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Alcântara, Sara Maria Freitas de (2010)
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Languages: Portuguese
Types: Master thesis
Subjects: Energia solar, Painel fotovoltaico, Conversor DC/DC booster, Fonte chaveada, Solar energy, Photovoltaic panel, Booster DC-DC converter, Switching power supply (SMPS), :ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA [CNPQ]
Painéis solares de baixa tensão aumentam a confiabilidade dos painéis solares, devido à redução das associações em série nas configurações das células fotovoltaicas. A geração em baixa tensão requer dispositivos conversores DC/DC de alto rendimento, que possibilitem elevar e regular a tensão de saída. O presente estudo analisa o desempenho de um painel fotovoltaico da Solarex, modelo MSX 77, configurado para gerar uma tensão em aberto de 10,5 V, tensão com carga de 8,5 V, com uma corrente de curto-circuito de 9,0 A, e uma potência de 77 Watts. O painel solar foi montado na configuração de sistema fotovoltaico isolado, com e sem armazenamento de energia tendo como elemento de interface um conversor DC-DC, topologia Booster. O conversor foi projetado e confeccionado com circuitos integrados de tecnologia Surface Mounted Devices (SMD), para regular tensão de saída em 14,2V, com rendimento de 87 % , disponibilizando a carga uma potência máxima de 20,88W. O sistema foi instalado e instrumentado para medição e aquisição dos seguintes dados: luminosidades, radiações médias globais (dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)), temperaturas do painel solar, temperatura ambiente, tensões de saída do painel solar, tensão de saída do conversor DC-DC, correntes de saída do painel, do conversor, da carga e da bateria. O conjunto fotovoltaico foi inicialmente ensaiado em laboratório (simulando seu funcionamento em condições ideais de operação) e, em seguida, submetido a testes em condições reais de campo. O ângulo da inclinação do painel foi fixado em 5,5º, compatível com a latitude da cidade de Natal. Fatores como condições climáticas (variações simultâneas de altas temperaturas e radiações solares), valores da resistência de carga, baixo limite da máxima potência solicitada pela carga (20,88W) foram fatores predominantes para que painel não operasse com níveis de eficiência energética maiores que 5 á 6 %. O rendimento médio do conversor projetado nos ensaios de campo alcançou 95 % Low voltage solar panels increase the reliability of solar panels due to reduction of in series associations the configurations of photovoltaic cells. The low voltage generation requires DCDC converters devices with high efficiency, enabling raise and regulate the output voltage. This study analyzes the performance of a photovoltaic panel of Solarex, MSX model 77, configured to generate an open circuit voltage of 10.5 V, with load voltage of 8.5 V, with short circuit current of 9 A and a power of 77 W. The solar panel was assembled in the isolated photovoltaic system configuration, with and without energy storage as an interface with a DCDC converter, Booster topology. The converter was designed and fabricated using SMD (Surface Mounted Devices) technology IC (integrated circuit) that regulates its output voltage at 14.2 V, with an efficiency of 87% and providing the load a maximum power of 20.88 W. The system was installed and instrumented for measurement and acquisition of the following data: luminosities, average global radiation (data of INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), solar panel and environment temperatures, solar panel and DC-DC converter output voltages, panel, inverter, and battery charge output currents. The photovoltaic system was initially tested in the laboratory (simulating its functioning in ideal conditions of operation) and then subjected to testing in real field conditions. The panel inclination angle was set at 5.5°, consistent with the latitude of Natal city. Factors such as climatic conditions (simultaneous variations of temperature, solar luminosities and ra diation on the panel), values of load resistance, lower limit of the maximum power required by the load (20.88 W) were predominant factors that panel does not operate with energy efficiency levels greater than 5 to 6%. The average converter efficiency designed in the field test reached 95%
  • No references.
  • No related research data.
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