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

CAMPO FOTOVOLTAICO

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

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

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

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

DIMENSIONAMENTO COMPONENTI BùCK Massimo ripple di corrente ammissibile Evidenziare subito il fatto che 30mH è un valore molto elevato!!! Massimo ripple di tensione ammissibile

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

SIMULAZIONI BùCK (II) Ambiente Simulink fc=10kHz Spiegare in velocità il blocco relativo alla modulazione PWM. fc=10kHz

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

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

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

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

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

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

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:

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

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

INVERTER FOTOVOLTAICO (I) Di inverter FV ne esistono una marea.. Siccome per il mio scopo serviva solo per testare il simulatore di campo FV, ho introdotto lo schema circuitale più semplice di inverter. Controllo inverter SISTEMA MPPT

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

ANELLO DI CONTROLLO DI CORRENTE

ANELLO DI CONTROLLO DI TENSIONE

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

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

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

Ripple e discostamento della tensione d’ingresso dell’inverter FV. SIMULAZIONI (IV) Ripple e discostamento della tensione d’ingresso dell’inverter FV.

Risposta del regolatore di tensione del sistema MPPT SIMULAZIONI (VI) Risposta del regolatore di tensione del sistema MPPT

(Prevista in futuro presso l’Università degli Studi di Trieste) 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)

GRAZIE PER L’ATTENZIONE