Aprimoramento da modelagem de módulos fotovoltaicos em ambiente MATLAB/Simulink

Abstract

Este trabalho investiga as limitações e desafios na modelagem de sistemas fotovoltaicos utilizando o bloco PV Array do MATLAB/Simulink, que é uma ferramenta nativa de simulação muito utilizada em diversas aplicações. O bloco PV Array, embora amplamente utilizado, apresenta limitações significativas, como a necessidade de parâmetros precisos e dificuldades na representação dinâmica das condições operacionais dos módulos fotovoltaicos, o que compromete a precisão das simulações. Este estudo analisa a variabilidade da irradiância e da temperatura ambiente, propondo metodologias para extração e tratamento das curvas I-V. Além disso, são avaliadas alternativas ao uso do bloco PV Array, como os Modelos Globais Não Lineares (MGNL), que ajustam seus parâmetros de acordo com as variações ambientais. Experimentos foram conduzidos utilizando uma bancada experimental para a extração de curvas I-V, com tratamento e análise dos dados obtidos para validar a metodologia proposta. A comparação entre os resultados da ferramenta nativa PV Array e da ferramenta desenvolvida baseada no MGNL mostrou que o MGNL oferece maior precisão na representação dos sistemas fotovoltaicos sob diferentes condições operacionais. Um problema do bloco PV Array é a confiabilidade dos parâmetros utilizados, assim, os resultados indicam que metodologias alternativas como o uso do MGNL para obter os parâmetros iniciais do bloco podem melhorar significativamente a precisão do modelo. Dessa forma, diversas aplicações podem ser impactadas pelo uso de ferramentas mais precisas de modelagem de módulos FV, tais como previsão de geração de energia FV, técnicas de detecção de degradação em potência, projeto otimizado de conversores e avaliação de técnicas de rastreamento de ponto de máxima potência (MPP).