Microinversor buck-boost estágio único com terra comum: análise, implementação tand-alone e estudo de otimização meta-heurística de controle PI-MR para conexão com a rede

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dc.contributor.advisorSilva, Newton da
dc.contributor.authorStorck, Lucas Casagrande
dc.contributor.bancaGranziera Junior, Francisco
dc.contributor.bancaSampaio, Leonardo Poltronieri
dc.coverage.extent113 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-11-05T16:27:55Z
dc.date.available2026-11-05T16:27:55Z
dc.date.issued2026-09-04
dc.description.abstractCom a crescente demanda global por energia elétrica e a constante redução no custo dos módulos fotovoltaicos, a Geração Distribuída em residências e pequenos comércios tem se expandido rapidamente. Nesse cenário, os microinversores ganharam popularidade devido à sua simplicidade de instalação, baixo custo inicial e facilidade da expansão. Ao estudar diversas topologias de microinversores, destaca-se uma topologia com ganho buck-boost que, por incorporar um estágio de entrada indutivo semelhante ao conversor boost, assegura baixa ondulação na corrente drenada do módulo fotovoltaico, operando em estágio único, sem transformador e com aterramento comum. No entanto, foram identificadas lacunas nas metodologias e técnicas de controle utilizadas nos trabalhos revisados que tratam deste conversor. Além disso, a qualidade da corrente injetada na rede por esses inversores é comprometida quando operam em redes elétrica com distorção harmônica. Dessa forma, este trabalho revisa os principais trabalhos dessa topologia de microinversor e obtêm resultados de simulação em malha aberta e conectado à rede elétrica através de um controlador Proporcional Integral-Ressonante (PI-R), que validam o funcionamento e o comportamento da topologia. Resultados experimentais em malha aberta e em malha fechada operando no modo stand-alone também são obtidos através de um protótipo, que são corroborados com os resultados de simulação obtidos. Também é realizado um estudo teórico que considera a conexão dessa topologia em uma rede elétrica distorcida e a utilização de um controlador Proporcional-Integral-Multirressonante (PIMR), onde os ganhos desse controlador são otimizados através de quatro algoritmos de meta-heurística, devido à sua complexidade de sintonia. Como resultado, a metodologia de otimização proposta mostrou-se uma abordagem eficaz para o ajuste do controlador, fornecendo um procedimento sistemático para determinar os ganhos do controlador e alcançando desempenho satisfatório na mitigação de harmônicos sob condições de rede distorcida
dc.description.abstractother1With the growing global demand for electrical energy and the continuous cost reduction of photovoltaic modules, Distributed Generation in residential and commercial applications has expanded rapidly. In this scenario, microinverters have gained popularity due to their installation simplicity, low initial cost, and ease of expansion. Among various microinverter topologies, an architecture featuring buck-boost gain stands out; because it incorporates an inductive input stage similar to a boost converter, it ensures low ripple in the current drawn from the photovoltaic module, while operating in a single stage, without a transformer, and with a common ground. However, gaps were identified in the control methodologies and techniques reported in the literature dealing with this converter. Furthermore, the quality of the current injected into the grid by such inverters is compromised when operating under harmonic-distorted grid conditions. Therefore, this work reviews the main literature on this microinverter topology and presents openloop and grid-connected simulation results using a Proportional-Integral-Resonant (PI-R) controller, validating the operation and behavior of the topology. Experimental results in open-loop and closed-loop standalone operation obtained from a prototype are also presented, demonstrating good agreement with the simulation results. Furthermore, a theoretical study is conducted considering the grid connection of this topology under a distorted electrical grid using a Proportional-Integral-Multiresonant (PI-MR) controller, whose gains are optimized via four metaheuristic algorithms due to tuning complexity. As a result, the proposed optimization methodology proved to be an effective approach for controller tuning, providing a systematic procedure to determine the controller gains and achieving satisfactory harmonic mitigation performance under distorted grid conditions
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/20055
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Engenharia Elétrica
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectEnergias Renováveis
dc.subjectQualidade de Energia
dc.subjectEletrônica de Potência
dc.subjectAlgoritmos de meta-heurística
dc.subjectMicroinversor
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Elétrica
dc.subject.keywordsRenewable Energy
dc.subject.keywordsPower Quality
dc.subject.keywordsPower Electronics
dc.subject.keywordsMetaheuristic Algorithms
dc.subject.keywordsMicroinverter
dc.titleMicroinversor buck-boost estágio único com terra comum: análise, implementação tand-alone e estudo de otimização meta-heurística de controle PI-MR para conexão com a rede
dc.title.alternativeSingle-stage common-ground buck-boost microin- verter: analysis, standalone implementation, and meta-heuristic optimiza- tion study of PI-MR control for grid connection
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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02 - Mestrado - Engenharia Elétrica