Nova abordagem MPPT para sistemas fotovoltaicos multi string sob sombreamento parcial

Da pv magazine Global

Pesquisadores da Universidade do Vale do Sul, no Egito, desenvolveram uma nova estratégia de controle para lidar com sombreamento parcial em sistemas fotovoltaicos. A nova abordagem usa um sistema fotovoltaico de várias strings com uma estratégia de controle de conversor que utiliza um ciclo de trabalho direto para rastrear o ponto de potência máxima (MPP) sob sombra.

“Este estudo propõe uma reconfiguração do sistema fotovoltaico para suprimir o impacto negativo do sombreamento parcial no desempenho do sistema fotovoltaico, dividindo o sistema fotovoltaico em várias strings paralelas”, explicaram os cientistas. “Neste trabalho, o sistema proposto é composto por quatro strings, sendo que cada uma compreende três sub strings paralelas.”

A abordagem proposta de rastreamento de ponto de potência multimáxima (MMPPT) envolve a conexão de cada string a um conversor DC-DC, otimizando a extração de energia de strings individuais de painéis solares fotovoltaicos. Isso difere do arranjo single-MPPT (SMPPT) testado em um sistema fotovoltaico, onde um único conversor é conectado a strings paralelas de painéis solares.

A abordagem MMPPT usa uma estratégia de controle direto do ciclo de trabalho para encontrar os ciclos de trabalho dos conversores desejados. Em seguida, utilizando o controle direto do ciclo de trabalho (DDCC), ele adapta o ciclo de trabalho do conversor DC-DC aos resultados calculados, regulando a potência produzida.

O cálculo do ciclo de trabalho desejado envolve o uso dos sensores existentes do sistema fotovoltaico para estimar a radiação, derivada de mudanças na corrente e tensão da célula fotovoltaica.

“A técnica proposta minimiza o custo geral do sistema, reduzindo o número de sensores necessários utilizando uma estratégia de estimativa de radiação”, disseram os pesquisadores. “A técnica DDCC aumenta a eficiência geral do sistema pela eliminação de oscilações em estado estacionário, simplificação de hardware e facilidade de implementação. Além disso, o DDCC tem uma velocidade de rastreamento rápido para extração global de ponto de potência máxima (GMPPT) durante condições de sombreamento parcial.”

Os pesquisadores apresentaram os resultados da comparação entre o MMPPT e o sistema SMPPT em “Investigação de estruturas MPPT únicas e múltiplas do sistema solar fotovoltaico sob condições de sombreamento parcial considerando controlador de ciclo de trabalho direto“, que foi publicado recentemente na Scientific Reports. Os sistemas foram simulados no software MATLAB/SIMULINK, sob três condições de sombreamento.

Todas as quatro strings fotovoltaicas foram submetidas a irradiância uniforme de 1.000 W/m2 no primeiro padrão de sombreamento. No segundo padrão, no entanto, as duas primeiras strings tinham um perfil de irradiação constante de 1.000 W/m2, enquanto as outras duas tinham um perfil de irradiância uniforme de 1.000 W/m2 por meio segundo, e então desceram para 500 W/m2 por mais meio segundo.

No terceiro padrão, as duas primeiras strings estavam novamente sob um perfil de irradiância uniforme de 1.000 W/m2, enquanto as duas restantes iniciavam com 1000 W/m2 por 0,3 segundos, mudavam para 500 W/m2 por mais 0,3 segundos e diminuíam para 250 W/m2 por 0,4 segundos.

“Nessas condições, a eficiência média do sistema SMPPT é de 98,98%, enquanto o sistema MMPPT alcança uma eficiência de 99,81%. Esses achados validam a abordagem proposta”, concluíram os pesquisadores. “Um conjunto de dados de radiação real de Benban, um local no sul do Egito, é usado na configuração MMPPT. Os resultados demonstram que o sistema de controle proposto aumenta a eficácia geral do sistema, reduzindo os custos de instalação.”