Inversores fotovoltaicos multifuncionais aplicados na correção do fator de potência e na compensação de harmônicos

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dc.contributor.advisor1Medina, Augusto César Rueda
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4291-3153
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7397584412509839
dc.contributor.authorPaiva, Fabrício Nunes
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0000-4598-0450
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8594725056951662
dc.contributor.referee1Antunes, Hélio Marcos André
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8247-6448
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7601860538588447
dc.contributor.referee2Encarnação, Lucas Frizera
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-6162-7697
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5578918284508758
dc.contributor.referee3Ferraz, Rafael Santos Freire
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-8857-011X
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5323068276181437
dc.date.accessioned2025-05-07T01:11:36Z
dc.date.available2025-05-07T01:11:36Z
dc.date.issued2025-03-12
dc.description.abstractThe panorama of electricity systems around the world is undergoing a significant transfor mation, driven by the growing integration of alternative and renewable energy sources, such as solar, wind, and small hydroelectric plants (SHPs), among others. This phenomenon is widely known as distributed generation (DG). In Brazil, the photovoltaic sector stands out as a leader in plant installations, fueled by factors such as the widespread adoption of this technology, ease of installation, and the abundant solar radiation available in much of the country. However, integrating photovoltaic generation into electrical systems can pose challenges related to electric power quality, particularly with respect to the power factor. The generation of electricity by photovoltaic systems can lead to a decrease in the installation’s power factor, as the active power supplied to the load by the grid is reduced, while the reactive power remains unchanged compared to a system without photovoltaic generation. Another issue that can arise is the generation of harmonic cur rents caused by non-linear loads, which can compromise the integrity of equipment and conductors, as well as negatively affect the overall performance of the electrical system. In this context, the present paper proposes a methodology for improving power quality in a three-phase electrical system, utilizing a multifunctional converter based on a three-phase photovoltaic inverter with an LC filter (passive filter with inductor and capacitor). This system integrates both linear and non-linear loads and distributed solar generation. The approach aims to mitigate the negative impacts of low power factor and harmonic currents, optimizing the operation and reliability of the system. With the proposed multifunctional inverter, the power factor (lagging) was improved from 0.80 to 0.92, while harmonic current distortion was reduced from 15% to 3.34%. Additionally, another advantage observed in this work was the reduction in the number of proportional-resonant (PR) controllers in the control loop using dq0-coordinate control, with a single PR controller capable of controlling two harmonic frequency orders in the abc coordinates. The control strategy was validated through computer simulations implemented in the development environment of the MATLAB/Simulink® software
dc.description.resumoOpanorama dos sistemas elétricos em todo o mundo está passando por uma transformação significativa, marcada pela crescente inserção de fontes alternativas e renováveis de geração de energia, como a solar, a eólica, as pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), entre outras. Esse fenômeno é amplamente conhecido como geração distribuída (GD). No Brasil, o setor fotovoltaico destaca-se como líder na instalação de usinas, impulsionado por fatores como a ampla disseminação dessa tecnologia, a facilidade de instalação e a abundante radiação solar disponível em grande parte do território nacional. No entanto, a integração da geração fotovoltaica em sistemas elétricos pode acarretar desafios relacionados à Qualidade da Energia Elétrica (QEE), particularmente no que se refere ao fator de potência. A geração de energia elétrica por sistemas fotovoltaicos pode resultar em uma diminuição do fator de potência da instalação, uma vez que a potência ativa fornecida à carga pela rede é reduzida, enquanto a potência reativa permanece inalterada em relação ao sistema sem a geração fotovoltaica. Outro problema que pode ser observado em uma instalação é devido à geração de correntes harmônicas originadas por cargas não lineares, que podem comprometer a integridade de equipamentos e condutores, além de afetar o desempenho geral do sistema elétrico. Diante desse contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para a melhoria da QEE em um modelo de sistema elétrico trifásico, utilizando um conversor multifuncional baseado em um inversor fotovoltaico trifásico com filtro LC (filtro passivo com indutor e capacitor). Este sistema integra cargas lineares, não lineares e geração solar distribuída. A abordagem apresentada visa mitigar os impactos negativos causados pelo baixo fator de potência e pelas correntes harmônicas, otimizando a operação e a confiabilidade do sistema. Com o inversor multifuncional proposto, o fator de potência foi elevado de 0,80 atrasado para 0,92 atrasado, enquanto a distorção harmônica de corrente reduziu de 15% para 3,34%. Além disso, outra vantagem observada nesse trabalho foi a redução na quantidade de controladores do tipo proporcional-resonante (PR) na malha de controle com o controle do inversor em coordenadas dq0, no qual apenas um controlador PR é capaz de controlar duas ordens de frequências harmônicas em coordenadas abc. A validação da estratégia de controle é realizada por meio de simulações computacionais implementadas no ambiente de desenvolvimento do software ATLAB/Simulink®.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/19373
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectPhotovoltaic systems
dc.subjectDistributed generation
dc.subjectMitigação de harmônicos
dc.subjectCorreção do fator de potência
dc.subjectSistema fotovoltaico
dc.subjectGeração distribuída
dc.subjectPower factor correction
dc.subjectHarmonic mitigation
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
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dc.typemasterThesis
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