Ferramentas Computacionais Aplicadas ao Ensino de Sistemas Fotovoltaicos

Abstract

Resumo -Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas computacionais para o auxílio no ensino de temas relacionados às energias renováveis, envolvendo sistemas fotovoltaicos (FV). O comportamento estático e dinâmico do arranjo FV, suas funcionalidades e interações com as principais topologias de conversores de potência são abordadas e consideradas nas ferramentas propostas. As principais curvas características do arranjo FV, como corrente e potência por tensão (IxV e PxV) estão presentes e podem ser modificadas de forma dinâmica e interativa, auxiliando ambos, professores e estudantes no processo de ensino e aprendizagem. Adicionalmente, as ferramentas apresentam o funcionamento dinâmico dos sistemas FVs no seguimento da máxima potência extraível, a fim de permitir, de forma fácil e rápida, o completo estudo e análise de um sistema FV real. A partir de resultados experimentais e de simulação, os resultados provenientes da ferramenta proposta são comparados e confrontados, validando sua aplicabilidade. Finalmente, o conjunto de ferramentas educacionais para o ensino de sistemas FVs pode ser empregado tanto em sala de aula teórica, quanto em atividades práticas, auxiliando no aprendizado de sistemas FV. Palavras-Chave -Algoritmos de MPPT, Eletrônica de Potência, Ferramentas de Simulação, Ferramentas Educacionais, Sistemas Fotovoltaicos. 1Abstract -This paper presents a set of computational simulation tools to aid the teaching of topics related to renewable energies, involving photovoltaic (PV) systems. The static and dynamic behavior of the PV array, its functionality, and interactions with the main power converters topologies are covered and taken into account. The main PV array characteristic curves, such as current and power versus voltage (IxV and PxV) are included, which can be dynamically and interactively modified, helping both lecturers and apprentices in the teaching and learning processes. In addition, these tools show the PV systems dynamic operation for tracking the maximum available power in order to allow easy and 1 Artigo submetido em 28/02/2018. Primeira revisão em 06/04/2018. Aceito para publicação em 28/06/2018 por recomendação do Editor Marcello Mezaroba. http://dx.fastest learning and analysis of the entire system. Considering Matlab/Simulink and experimental results, the results from the proposed tools are compared and confronted, validating its operational feasibility. Finally, the set of educational tools support the teaching of PV systems in both theoretical and experimental activities for learning improvement.