00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CECA - CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CECA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18392
Tipo: Dissertação
Título: Análise de técnicas de controle para produção de hidrogênio verde com energia fotovoltaica
Autor(es): Silva, Luciano Marcelo Lucena da
Primeiro Orientador: Tavares Neto, Júlio Inácio Holanda
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Souza, Leonardo Faustino Lacerda de
Resumo: A dissertação tem como finalidade desenvolver e implementar um sistema de controle PID aplicado a um conversor CC‐CC do tipo Buck, destinado ao fornecimento estável de energia elétrica em corrente contínua para uma célula eletrolítica alimentada por módulos fotovoltaicos, garantindo a produção contínua de hidrogênio verde mesmo diante das variações inerentes à geração fotovoltaica. O percurso metodológico inclui a modelagem do arranjo fotovoltaico e do conversor, bem como a representação simplificada da célula eletrolítica por meio de um modelo elétrico equivalente, inseridos no ambiente Simulink do MATLAB R2026a, no qual são implementados diferentes controladores PID clássicos e suas variações, avaliados quanto ao desempenho transitório, à robustez e à rejeição de distúrbios. Para cada controlador, obtêm-se parâmetros de sintonia, curvas de reação a degrau e métricas de desempenho, como tempo de acomodação, o sobressinal, o erro em regime permanente e a sensibilidade a perturbações. Os resultados demonstram que controladores simples, como P e I, apresentam limitações significativas, seja pela incapacidade de eliminar o erro estacionário, seja pela lentidão excessiva da resposta. Controladores compostos, como PI e PID, exibem desempenho superior, mas ainda são sensíveis a variações abruptas na entrada. As configurações avançadas, especialmente o controlador I‐PDF, mostram-se mais eficazes na estabilização da tensão e da corrente fornecidas à célula eletrolítica, nas condições simuladas, apresentando melhor desempenho diante dos distúrbios, maior rejeição às variações de irradiância e maior robustez diante das não linearidades do processo. As simulações finais confirmam que o controlador I‐PDF proporciona o melhor compromisso entre desempenho dinâmico, apresentando um tempo de acomodação de 3 ms e robustez ideal, apresentando valor igual a 1, garantindo estabilidade mesmo em cenários de sombreamento parcial ou de flutuações rápidas da geração fotovoltaica. Conclui-se que a aplicação de técnicas de controle avançado em conversores CC‐CC é essencial para viabilizar sistemas de produção de hidrogênio verde alimentados diretamente pela energia solar, assegurando operação eficiente, segura e contínua, além de abrir caminho para futuras otimizações e implementações em sistemas reais.
Abstract: This dissertation aims to develop and implement a PID control system for a Buck DC-DC converter, designed to provide a stable direct current (DC) power supply to an electrolytic cell powered by photovoltaic modules, thereby ensuring the continuous production of green hydrogen despite inherent variations in photovoltaic generation. The methodological approach encompasses the modeling of the photovoltaic array and the converter, as well as the simplified representation of the electrolytic cell through an equivalent electrical model. These are integrated within the MATLAB R2026a Simulink environment, where various classical PID controllers and their variations are implemented and evaluated in terms of transient performance, robustness, and disturbance rejection. For each controller, tuning parameters, step response curves, and performance metrics, such as settling time, overshoot, steady-state error, and sensitivity to perturbations, are obtained. The results demonstrate that simple controllers, such as P and I, present significant limitations, either due to their inability to eliminate steadystate error or their excessively slow response. Compound controllers, such as PI and PID, exhibit superior performance but remain sensitive to abrupt input variations. Advanced configurations, particularly the I-PDF controller, prove to be more effective in stabilizing the voltage and current supplied to the electrolytic cell under simulated conditions, demonstrating improved performance against disturbances, greater rejection of irradiance variations, and higher robustness to process nonlinearities. The final simulations confirm that the I-PDF controller provides the best compromise between dynamic performance, achieving a settling time of 3 ms, and ideal robustness, presenting a value equal to 1, guaranteeing stability even in scenarios of partial shading or rapid fluctuations in photovoltaic generation. In conclusion, the application of advanced control techniques in DC-DC converters is essential to make green hydrogen production systems directly powered by solar energy viable, ensuring efficient, safe, and continuous operation, as well as paving the way for future optimizations and real-world system implementations.
Palavras-chave: hidrogênio verde
energia fotovoltaica
conversor Buck
controle PID
eletrólise da água
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Memorial Acadêmico
Citação: SILVA, Luciano Marcelo Lucena da. Análise de técnicas de controle para produção de hidrogênio verde com energia fotovoltaica. 2026. 113f. Dissertação (Mestrado em Energias Renováveis) - Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis, Campus de Engenharias e Ciências Agrárias, Universidade Federal de Alagoas, Rio Largo, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18392
Data do documento: 14-jul-2026
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CECA

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Análise de técnicas de controle para produção de hidrogênio verde com energia fotovoltaica.pdf7.43 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.