Estudo e implementação de micro inversor fotovoltaico de três transistores MOSFET

Abstract

O presente estudo propõe a utilização do conversor CC-CA monofásico no aproveitamento da energia proveniente das células fotovoltaicas, considerando-se o atual crescimento da utilização em pequena escala de potência das fontes de energias alternativas, o que motiva o desenvolvimento de novas e eficientes tecnologias para os sistemas de conversão. Tipicamente os sistemas de conversão de energia solar, disponibilizam tensão contínua. Porém, a grande maioria das cargas de uso domiciliar necessitam de tensão alternada com valores eficazes entre 110V a 240V. Isso leva à necessidade do uso de conversores CC-CA, popularmente conhecidos como inversores de frequência, ou simplesmente inversores. As estruturas inversoras tradicionais fornecem tensões alternadas cujo o valor de pico está limitado ao valor máximo da tensão de entrada, o que frequentemente se utiliza um estágio elevador adicional ao sistema de conversão de energia solar, antes de realizar a conversão CC-CA, resultando em redução do rendimento, além do aumento de peso, volume e, sobretudo, o custo. Portanto, neste trabalho, são apresentadas as análises qualitativa e quantitativa para um micro inversor monofásico de três transistores MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) que possibilita realizar o estágio elevador da tensão, além da conversão de energia CC-CA. Por fim, são apresentados os resultados experimentais do protótipo implementado do conversor estudado neste trabalho.

The present study proposes the use of the single-phase DC-AC converter in the use of energy from photovoltaic cells, considering the current growth in the small-scale power utilization of alternative energy sources, which motivates the development of new and efficient technologies for conversio systems. Typically solar energy conversion systems provide continous voltage. Howeverm the vast majority of househol loads require alternating voltage with effective values between 100V to 240V. This leads to the need to use DC-AC convertews, popularly knoen as frequency inverters, or simply inverters. Traditional inverter structures provide alternating voltages whose peak value is limited to the maximum value of the input voltage, which often uses an additional lift stage to the solar energy conversion system, before carrying out the DC-AC conversion, resulting in reduction of yield, besides the increase of weight, volume and, above all, cost. Therefore, in this work, the qualitative and quantitative analyzes are presented for a single-phase micro-inverter with three MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transsitor) that allows to perform the buck-boost stage, besides the conversion of DC-AC power. Finally, the experimental results of the implementaed prototype of the converter studied in this work are presented.