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1 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 ESTUDO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE ELÉTRICA COM COMPENSAÇÃO DE HARMÔNICOS E REATIVOS MARCELO H. F. TAKAMI, SÉRGIO A. OLIVEIRA DA SILVA, LEONARDO P. SAMPAIO LEPQER - Laboratório de Eletrônica de Potência, Qualidade de Energia e Energia Renovávei, Univeridade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Av. Alberto Carazzai, CEP Cornélio Procópio - PR Brail marcelotakami@hotmail.com, augu@utfpr.edu.br, ampaio@utfpr.edu.br Abtract Thi paper preent the tudy and analyi of two ingle-phae grid-tied photovoltaic ytem. The firt one i compoed of two parallel photovoltaic array, each one compoed of four panel connected in erie, a tep-up DC-DC converter and a voltage ource inverter. The econd i compoed of eight photovoltaic panel connected in erie and a voltage ource inverter. Thu, in thi cae the ue of the tep-up DC-DC i uppreed. Perturb and oberve technique i ued for tracking the maximum power point of the photovoltaic array, which i implemented in the control loop of both tudied ytem. Moreover, control technique are adopted to allow the current injection into utility grid from the energy provided by the photovoltaic array, where the injected current i ynchronized with the grid voltage uing an algorithm to detect the utility phae-angle. Both ytem are controlled to perform, imultaneouly, the function of hunt active power filter, performing the uppreion of harmonic current and compenating reactive power of the load. Finally, comparative analyi between the two ytem i performed by mean of computer imulation. Keyword Solar energy, Ditributed generation, Photovoltaic ytem, MPPT, Shunt active power filter. Reumo Ete trabalho apreenta o etudo e análie de doi itema fotovoltaico monofáico conectado à rede elétrica. O primeiro é compoto por doi arranjo PV onde cada um dele poui quatro painéi ligado em érie, um converor CC-CC elevador e um inveror de tenão controlado em corrente. O egundo é compoto por oito painéi ligado em érie e um inveror de tenão. Aim, nete cao, a utilização do converor elevador CC-CC é uprimida. A técnica da perturbação e obervação é adotada para o ratreamento do ponto de máxima potência do arranjo fotovoltaico, a qual é implementada na malha de controle de ambo o itema em etudo. Além dio, técnica de controle ão adotada para poibilitar a injeção de corrente na rede elétrica a partir da energia diponibilizada pelo arranjo fotovoltaico, onde a corrente injetada ão incronizada com a tenão da rede utilizando um algoritmo de detecção de ângulo de fae. Ambo o itema ão controlado para deempenhar imultaneamente a função de filtro ativo de potência paralelo atuando na compenação da corrente harmônica, bem como reativo da carga. Finalmente, ão realizada análie comparativa entre o doi itema por meio de imulaçõe computacionai. Palavra-chave Energia olar, Geração ditribuída, Sitema fotovoltaico, MPPT, Filtro ativo de potência paralelo. 1 Introdução Atualmente, etudo e aplicaçõe de fonte de energia renovávei vêm ganhando cada vez mai detaque no mundo, devido à crecente demanda energética e a preocupação com a preervação ambiental (Brito et al., 212). Dentre toda a diferente fonte de energia renovávei conhecida, a energia olar vem e detacando devido à ua abundância e por ua vata incidência em toda a uperfície terretre. Deta forma, eta e apreenta como uma fonte viável de geração de energia elétrica, mai notadamente em itema de geração ditribuída conectado à rede de ditribuição de energia elétrica. Para que a converão da energia olar em elétrica eja realizada, utilizam-e painéi fotovoltaico (PV), o quai apreentam curva caracterítica I-V (corrente-tenão) e P-V (potência-tenão) nãolineare, a quai ão fortemente influenciada pelo fatore climático como radiação olar e temperatura (Caaro & Martin, 28). O cuto inicial para a implantação de um itema fotovoltaico ainda é relativamente alto e, ete apreentam uma baixa eficiência de converão de energia olar em elétrica (Brito et al., 213). Deta forma, é neceária a aplicação de técnica para ratrear a máxima potência de um arranjo fotovoltaico, a quai ão conhecida como técnica de MPPT (Maximum Power Point Tracking), e ão indipenávei para a implantação em arranjo fotovoltaico (Yu et al., 22). Quando a amplitude da tenão de aída do arranjo fotovoltaico não é adequada para alimentar o barramento CC do etágio de inverão de tenão, de forma a injetar energia na rede elétrica em CA, um etágio de elevação de tenão, implementado por meio de um converor CC-CC elevador, deve er uado. Devido ao aumento da utilização de carga nãolineare em reidência, comércio e indútria, ditúrbio harmônico de corrente e tenão têm aumentado ignificativamente no itema de fornecimento de energia, contribuindo para degradação da qualidade da energia elétrica (QEE). Filtro Ativo de Potência (FAP) têm ido propoto para eliminar ou reduzir o efeito cauado pela circulação de corrente harmônica originada por ete tipo de carga, tornando-e aim uma alternativa para minimizar a degradação da QEE (Campanhol et al., 213). Ete trabalho propõe uma comparação entre doi tipo de itema fotovoltaico conectado à rede elétrica monofáica. O primeiro, chamado de itema 1, é compoto por doi arranjo PV onde cada um dele poui quatro painéi ligado em érie, um converor CC-CC elevador e um inveror de tenão (VSI) controlado em corrente, conectado à rede elétrica monofáica. O egundo itema, chamado de itema 2, é compoto por oito painéi ligado em érie e um inveror de tenão conectado à rede elétrica, ou eja, ete itema não utiliza o etágio 328

2 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 elevador de tenão CC-CC entre o arranjo PV e o inveror. Ambo o itema fotovoltaico etão conectado à rede elétrica por meio de um converor CC-CA monofáico em ponte completa, endo ete capaze de realizar, imultaneamente, a injeção de potência ativa na rede, compenação de reativo e upreão de corrente harmônica da carga. Em divera literatura (Caaro & Martin, 28; Villalva et al., 29) têm ido propoto modelo computacionai de arranjo PV que refletem o comportamento de um arranjo fotovoltaico de maneira precia, incluindo repota a variaçõe de temperatura e radiação. Nete trabalho, o arranjo PV é implementado utilizando o modelo propoto por (Caaro & Martin, 28). Para o filtro ativo paralelo é utilizado um algoritmo baeado no itema de eixo de referência íncrona (SRF Synchronou Reference Frame), com alguma adaptaçõe para itema monofáico, a fim de obter uma corrente de referência, a qual erá intetizada pelo inveror. Além dio, para realizar a extração da máxima potência do painéi fotovoltaico e maximizar a eficiência do arranjo PV, o método da perturbação e obervação (P&O) é utilizado (Brito et al., 213). Para que a energia proveniente do arranjo fotovoltaico eja injetada na rede, um itema de incronimo entre a corrente injetada e a tenão da rede elétrica é indipenável. Para eta finalidade pode-e utilizar circuito de detecção de ângulo de fae conhecido por PLL (Phae-Locked Loop) (Silva et al., 28). Nete trabalho, o PLL é também uado para gerar a coordenada do vetor unitário íncrono en(θ) e co(θ) utilizado no algoritmo SRF. Finalmente, ão apreentada análie matemática, bem como análie comparativa a fim de avaliar o deempenho de ambo o itema fotovoltaico em etudo. 2 Etrutura de Potência Conectado à Rede Elétrica e Sitema de Filtragem Ativa. A Figura 1 e 2 ilutram o diagrama em bloco do doi itema PV completo adotado nete trabalho, ou eja, o itema 1 e o itema 2, repectivamente. 2.1 Modelo Equivalente do Painel Fotovoltaico Uma célula fotovoltaica pode er repreentada pelo circuito equivalente, compoto por uma fonte de corrente em antiparalelo com um diodo, conforme motra a Figura 3. O reitore em érie e paralelo, R S e R P, repectivamente, ão projetado com o objetivo de melhorar a repreentação da curva via imulação em ambiente computacional, onde ee ão decorrente da caracterítica contrutiva da célula fotovoltaica (junção PN e ligação entre o elemento). O valor de R S interfere na inclinação da curva I-V apó o ponto de máxima potência (MPP), na região em que o painéi PV paam a e comportar como fonte de tenão. Já a reitência R P regula a inclinação da curva ante do MPP, na região em que o painéi e comportam como fonte de corrente. A curva não-lineare ( -v pv e p pv -v pv ) de um painel fotovoltaico, coniderando diferente nívei de radiação olar e de temperatura, ão ilutrada na Figura 4 e 5, repectivamente. A Figura 4 exibe a variação da corrente de um painel PV em função da tenão v pv (curva -v pv ). Na Figura 5 é ilutrada a variação da potência p pv do painel em função da tenão v pv (curva p pv -v pv ). i i L L L Rede Carga i c PV array C pv L b p b D b C dc p 1 p 2 L f p 3 p 4 i L i c en(θpll) i* c co(θpll) idc PLL SRF PI i * MPPT PI v D PWM P W M p 1 p 2 p 3 p 4 p b v pv v pv Figura 1. Sitema 1 Equema completo do itema PV conectado à rede elétrica monofáica com etágio elevador de tenão 329

3 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 i i L L L Rede Carga i c PV array p 1 p 2 L f p 3 p 4 C dc i L i c en(θpll) i* c PLL SRF PI i =v pv co(θpll) * i dc PI v P W M p 1 p 2 p 3 p 4 MPPT i* pv Figura 2. Sitema 2 - Equema completo do itema PV conectado à rede elétrica monofáica W/m² 25 C Figura 3. Circuito equivalente de uma célula fotovoltaica O equacionamento do circuito da Figura 3 pode er repreentado por (1), conforme (Gow & Manning, 1999). I = I ph ( V + I. R ) q. I r e 1 η. K. T V + I. R (1) Onde: V, I repreentam, repectivamente, a tenão e corrente no terminai de aída de uma célula; I ph é a fotocorrente; I r corrente de aturação revera da célula; q é a carga do elétron; η é o fator de qualidade da junção p-n; K é a contante de Boltzmann e T é a temperatura ambiente em Kelvin. A corrente da célula fotovoltaica em (1), pode er determinada, por exemplo, por meio do método numérico Newton-Raphon, devido à relação nãolinear entre a corrente I e a tenão V. 1 1W/m² 25 C 8 Corrente ipv (A) W/m² 5 C 5W/m² 75 C 25W/m² 75 C Tenão v pv (V) Figura 4. Curva caracterítica -v pv para diferente nívei de radiação e temperatura R p 33 Potência ppv (W) Tenão v pv (V) Figura 5. Curva caracterítica p pv-v pv para diferente nívei de radiação e de temperatura Recentemente (Caaro & Martin, 28) propô um modelo computacional para a imulação de itema fotovoltaico, conforme ilutrado na Figura 6. Rad Temp v pv Arranjo Fotovoltaico 75W/m² 5 C 5W/m² 75 C 25W/m² 75 C Figura 7. Diagrama em bloco do modelo implementado no MatLab/Simulink Na Figura 6 v pv,, Rad, Temp e C pv, repreentam, repectivamente, a tenão no terminai do arranjo PV, a corrente no terminai do arranjo PV, radiação olar, temperatura e o capacitor de filtro de aída do arranjo PV. 2.2 Técnica para Extração da Máxima Potência (MPPT). Para que a máxima potência de um arranjo PV eja extraída, é neceária a utilização de técnica para extração da máxima potência (MPPT). Nete trabalho optou-e pelo método P&O, o qual conite - + C pv

4 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 na buca do ponto de máxima de potência atravé da derivada da potência e da tenão, operando periodicamente incrementando ou decrementando o inal de aída do algoritmo P&O, conforme algoritmo motrado na Figura 7. v pv dv pv dp pv Sinal -Pao KP MPPT KI MPPT / Controlador PI do MPPT Figura 7. Diagrama em bloco do algoritmo de MPPT do método P&O Ee método neceita da leitura da tenão e da corrente do painel PV, para realizar cálculo da derivada de tenão e de potência. O inal negativo do pao é utilizado para corrigir o entido do inal de aída. A Tabela 1 apreenta a lógica de operação do algoritmo em função do entido da derivada de potência e de tenão. Tabela 1. Lógica do algoritmo P&O. dppv d( vpv. ipv ) dv Sinal de aída pv + - Incrementa - + Incrementa - - Decrementa + + Decrementa Devido ao fato dete trabalho realizar a comparação entre dua etrutura PV, alguma modificaçõe ão neceária para o adequado funcionamento do memo. No itema 1, o inal de aída a er incrementado ou decrementado do algoritmo P&O atuará na variação da razão cíclica do converor CC- CC. Já para o itema 2, o inal de aída é repreentado pela corrente i * pv como pode er obervado pela Figura 2 e Filtro Ativo Paralelo de Potência (FAPP) Sinal Nete trabalho é empregado o algoritmo baeado no itema de eixo de referência íncrona (SRF Synchronou Reference Frame) (Campanhol et al., 213) para a obtenção da corrente de referência de compenação. Como o método SRF foi concebido para er utilizado em itema trifáico, para poibilitar ua aplicação em um itema monofáico torna-e neceária uma adequação no algoritmo. Dea forma, tal adequação é apreentada na Figura 8, onde é criado um itema trifáico fictício, repreentado por grandeza ortogonai no itema de eixo etacionário bifáico (αβ), o qual é compoto pela corrente bifáica fictícia i α = i L e i β. Portanto, a partir dete algoritmo é poível obter a corrente de referência de compenação em um itema monofáico. Conforme algoritmo ilutrado na Figura 8, conidera-e a corrente da carga medida como endo a própria corrente fictícia no eixo α (i α ) e a corrente em quadratura (i β ), a corrente defaada em π/2 radiano a partir de i L (2). i L π/2 Delay i α i β αβ dq Figura 8. Diagrama em bloco do algoritmo SRF (itema 1Φ) i i α β id FPB i dc i ( ωt) L = (2) i ( ωt π / 2) L Apó encontrar a corrente i α e i β, realiza-e a tranformação do itema de eixo bifáico etacionário para o itema de eixo íncrono, utilizando a matriz de tranformação apreentada em (3). id coθ = iq enθ iddc PLL in(θpll) co(θpll) enθ i coθ i α β (3) Uma vez obtida a grandeza de corrente direta id, pode extrair a ua componente contínua id dc atravé da utilização de um filtro paa-baixa (FPB), que repreenta a amplitude de pico da parcela fundamental da corrente de carga. Pelo fato do trabalho apreentar uma comparação entre doi itema PV, ambo neceitam de alguma modificaçõe em eu controle. Para o itema 1, obtém-e a corrente fundamental de referência i * por meio da equação (4), onde id dc é a parcela contínua da componente direta (id) e i dc é o inal de aída da malha de controle de tenão do barramento CC. Já para a corrente de referência de compenação i * c é encontrada por (5), por meio da ubtração de i L por i *. i * =(id dc + i dc )co θ (4) i * c = i L - i * (5) Para o itema 2, uma modificação é neceária (Figura 9), diferentemente do itema 1 onde a corrente é utilizada omente no controle do MPPT. Coniderando o itema 2, a corrente i * pv (inal de aída do algoritmo de MPPT) é ubtraída da parcela id dc e i dc e aim, obtém-e a corrente fundamental de referência i *, conforme (6), e a corrente de referência de compenação i * c é obtida por (5). Por outro lado, a corrente i * pv repreenta a corrente ativa diponível no arranjo fotovoltaico, o quai podem er uado para fornecer a energia para a carga e/ou injetar na rede elétrica, conforme ilutra a Figura 1. dq abc i * i * c i * =(id dc + i dc - i * pv)co θ (6) i L 331

5 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 A componente i dc é reponável pelo controle da tenão do barramento CC, de forma a compenar a perda relacionada com a indutância de filtragem e dipoitivo de comutação do FAPP. Pode-e dizer também que i dc repreenta a potência ativa total exigida pelo itema PV para regular a tenão do barramento CC. Deta forma, o controle do itema 2 atua fornecendo ou aborvendo energia da rede elétrica. id i* pv FPB i dc iddc Figura 9. Diagrama em bloco reduzido do controle do Sitema 2 completa é ilutrado na Figura 11, onde a corrente de referência i * c é obtida utilizando o algoritmo SRF motrado na Figura 8. O procedimento adotado para a intonia do controladore e a repota em frequência do controladore de corrente e tenão do barramento ão detalhadamente decrito por (Angélico et al., 214). V * dc il SRF KP v KI v Controlador PI do barramento CC / i * KP i c idc / KI i Controlador PI de corrente K PWM Ganho do PWM Figura 11. Diagrama em bloco da malha de controle de corrente do FAPP 1 L f + R Lf Sitema fíico i c 2.4 Sitema PLL Atravé de um itema PLL pode-e obter a informaçõe da rede elétrica, neceária para a geração da coordenada do vetor unitário íncrono, utilizado no algoritmo SRF, tai como ângulo de fae e frequência. A topologia PLL utilizada nete trabalho é baeada na teoria da potência ativa intantânea trifáica (p-pll) utilizando o eixo etacionário bifáico de coordenada αβ propoto por (Silva et al., 28). Aim, torna-e neceária a geração de uma tenão fictícia de quadratura v β, de forma a aegurar que eta eja ortogonal à tenão monofáica medida. A tenão monofáica medida da rede elétrica é coniderada agora a própria tenão v α. Já para obter v β aplica-e uma defaagem de π/2 radiano na tenão v α, conforme ilutra a Figura 1.. p* = p, KPPLL KIPLL/S, v α, v β π/2 Atrao Figura 1. Diagrama em bloco do itema PLL monofáico 2.5 Controle para a Etapa CC-CA en (θpll - π/2) Apó a obtenção da corrente de referência de compenação, é neceário que o itema apreente uma malha de controle de corrente de forma a aegurar que o FAPP imponha eta corrente na rede elétrica. Com io, é precio obter um modelo matemático da planta de forma a poibilitar o projeto do controlador da malha de corrente e de tenão do barramento CC. O diagrama em bloco da malha de controle de corrente utilizada no inveror monofáico em ponte i α, i β, ω ω ff ω^ 1 en (θpll) θpll Onde: KP i e KI i ão o ganho do controlador de corrente, proporcional e integral da malha de corrente repectivamente; KP v e KI ão o ganho do controlador de corrente, proporcional e integral da malha de tenão do barramento CC, repectivamente; K PWM é o ganho do modulador PWM; L f é a indutância de filtro; R Lf é a reitência da indutância do filtro; i dc é a corrente da malha de controle do barramento CC; V * dc é a tenão de referência do barramento CC e é a tenão no barramento CC. 3 Reultado Obtido A imulaçõe do doi itema foram implementada por meio de um ambiente computacional uando o oftware MatLab/Simulink. Na Tabela 3, etão apreentado o principai parâmetro utilizado na imulaçõe. Na imulaçõe foram utilizado oito módulo policritalino SW 245 da SolarWorld, onde cada módulo contém 6 célula fotovoltaico interconectada, e na condiçõe de tete padrão (STC) fornece 245 Wp. A Tabela 2 apreenta a principai informaçõe dete módulo. Tabela 2. Parâmetro Elétrico do PV SW 245 Sob a Condiçõe de Tete Padrão (STC: 1 W/m², 25 C, AM 1,5). Potência máxima Tenão de circuito aberto Tenão do ponto de máxima potência Corrente de curto circuito Corrente do ponto de máxima potência P max = 245 Wp V OC = 37,5 V V MPPT = 3,8 V I SC = 8,49 A I MPPT = 7,96 A O gráfico da potência extraída com variaçõe climática para o itema 1 e itema 2 etão apreentado na Figura 12 e 14, repectivamente. A máxima potência extraída pelo algoritmo de MPPT etá repreentada pela linha continua (vermelho) e a máxima potência diponível em linha tracejada (azul). Foram aplicada variaçõe no fatore climático com degrau tanto poitivo quanto negativo, de forma a avaliar a eficiência do algoritmo de MPPT e de obervar a variaçõe no barramento CC. 332

6 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 Tabela 3. Parâmetro Adotado na Simulação. Tenão nominal da rede (eficaz) = 127 V Frequência nominal da rede f = 6 Hz Potência máxima do arranjo PV P max = 196 W Tenão de aída do arranjo PV para o v pv = 123,2 V itema 1 Tenão de aída do arranjo PV para o v pv = 246,4 V itema 2 Corrente de aída do arranjo PV = 15,92 A para o itema 1 Corrente de aída do arranjo PV para o = 7,96 A itema 2 Capacitor de aída do PV C pv = 1 μf Indutor - Boot L b = 2,4 mh Frequência de chaveamento Boot f b = 3 khz Capacitor Barramento CC C dc = 23 μf Frequência de chaveamento full-bridge f ch = 2 khz Indutância de filtro - full-bridge L f = 2,5 mh Reitência do filtro de indutância R Lf =,48 Ω Indutância de comutação L L = 1,2 mh Frequência de amotragem do converor f a = 6 khz A/D Ganho PWM K PWM = 5,33x1-4 Ganho do controlador PI de corrente KP i = 226,49 Ω KI i = 6,61x15 Ω/ Ganho do controlador PI do barramento CC KP v =,275 Ω KI v = 1,42 Ω / Ganho do controlador PI do MPPT para o Sitema 1 KP MPPT =,2 Ω KI MPPT =,2 Ω/ Ganho do controlador PI do MPPT para o Sitema 2 KP MPPT =,25 Ω KI MPPT =,7 Ω/ Carga não-linear retificador em ponte completa L c = 3 mh R c = 26,6 Ω Oberva-e que na Figura 12 e 14, no intervalo de 4 a 5, ocorre um ombreamento em quatro painéi do arranjo em paralelo do itema 1 e em 4 painéi do arranjo em érie do itema 2. Ee efeito pode er obervado pela ocorrência de uma queda de potência. Na mema Figura ão apreentada a tenão e a corrente i da rede. Oberva-e que a corrente i etá em opoição de fae em relação à tenão, o que ignifica que o itema etá injetando energia na rede elétrica. A Figura 13 apreenta a tenão no barramento CC para o itema 1, onde foram aplicada a mema variaçõe no fatore climático apreentado na Figura 12. Nete cao, oberva-e a variaçõe de tenão no barramento CC (v dc ). Na mema Figura 13 etão apreentada a tenão de aída do arranjo PV (v pv ), a corrente de aída do arranjo PV ( ) e a corrente eficaz de aída do inveror (i c ). A tenão no barramento CC para o itema 2 é apreentada na Figura 15, coniderando a mema variaçõe no fatore climático. Na mema Figura etão apreentada a corrente de aída do arranjo PV ( ) e a corrente eficaz de aída do inveror (i c ). Já a tenão de aída do arranjo PV (v pv ) é a própria tenão ( ) do barramento CC. No tranitório apreentado, o itema 1 apreenta maiore variaçõe na tenão no barramento CC quando comparado com o itema 2 (Figura 13 e 15). No entanto, em regime permanente, ete apreenta uma tenão imilar àquela exitente no itema 2, ou eja, 25 V , , , , , ,6 Tempo [] Figura 12. Sitema 1: Potência de aída do PV; Tenão e corrente na rede V * dc 1 v pv i c (eficaz) Tempo [] Figura 13. Sitema 1 Tenão no barramento CC () e tenão de aída do PV (v pv); Corrente de aída do PV (); Corrente de compenação (i c) eficaz i i Sombreamento Sombreamento , , , , , ,6 Tempo[] Figura 14. Sitema 2: Potência de aída do PV; Tenão e corrente na rede Oberva-e também que a dinâmica do barramento CC para ambo o itema é lenta quando ocorrem variaçõe bruca no fatore climático, levando aim algun egundo para retornar em eu valor de referência. Uma da maneira para avaliar a eficiência do algoritmo de MPPT é em relação ao fator de ratreamento (FR), que trata do percentual de energia aproveitada em relação à diponível do arranjo PV. Para

7 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 o itema 1, o fator de ratreamento foi de 98,77% e para o itema 2 foi de 96,7% V * dc i c (eficaz) Tempo [] Figura 15. Sitema 2 Tenão no barramento CC (); Corrente de aída do PV (); Corrente de compenação (i c) eficaz A potência extraída para o itema 1 poui uma ondulação menor e uma repota mai rápida em relação ao itema 2, poi o controle do MPPT do itema 1 é independente, repreentando aim uma vantagem da utilização de um converor elevador no itema (Figura 12 e 14). Em relação à ditorção harmônica total (DHT), norma como a IEEE Std recomendam que a DHT da corrente injetada eja menor que 5%, quando o itema PV etá fornecendo omente potência ativa para a rede. A Tabela 4 apreenta a DHT para o doi itema. Pode-e também calcular o rendimento do itema atravé da potência de entrada no terminai do PV e de aída injetada da rede, determinado aim a perda na operação do itema. Para o itema 1 a perda foram de 213,9 W, enquanto que para o itema 2 foram de 195,65 W. Oberva-e que no itema 1, a perda ão maiore devido ao etágio elevador de tenão adicional (converor Boot). A Tabela 4 reume toda a comparaçõe realizada para o doi itema, coniderando o número de componente emicondutore, elemento de filtragem, número de painéi fotovoltaico, ditorção harmônica total, fator de ratreamento, potência envolvida, perda e rendimento. 4 Concluão Atravé do etudo realizado para o doi itema, conclui-e que, apear da neceidade de e utilizar um etágio elevador adicional, acarretando um aumento no número de componente e influenciando no peo e volume do itema como um todo, pode-e concluir que o itema 1 é mai atrativo em relação ao itema 2. Uma da maiore vantagen é a da poibilidade e trabalhar com uma tenão de entrada menor (aída do arranjo PV). Em relação ao algoritmo de MPPT, para o itema 1, há a poibilidade de operar de forma independente em relação ao inveror, apreentando aim eficiência e fator de ratreamento maiore. Outra vantagem da utilização do etágio elevador nete trabalho é por etar configurado com doi arranjo em paralelo de quatro painéi em érie. A utilização da configuração em paralelo é vantajoa para o cao de ocorrência de ombreamento no painéi, poi a tenão no terminai do arranjo PV não varia tanto devido à radiação olar influenciar mai na corrente. Já para a aociação em érie, na ocorrência de um ombreamento a corrente no terminai do arranjo PV decrece e como a tenão no terminai do arranjo PV é a própria tenão do barramento CC (itema 2) no momento do ombreamento, eta apreenta uma grande variação Por meio do reultado obtido, foi poível verificar o deempenho do itema na injeção de potência ativa na rede, meio de corrente com baixa DHT, realização da compenação de reativo e upreão de corrente harmônica da carga, onde o FAPP reduziu atifatoriamente a taxa de ditorção harmônica de corrente, comprovando aim ua eficiência. O comportamento dinâmico do itema fotovoltaico para diferente nívei de radiação olar e temperatura também foi verificado. Tabela 4. Comparação entre o Doi Sitema PV. Sitema 1 Sitema 2 Diodo 1 - Chave 5 4 Indutore 2 1 Capacitore 2 1 Painéi 8 8 DHT i 3,87 % 4,91 % DHT il 14,72 % 14,67 % FR 98,77 % 96,7 % P in 1961,98 W 1957,4 W P out 1748,89 W 1761,75 W Perda 213,9 W 195,65 W Rendimento (%) 89 9 Referência Bibliográfica ANGÉLICO, B. A., CAMPANHOL, L. B. G. and SILVA, S. A. O. (c.214) Proportional-Integral/ Proportional-Integral-Derivative Tuning Procedure of a Single-Phae Shunt Active Power Filter Uing Bode Diagram. IET Power Electronic. BRITO, M. A. G., SAMPAIO, L. P., GALOTO JR., L. and CANESIN, C. A. (213) Evaluation of the Main MPPT Technique for Photovoltaic Application. IEEE Tranaction on Indutrial Electronic, Vol. 6. No. 3, pp CAMPANHOL, L. B. G., SILVA, S. A. O. and GOEDTEL, A. (213) Filtro Ativo de Potência Paralelo Aplicado em Sitema Trifáico a Quatro-Fio. Eletrônica de Potência. Vol. 18, No. 1, pp

8 Belo Horizonte, MG, 2 a 24 de Setembro de 214 CAMPANHOL, L. B. G., SILVA S. A. O., SAMPAIO, L. P. and OLIVEIRA Jr, A. A. (213) Grid-Connected Photovoltaic Power Sytem with Active Power Injection, Reactive Power Compenation and Harmonic Filtering. In Brazilian Power Electronic Conference - COBEP. Gramado, October 213. Picataway: IEEE. pp GOW, J. A. and MANNING, C. D. (1999) Development of a Photovoltaic Array Model for Ue in Power Electronic Simulation Studie. IEE Proc. on Electric Power Application. Vol. 146, No. 2, pp INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS. (214). IEEE Std IEEE Recommended Practice and Requirement for Harmonic Control in Electric Power Sytem. Picataway: IEEE. CASARO, M. M. and MARTINS, D. C. (28) Modelo de arranjo fotovoltaico detinado a análie em eletrônica de potência via imulação. Eletrônica de Potência. Vol. 13, No. 3, pp MONTEIRO, M. I. M., CADAVAL, E. R. and GONZÁLEZ, F. B. (27). Comparion of Control Strategie for Shunt Active Power Filter in Three-Phae Four-Wire Sytem. IEEE Tranaction on Power Electronic. Vol. 22, No. 1, pp SILVA, S. A. O., NOVOCHADLO, R. and MODESTO, R. A. (28) Single-phae PLL Structure Uing Modified p-q Theory for Utility Connected Sytem. In Power Electronic Specialit Conference -PESC. Rhode, June 212. Picataway: IEEE. pp VEERACHARY, M. (26) PSim Circuit-Oriented Simulator Model for the Nonlinear Photovoltaic Source. IEEE Tranaction on Aeropace and Electronic Sytem. Vol. 42, No. 2, pp VILLALVA, M. G., GAZOLI, J. R. and RUPPERT FILHO, E. (29) Modeling And Circuit-Baed Simulation of Photovoltaic Array. Eletrônica de Potência. Vol. 14, No. 1, pp YU, G. J., JUNG, Y. S., CHOI, I. and SONG J. H. (22) A Novel Two-Mode MPPT Control Algorithm baed on Comparative Study of Exiting Algorithm. In Photovoltaic Specialit Conference- PVSC. New Orlean, May 22. Picataway: IEEE. pp