Sviluppo di un simulatore di campo fotovoltaico per sistemi connessi alla rete

1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Laurea triennale in Ingegneria Elettronica curr. applicata Sviluppo di un simulatore di campo fotovoltaico per sistemi connessi alla rete Relatore Prof. Ing. Simone Castellan Correlatori Prof. Ing. Alessandro Massi Pavan Dott. Ing. Stefano Cleva Laureando Luca Scudiero Anno accademico 2008/2009

2. CAMPO FOTOVOLTAICO

3. COS’E’ UN SIMULATORE DI CAMPO? Sistema di condizionamento della potenza f(irraggiamento) f(temperatura)

4. STADIO DI POTENZA Tensione continua non regolata Tensione continua regolata Vn=1000V Pn=20kW

5. DEFINIZIONE ELEMENTI COSTITUTIVI STADIO DI POTENZA Convertitore CC-CC abbassatore (Bùck) Tensione imposta Inverter FV Alimentazione Riferimento corrente Tensione misurata MPPT CONTROLLO Riferimento tensione Caratteristica V-I

6. CONVERTITORE CC-CC ABBASSATORE (Bùck) tON S chiuso; tOFF S aperto; Ts=tON+tOFF

7. DIMENSIONAMENTO COMPONENTI BùCK Massimo ripple di corrente ammissibile Massimo ripple di tensione ammissibile

8. SIMULAZIONI BùCK (I) Equazioni caratteristiche del circuito: Resistenza parassita del condensatore (trascurata) Resistenza di perdita dell’induttanza

9. SIMULAZIONI BùCK (II) Ambiente Simulink fc=10kHz

10. SIMULAZIONI BùCK (III) Andamento della corrente di uscita del simulatore

11. SIMULAZIONI BùCK (IV) Ripple della corrente di uscita del simulatore di campo fotovoltaico

12. CONSIDERAZIONI PRATICHE Valori di induttanza proibitivi. Accorgimenti possibili: • Aumentando il valore di C. • Considerando l’intervento di Cinv. VALORI FINALI:

13. ANALISI DEL SISTEMA (I) - I ΔV ΔIref + + PI Vin - V ΔImis Ingresso considerato come un disturbo

14. ANALISI DEL SISTEMA (II) Funzione di trasferimento semplificata e valida solo se: Sistema PWM Condensatore del filtro di uscita Introduce un polo di pulsazione Variazioni lente della tensione di uscita

15. PROGETTO REGOLATORE PI (SISOTOOL) (I) Inserimento funzioni di trasferimento Architettura del sistema Importazione dei dati

16. PROGETTO REGOLATORE PI (SISOTOOL) (II) Regolando la posizione dello zero ed il guadagno Ki si potranno variare le diverse dinamiche del sistema regolato VALORI FINALI:

17. PROGETTO REGOLATORE PI (Risposta al gradino) tr≈0.4ms BW ≈ 1kHz

18. PROGETTO REGOLATORE PI (Risposta al disturbo) Ampiezza fortemente attenuata! Ampiezza azzerata

19. INVERTER FOTOVOLTAICO (I) Controllo inverter SISTEMA MPPT

20. INVERTER FOTOVOLTAICO (II) TRASFORMATA DI CLARKE α a β c b 2 anelli di corrente 1 anello di tensione

21. ANELLO DI CONTROLLO DI CORRENTE

22. ANELLO DI CONTROLLO DI TENSIONE

23. SIMULAZIONI (I) Andamento della corrente di uscita del simulatore di campo fotovoltaico.

24. SIMULAZIONI (II) Ripple della corrente di uscita del simulatore di campo fotovoltaico.

25. SIMULAZIONI (III) Andamento della tensione ai capi dello stadio di ingresso dell’inverter.

26. CONCLUSIONI • Hardware semplice; • Le simulazioni corrispondono con i risultati attesi; MA • Simulatore di campi fotovoltaici per potenze fino ai 20kW; • Progetto simulato: manca la realizzazione pratica; (Prevista in futuro presso l’Università degli Studi di Trieste)

27. GRAZIE PER L’ATTENZIONE