Estudo e implementação de um microinversor monofásico de baixo custo para instalações fotovoltaicas grid tie

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar o projeto e implementação do protótipo de microinversor fotovoltaico monofásico de baixo custo com capacidade de 500 W que possa ser aplicado a um painel solar. O projeto está dividido em etapas de simulação e implementação prática de parte do sistema. Inicialmente são abordadas técnicas de sincronização utilizadas em inversores grid tie e então são realizadas simulações com três diferentes tipos de PLL (Phase Locked Loop) no software Matlab® para verificação da opção que oferece melhor relação desempenho x viabilidade de implementação utilizando microcontrolador de baixo custo. O circuito completo do inversor é simulado no software PSIM®, onde verificam-se sua operação e capacidade de entregar potência ativa e reativa à rede elétrica. No protótipo em hardware, de acordo com o sinal de referência oriundo do controle de corrente, o microcontrolador ATMEGA328p (Arduino) é utilizado para gerar os pulsos PWM (Pulse Width Modulation), que atuam no chaveamento para os MOSFET’s. Ao final são apresentados resultados das simulações, justificativa da escolha em utilizar o dq-PLL e testes do protótipo funcionando de forma isolada (não conectado à rede) com carga resistiva conectada aos seus terminais de saída.

This work aims to present the design and implementation of a low cost single-phase photovoltaic microinverter prototype with a capacity of 500W that can be applied to a solar panel. The project is divided into stages of simulation and practical implementation of part of the system. Initially, synchronization techniques used in grid tie inverters are discussed and then simulations are performed with three different types of PLL in software Matlab® to verify the option that offers the best performance x implementation difficult ratio when using a low cost microcontroller. The complete inverter circuit is simulated in the software PSIM®, where its operation and capacity to deliver active and reactive power to the electrical grid are verified. In the hardware prototype, according to the reference signal coming from the current control, the ATMEGA328p microcontroller (Arduino) is used to generate the PWM pulses, which act in the switching for the MOSFET’s. At the end, simulation results are presented, justification of the choice to use the dq-PLL and tests of the prototype working in stand-alone mode (not connected to the gird) with resistive load connected to its output terminals.