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Como analisar curvas I-V

Energia solar

Para analisar curvas I-V em sistemas fotovoltaicos, use um traçador de curva I-V para comparar as curvas medidas com as curvas-padrão ou previstas, considerando influências ambientais como sombreamento ou temperatura.

O "Fluxograma de solução de problemas de conjuntos fotovoltaicos" é um guia abrangente desenvolvido com base em ampla experiência de campo, revisões da literatura sobre confiabilidade de módulos fotovoltaicos e contribuições de especialistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) dos EUA. Os traçadores de curva I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, oferecem informações detalhadas para identificar problemas de desempenho de hardware em sistemas fotovoltaicos. No entanto, fatores como sombreamento, sujeira, irradiância, temperatura e técnicas de medição podem complicar as medições de desempenho fotovoltaico.

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Seis tipos de desvios de curva I-V com ponto de potência máxima
Mostramos aqui cada um dos seis tipos de desvios de curva I-V discutidos neste artigo. Os desvios são numerados de acordo com a ordem em que os consideramos no fluxograma.

Como capturar uma curva I-V útil

Primeiro, verifique se o teste apresenta um resultado de curva I-V útil. Se não apresentar, certifique-se de que os cabos de teste estejam conectados corretamente. Se apresentar, pode ser que o circuito fonte não esteja completo. Verifique se um fusível em série está instalado; se estiver, verifique a continuidade dele. Se o fusível em série estiver correto, o problema poderá estar na fiação do circuito da fonte. Antes de testar os módulos com falha, verifique se há interconexões de módulos abertos e procure sinais de danos, como marcas de queimadura.

Em casos raros, os testes apresentam um resultado de curva I-V que exibe quedas verticais estreitas ou picos descendentes. A causa pode ser uma interconexão elétrica intermitente, como um cabo de teste entalado ou uma emenda de topo mal crimpada. Se a conexão intermitente estiver no circuito da fonte fotovoltaica, isole-o e faça os reparos necessários.

Forma normal & desempenho

Nos problemas de desempenho em campo, é necessário um padrão de comparação, muitas vezes com base nos dados da placa de identificação do módulo ou em medições de circuitos vizinhos. Os rastreadores de curva I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, usam software para prever as características de desempenho sob condições de teste padrão, ajustando-se às condições de campo. Um formato normal da curva I-V e um fator de desempenho entre 90% e 100% geralmente indicam o funcionamento correto do circuito ou módulo da fonte fotovoltaica.

Como identificar desvios da curva I-V

Vários tipos de desvios da curva I-V podem ocorrer, cada um com múltiplas causas possíveis. Esses desvios podem incluir degraus ou entalhes na curva, indicativos de incompatibilidade de corrente devido a problemas como sombreamento ou células danificadas.

1. Curva I-V com degraus

Entalhes ou degraus na curva I-V, o primeiro tipo de desvio, estão associados a uma incompatibilidade de corrente no circuito de teste. Os degraus da curva ocorrem quando os diodos de desvio são ativados e passam a corrente pelas células mais fracas ou que recebem menos luz. O número e a largura dos degraus variam de acordo com a densidade e extensão da sombra. Muitas condições causam uma incompatibilidade de corrente, incluindo irregularidades de sujeira, sombra parcial, células ou cadeias de células danificadas ou diodos de desvio em curto.

2. Baixa corrente de curto-circuito

Em uma curva I-V normal, um valor de Isc inferior ao esperado pode ser o resultado de um erro do operador, medição de irradiância inadequada, sombreamento ou sujeira, ou ainda problemas de desempenho do módulo. Como é possível solucionar alguns desses problemas, o fluxograma de solução de problemas aborda esse segundo tipo de desvio logo no começo.

3. Baixa tensão de circuito aberto

O terceiro tipo de desvio no fluxograma de solução de problemas é Voc baixa. Uma medição incorreta da temperatura da célula provavelmente causa a baixa Voc. Além disso, a sombra pode parecer reduzir a Voc sob certas circunstâncias de teste. Também é possível que haja problemas de hardware. No entanto, como a tensão de circuito aberto tem uma das taxas de envelhecimento mais baixas de todos os parâmetros do módulo fotovoltaico, é preciso considerar outras causas antes de concluir que existe uma relação causal entre a degradação da célula e a baixa Voc.

4. Joelho mais arredondado

Um joelho mais arredondado do que o esperado caracteriza o quarto tipo de desvio da curva I-V. Muitas vezes é difícil dizer se uma região mais arredondada do joelho é um comprometimento distinto da curva I-V ou se é uma ilusão causada por mudanças na inclinação da curva. O arredondamento do joelho por si só é, provavelmente, uma manifestação do processo de envelhecimento. Será preciso testar novamente e monitorar o circuito ao longo do tempo para identificar e acompanhar tendências.

5. Relação de baixa tensão

Uma inclinação menor do que a esperada na perna vertical da curva I-V distingue o quinto desvio da curva I-V. É possível detectar essa condição comparando visualmente as curvas medidas e previstas ou os valores da relação de tensão em toda a população de medições de cadeias, com o pré-requisito de que as curvas estejam livres de etapas de efeitos de incompatibilidade. Para calcular a relação de tensão: VMP ÷ VOC. A relação de tensão é uma excelente métrica para identificar uma cadeia com inclinação atípica na perna vertical da curva I-V.

6. Relação de baixa corrente

Uma inclinação maior do que a esperada na perna horizontal da curva I-V distingue o sexto e último desvio da curva I-V. É possível detectar essa condição comparando visualmente as curvas medidas e previstas ou os valores da relação de corrente em toda a população de medições de cadeias, desde que as curvas estejam livres de etapas de efeitos de incompatibilidade. Para calcular a relação de corrente: IMP ÷ ISC   A relação de corrente é uma excelente métrica para identificar uma cadeia com inclinações atípicas na perna horizontal de sua curva I-V. Antes de procurar problemas de hardware, descarte erros de medição de sombra, sujeira e irradiância.

Uso de traçadores de curva I-V na solução de problemas

Os traçadores de curva I-V, como o Fluke Solmetric PVA-1500, desempenham um papel crucial na solução de problemas de sistemas fotovoltaicos. Eles não apenas fornecem dados detalhados para identificar problemas, mas também auxiliam na documentação e no monitoramento do desempenho do sistema ao longo do tempo.

A solução eficaz dos problemas de sistemas fotovoltaicos requer uma compreensão abrangente dos fatores ambientais e de hardware. A utilização de ferramentas avançadas como o Fluke Solmetric PVA-1500 e o seguimento de metodologias estruturadas podem aumentar significativamente a exatidão e a eficiência do diagnóstico e da solução de problemas de desempenho dos sistemas fotovoltaicos.

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