Corrente reversa em arranjos fotovoltaicos

Abstract

Com o crescimento da geração fotovoltaica, a segurança e a confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR) tornam-se essenciais. Um dos desafios é o fenômeno da corrente reversa em arranjos fotovoltaicos com múltiplas séries fotovoltaicas (strings) em paralelo. Diferenças de tensão significativas entre as séries fotovoltaicas conectadas em paralelo, que resultam em corrente reversa, são provocadas por curto-circuito em um módulo fotovoltaico da série, falhas internas nas células dos módulos, problemas de aterramento ou erros durante a instalação do sistema fotovoltaico. Esta condição pode levar ao superaquecimento dos módulos fotovoltaicos, risco de incêndio e perdas de geração. Estudos da literatura, como os de Vargas et al. (2015) e Shin et al. (2019), analisam a ocorrência da corrente reversa sob diferentes perspectivas, incluindo descasamentos elétricos, falhas de dispositivos de proteção e condições não uniformes de operação. Entretanto, observa-se uma lacuna quanto à quantificação sistemática da corrente reversa em função simultânea do número de módulos em curto-circuito em uma série fotovoltaica e do número de séries conectadas em paralelo, com foco no dimensionamento de dispositivos de proteção. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo quantificar a magnitude da corrente reversa em arranjos fotovoltaicos submetidos a cenários de falha por meio de simulação computacional. O estudo foi desenvolvido no ambiente MATLAB/Simulink, utilizando o bloco clássico PV Array, baseado no modelo de diodo único. Foram modeladas séries fotovoltaicas e arranjos com múltiplas séries em paralelo, permitindo a análise do comportamento elétrico do sistema em operação normal e sob falhas por curto-circuito de módulos. Os resultados indicam que a corrente reversa aumenta com o número de séries fotovoltaicas em paralelo e com a quantidade de módulos em curto-circuito em uma mesma série, podendo atingir valores superiores aos limites admissíveis para módulos e dispositivos de proteção. Conclui-se que a simulação computacional é uma ferramenta eficaz para a análise desse fenômeno, fornecendo subsídios técnicos para o dimensionamento adequado dos dispositivos de proteção, em conformidade com a ABNT NBR 16690.