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MANUAL EMULADOR DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS Este manual visa esclarecer e facilitar o entendimento do programa construído no labview para emular painéis fotovoltaicos. 1. Introdução 2. Comunicação serial A comunicação com a fonte será feita por uma porta serial RS-232 isolada. Ao energizar o equipamento, o usuário deverá aguardar que a interface apresente a tela de execução (aproximadamente 15 segundos após a energização) antes de enviar qualquer comando pela porta serial. Esse tempo é necessário para a sua completa inicialização. Toda comunicação entre o computador e o equipamento é feita no modo mestre-escravo, através de requisições. O equipamento trabalha no modo escravo, aguardando que sejam enviadas requisições, compostas de pacotes de 5 bytes de dados. Ao receber o 1º byte o equipamento ficará aguardando o recebimento dos próximos 4 bytes para, somente após o recebimento do 5º byte, processar a requisição solicitada. Em caso de perda da comunicação durante o envio dos 5 bytes o equipamento ficará aguardando os bytes restantes. O programador da interface de comunicação hospedada no computador deverá criar uma rotina capaz de continuar o processo de comunicação após a perda do sincronismo, ou seja, deverá limpar o buffer de recebimento serial da fonte, composto por 5 bytes, antes de efetuar nova requisição. Esta situação é caracterizada pelo repetitivo recebimento de “Erro de Checksum” na resposta aos comandos. 3. DAQ A comunicação entre a fonte e o computador, bem como a leitura das tensões para o controle da fonte pelo emulador são feitas por uma placa DAQ modelo USB-6009 do fabricante National Instruments. 4. Diagrama elétrico O código do emulador é responsável por controlar a fonte trifásica CA programável de acordo com as curvas dos painéis que foram inseridas. Os transformadores utilizados tem uma potencia de 1000VA. O primário 127V é ligado na saída da fonte e o secundário 220V é ligado na entrada dos retificadores. Na saída são usados três retificadores isolados. A retificação é feita por quatro diodos P1000M ligados em ponte para uma retificação de onda completa para cada fase. Para diminuir as ondulações de tensão e fornecer uma saída em corrente são utilizados capacitores Cem de 235µF e indutores Lem de 230mH para cada fase. Um resistor Rem é usado para limitar a corrente que é entregue à carga, nesse caso o conversor. O valor da corrente é obtido pela diferença de potencial entre a tensão do retificador do emulador e a tensão de entrada do conversor. O diagrama elétrico do emulador é mostrado na Figura 1. Figura 1: Diagrama elétrico do emulador. 5. Código O programa em questão é um emulador de painéis fotovoltaicos. Ele controla uma fonte de tensão CA trifásica a uma curva “VxI” especificada pelo usuário e salvar os pontos. Este programa está configurado para operar uma fonte do modelo FCATHQ 600-38-50 PFC e necessita de um dispositivo de dados para obter os valores de tensão e corrente. 3.1. Controle da fonte LIGA: Envia um comando serial para ligar ou desligar a fonte Estrutura de seleção para o acionamento da fonte. O comando inicial é dado pelo botão Ligar da interface, se estiver ligado, à estrutura TRUE é selecionada e acende um led verde na interface. Na estrutura TRUE como mostrado na Figura 1, é enviado o frame 0 – 202 – 0 – 0 – 202 que é responsável por iniciar a rampa de aceleração da fonte. Figura 2: Comando para ligar a fonte. Se a estrutura FALSE for acionada (botão desligado) o led verde da interface se apaga. Na estrutura FALSE mostrada na Figura 2 é enviado o frame 0 – 203 – 0 – 0 – 203 que é responsável por desligar a fonte. Figura 3: Comando para desligar a fonte. Comando para leitura de tensão na fonte Envia o frame 0 – 211 – 0 – 0 – 211 que faz com que sejam lidos todos o valore setados. Figura 4: Leitura de tensão na fonte. 3.2. Modo de operação O comando é dado pelo botão automático: Quando o modo manual estiver selecionado na interface será mostrado Iniciar (clique nele para iniciar o modo automático), o led verde se apaga. Será selecionada a estrutura FALSE mostrada na Figura 4 que escreve o valor de tensão definido pelo usuário. Para definir o valor de tensão, basta selecionar um valor no campo Tensão da interface. Esse valor é multiplicado por um ganho, transformado em um numero de 16 bits, depois é separado o dado mais significativo (MSB) DH e o menos significativo (LSB) DL. Posteriormente é enviado o frame 0 – 205 – DH – DL – CS, sendo que CS é o checksum, a soma dos bits anteriores. Figura 5: Modo manual. Quando estiver acionado, Figura 5, o modo automático será selecionado, na interface um led verde vai acender e o botão mostrará Parar (clique nele caso queria mudar para o comando manual). Nesse caso será selecionada a estrutura TRUE recebe o valor de tensão, compara se é menor que 130V (máximo admissível), se for menor mostra o valor na aba Tensão da interface e escreve esse valor na saída da fonte, se for maior escreve 0 na saída. Para escrever o valor de tensão na saída é feito o mesmo procedimento para o modo manual. Figura 6: Modo automático. 3.3. SALVAR Caso a opção SALVAR esteja acionada, acenderá um led verde e o botão mostrará parar (clique nele caso queira parar de salvar), os dados são salvos em um arquivo “.txt”. Após é inserido o nome das colunas correspondentes a cada sinal. O endereço aonde serão salvos os pontos deve ser um arquivo “.txt” especificado em “Diretório”. Os dados gravados serão de tempo, curva especificada, tensão, corrente e potencia. Figura 7: Estrutura responsável por salvar as medidas. 3.4. CORRENTE DE REFERÊNCIA Compara se o valor de tensão lido pela DAQ com os pontos fornecidos pelo usuário, obtendo o mais próximo. Dessa forma é possível encontrar a Corrente de Referência para este ponto de tensão. Figura 8: Estabelece a corrente de referência. Para adicionar as curvas dos painéis é necessário adiciona os pontos de tensão no “Diretório V” e os pontos de corrente no “Diretório I”. Cada curva deve estar um uma linha diferente. Os arquivos com os pontos devem estar no formato “.lvm”. Os valores de tensão de cada painel são multiplicados pela quantidade de painéis ligados em série que deve ser especificada no campo “Painéis”. Figura 9: Curvas dos painéis. 3.5. CURVAS Depois de adicionadas, as curvas podem ser selecionadas no campo “Curva”. O programa foi desenvolvido para suportar até dez curvas, mas esse número pode ser aumentado conforme for necessário. Figura 10: Seleção das curvas. 3.6. DAQ São obtidas as medidas de tensão e corrente do conversor pela DAQ, os sinais passam por um filtro passa baixas e são multiplicados pelos respectivos ganhos de tensão e corrente do condicionador de sinais utilizado como é mostrado na Figura 10. Os valores de tensão e corrente medidos são mostrados nos campos “V Conversor” e “Corrente”. Figura 11: Aquisição de dados. 3.7. GERAÇÃO DOS GRÁFICOS Esta estrutura é responsável por pegar o valor individual de corrente de cada curva e multiplicar pelo valor de tensão para se obter o valor de potência. A Figura 11 mostra as 10 curvas indexadas de 0 a 9 e o cálculo da potencia de cada curva. Figura 12: valores de potencia. A Figura 12 mostra os valores de corrente de cada curva indexados para que possam ser usados na geração do gráfico de IxV. Figura 13: Valores de corrente. A Figura 13 mostra os valores de tensão indexados para a geração das curvas. Eles são multiplicados pela quantidade de painéis ligados em série definidos pelo usuário em “Painéis”. Figura 14: Valores de Tensão. Os blocos da Figura 14 são responsáveis pelos dois gráficos que mostram na interface de corrente e potência por tensão. Figura 15: Geração dos gráficos. CONTROLE A corrente lida pela DAQ é comparada com a corrente de referência. A corrente de referência é estabelecida de acordo com o ponto de tensão, é mostrada na interface como Corrente Ref. Os ganhos foram obtidos de modo empírico visando bom funcionamento. Figura 16: Controle Lem Fonte trifásica CA Programável Rs Ss Ts Ns Tr2 Tr3 Tr1 Lem Rem Rem Lem Rem Cem Cem Cem ICC1 VCC1