Modelagem e simulação de um conversor CC-CC Zeta modificado com controle MPPT para aplicações em sistemas fotovoltaicos

Abstract

O trabalho aborda o desenvolvimento e avaliação de um conversor CC-CC Zeta modificado com célula elevadora Up2, destinado a sistemas fotovoltaicos. A problemática central está na necessidade de elevar a tensão de painéis de baixa tensão para níveis adequados a barramentos CC, mantendo boa eficiência mesmo sob variações de irradiância. A justificativa decorre do crescimento da geração solar e da demanda por conversores de maior ganho estático e melhor desempenho dinâmico. Assim, o objetivo geral do estudo é projetar, modelar e simular o conversor proposto, analisando seu comportamento em condições ideais e em cenários com e sem MPPT (Maximum Power Point Tracking). A metodologia consistiu em: modelagem matemática da topologia; dimensionamento de indutores, capacitores e semicondutores; implementação do modelo no software de simulação; modelagem detalhada do arranjo fotovoltaico; aplicação da técnica de rastreamento de máxima potência baseada no algoritmo Perturba e Observa (P&O); e realização de três cenários de simulação: fonte CC ideal alimentando o conversor, arranjo fotovoltaico alimentando o conversor sem MPPT e com MPPT. Os principais resultados demonstram que o conversor opera conforme o modelo teórico, apresentando erros inferiores a 3% no cenário ideal. Sem MPPT, verificou-se queda significativa de desempenho: para irradiância de 500 W/m², o conversor processou apenas 308,13 W, longe do ponto de máxima potência (553,34 W). Com o MPPT ativado, o sistema passou a extrair praticamente toda a potência disponível, alcançando 550,91 W no mesmo nível de irradiância. Os resultados comprovam a eficiência da topologia modificada e evidenciam a importância do controle MPPT para maximizar o aproveitamento energético em sistemas fotovoltaicos.