| DC Field | Value | Language |
| dc.contributor.advisor1 | Silva Junior, Ivo Chaves da | - |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6893941321946438 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1 | Belati, Edmarcio Antonio | - |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5679206511284680 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2 | Gasparin, Fabiano Perin | - |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5631639380223151 | pt_BR |
| dc.contributor.referee3 | Passos Filho, João Alberto | - |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/0004473428354479 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4 | Dias, Bruno Henriques | - |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/0551171976628693 | pt_BR |
| dc.creator | Deotti, Lucas Meirelles Pires | - |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9611480252750244 | pt_BR |
| dc.date.accessioned | 2026-07-07T11:40:52Z | - |
| dc.date.available | 2026-06-05 | - |
| dc.date.available | 2026-07-07T11:40:52Z | - |
| dc.date.issued | 2026-03-16 | - |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20628 | - |
| dc.description.abstract | The single diode model is the leading physical–mathematical framework for representing the
electrical behavior of photovoltaic generators, supporting both performance simulation and component characterization. However, practical application requires adjusting the five parameters of
its characteristic equation. The most consistent approach involves extracting these parameters
from a current–voltage (I–V) curve of the generator under study, ensuring the characteristic equation accurately mirrors the observed behavior. This process presents a challenging optimization
problem, characterized by nonlinearity, transcendence, nonconvexity, numerical sensitivity, and
a strong dependence on the chosen formulation and calculation approach. Through a comprehensive literature review and critical analysis of existing treatments, it was established that a formal
approach to the model—based on the explicit rewriting of the characteristic equation using the
Lambert W function—combined with a formulation incorporating coherent boundary constraints,
constitutes the most appropriate and promising alternative for obtaining high-quality solutions.
This insight led to the proposal of an integrated methodological framework developed along
two complementary lines. The first focuses on efficient computation of the Lambert W function
within the physically relevant domain of the single-diode model, culminating in a self-started
predictor–corrector method capable of delivering solutions with machine-precision accuracy
and low computational cost. The second line focused on an initiative that, to the best of the
author’s knowledge, has no precedent in the literature: the proposal of a deterministic local
search method specifically designed for the direct solution of the problem. Consequently, the tailored exterior-point method (TEPM) was conceived, whose architecture combines mechanisms
specifically designed to address the structural and numerical challenges, such as a modified
logarithmic barrier, inertial regularization, and symmetric matrix scaling. Through case studies
widely reported in the literature, both proposed methods were shown to be highly competitive,
standing out among state-of-the-art alternatives in terms of efficacy and robustness. Moreover, in
a large-scale application involving the solution of more than one million parameter extraction
problems from I–V curves, these performances were further corroborated: the high accuracy
potential of the TEPM was evidenced, while the self-started predictor–corrector method proved
suitable by providing reduced simulation times compatible with the application’s requirements.
In summary, the original contributions of this thesis consist primarily in the proposal of two dedicated methods—the self-started predictor–corrector method and the TEPM—which constitute
concrete tools for the effective, reproducible, and technically grounded solution of the single
diode model parameter extraction problem from an I–V curve, with direct value for both the
scientific community and the photovoltaic industry. | pt_BR |
| dc.description.resumo | O modelo de um diodo constitui a base físico-matemática prevalecente para a representação
do comportamento elétrico de geradores fotovoltaicos, sustentando aplicações de simulação de
desempenho e de caracterização de seus componentes. Seu emprego prático, contudo, requer
o ajuste dos cinco parâmetros de sua equação característica. Em princípio, a forma mais
consistente de realizar essa tarefa é extrair tais parâmetros a partir de uma curva corrente–tensão
(I–V) do gerador em estudo, de modo que a equação característica a reproduza da maneira
mais fidedigna possível. Essa etapa conduz a um problema de otimização desafiador, marcado
por não linearidade, transcendência e não convexidade, além de sensibilidade numérica e forte
dependência das escolhas de formulação e da abordagem de cálculo adotada. A partir de uma
revisão bibliográfica abrangente e de uma análise crítica dos tratamentos existentes, constatou-se
que a abordagem formal do modelo — baseada na reescrita explícita da equação característica
via função W de Lambert — combinada a uma formulação com restrições de canalização
coerentes constitui a alternativa mais adequada e promissora para a obtenção de soluções
de alta qualidade. Esse diagnóstico motivou a proposição de um arcabouço metodológico,
desenvolvido em duas frentes complementares. A primeira dedicou-se ao cálculo da função W de
Lambert no domínio fisicamente relevante ao modelo de um diodo, culminando em um método
preditor–corretor autoiniciado, capaz de retornar soluções com acurácia na ordem da precisão
de máquina e baixo custo computacional. A segunda frente concentrou-se em uma iniciativa, ao
que consta, sem precedentes na literatura: o desenvolvimento de um método determinístico de
busca local, sob medida para a resolução direta do problema. Em consequência, concebeu-se o
“tailored exterior-point method” (TEPM), cuja arquitetura combina distintos mecanismos para
lidar com as dificuldades estruturais e numéricas intrínsecas ao problema, tais como barreira
logarítmica modificada, regularização inercial e escalonamento simétrico de matrizes. Por meio
de estudos de caso difundidos na literatura, verificou-se que ambos os métodos propostos são
competitivos, destacando-se frente às alternativas de estado da arte em termos de eficácia e
robustez. Adicionalmente, em uma aplicação envolvendo a resolução de mais de um milhão
de problemas de extração a partir de curvas I–V, esses desempenhos foram corroborados: o
elevado potencial de acurácia do TEPM foi evidenciado, ao passo que o método preditor–corretor
autoiniciado mostrou-se pertinente ao proporcionar tempos de simulação reduzidos, compatíveis
com as exigências da aplicação. Em síntese, as contribuições originais desta tese consistem
sobretudo na proposição de dois métodos dedicados — o método preditor–corretor autoiniciado
e o TEPM —, os quais constituem instrumentos para a resolução efetiva, reprodutível e bem
fundamentada do problema de extração dos parâmetros do modelo de um diodo a partir de uma
curva I–V, com valor direto para a comunidade científica e para o setor fotovoltaico. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Faculdade de Engenharia | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFJF | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.rights | Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/ | * |
| dc.subject | Geração solar fotovoltaica | pt_BR |
| dc.subject | Modelo de um diodo | pt_BR |
| dc.subject | Estimação de parâmetros | pt_BR |
| dc.subject | Função W de Lambert | pt_BR |
| dc.subject | Método de ponto exterior | pt_BR |
| dc.subject | Solar photovoltaic generation | pt_BR |
| dc.subject | Single diode model | pt_BR |
| dc.subject | Parameter estimation | pt_BR |
| dc.subject | Lambert W function | pt_BR |
| dc.subject | Exterior-point method | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | pt_BR |
| dc.title | Contribuições para a resolução do problema de extração dos parâmetros do modelo fotovoltaico de um diodo | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses)
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