Conversores c.c./c.c de alto ganho com chave única para sistemas fotovoltaicos

Abstract

O crescente interesse por sistemas de geração distribuída, em especial, os formados por fontes de energia renováveis, fomenta os estudos de conversores c.c./c.c. com alto ganho de tensão. Em aplicações fotovoltaicas com microinversores e otimizadores de potência conectados em paralelo, se faz necessário elevar a tensão para conectar o módulo a rede. Sendo assim, esta tese propõe uma família de conversores c.c./c.c. de alto ganho com única chave semicondutora. A variação das topologias é obtida com a modificação nas posições dos capacitores e o alto ganho é atingido através do acoplamento magnético. Os circuitos grampeadores reduzem os esforços de tensão na chave, possibilitando o uso de MOSFET com baixa resistência interna. Desta forma, as perdas por condução são minimizadas. Além disso, os diodos operam com comutação sob zero de corrente, eliminando as perdas por recuperação reversa. O princípio de funcionamento dos conversores, as etapas de operação, as principais formas de onda e os esforços nos componentes são analisados para o modo de condução contínua. Após análise comparativa com topologias similares encontradas na literatura recente, observou-se que os conversores porpostos possuem esforços de tensão reduzidos nos semicondutores e alto ganho para ciclo de trabalho intermediário e baixa relação de transformação. Um protótipo de potência nominal de 140 W foi desenvolvido para avaliar o desempenho das topologias propostas. A eficiência a carga plena é de 91, 84 % e a eficiência máxima 93, 77 % foi atingida com 51,27 W.