Diseño de un controlador para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en paneles solares
Los convertidores conmutados CC/CC aplicados a los sistemas fotovoltaicos, son el eje de esta investigación. En la primera parte del trabajo, se sustenta la importancia de este tipo de trabajos, se presenta un estado del arte sobre convertidores CC/CC y los algoritmos MPPT, además de la metodología...
- Autores:
-
Cuéllar Guarnizo, Jairo Alberto
- Tipo de recurso:
- Masters Thesis
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
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- OAI Identifier:
- oai:repository.usta.edu.co:11634/16519
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/11634/16519
- Palabra clave:
- Incremental Conductance
Perturb and Observe
Quadratic Boost
Sliding Control
Control Avanzado
Ingeniería Electrónica
Inversores Eléctricos-Diseño y Construcción
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Los convertidores conmutados CC/CC aplicados a los sistemas fotovoltaicos, son el eje de esta investigación. En la primera parte del trabajo, se sustenta la importancia de este tipo de trabajos, se presenta un estado del arte sobre convertidores CC/CC y los algoritmos MPPT, además de la metodología de trabajo, así como los objetivos y la justificación del trabajo. Seguidamente, se discute sobre el recurso solar. Se presenta una consulta y análisis de datos recolectados, acerca del potencial energético en Villavicencio y en Bogotá. También se estudian los modelos matemáticos de los paneles solares, y la forma más apropiada de simularlos mediante software. Al final se presentan resultados de simulaciones en PSIM sobre los paneles solares y su comportamiento. Los convertidores conmutados, son objeto de análisis de este trabajo. Se muestran las simulaciones del circuito del convertidor en PSIM, además del modelo matemático del convertidor en simulink. Se presenta también un desarrollo matemático del régimen de estado estable y del régimen transitorio. Se muestran también los resultados sobre simulaciones en lazo abierto del convertidor. Se estudiaron tres algoritmos para el modelo del convertidor CC/CC. Se inició con los algoritmos P&O y Conductancia Incremental, y por último el control en modos deslizantes. Se presentan los resultados de simulaciones, además de imágenes de las señales que describen el comportamiento de los circuitos. La experimentación se describe en la parte final del documento. Se implementaron los tres algoritmos MPPT sobre un microcontrolador, tomando como variables la intensidad y voltaje de salida del panel. Por último, se presenta un apartado de conclusiones y de discusión de los resultados obtenidos en el proyecto, frente a las limitantes del trabajo y comparando con los dispositivos actuales de los convertidores de potencia. |
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En la primera parte del trabajo, se sustenta la importancia de este tipo de trabajos, se presenta un estado del arte sobre convertidores CC/CC y los algoritmos MPPT, además de la metodología de trabajo, así como los objetivos y la justificación del trabajo. Seguidamente, se discute sobre el recurso solar. Se presenta una consulta y análisis de datos recolectados, acerca del potencial energético en Villavicencio y en Bogotá. También se estudian los modelos matemáticos de los paneles solares, y la forma más apropiada de simularlos mediante software. Al final se presentan resultados de simulaciones en PSIM sobre los paneles solares y su comportamiento. Los convertidores conmutados, son objeto de análisis de este trabajo. Se muestran las simulaciones del circuito del convertidor en PSIM, además del modelo matemático del convertidor en simulink. Se presenta también un desarrollo matemático del régimen de estado estable y del régimen transitorio. Se muestran también los resultados sobre simulaciones en lazo abierto del convertidor. Se estudiaron tres algoritmos para el modelo del convertidor CC/CC. Se inició con los algoritmos P&O y Conductancia Incremental, y por último el control en modos deslizantes. Se presentan los resultados de simulaciones, además de imágenes de las señales que describen el comportamiento de los circuitos. La experimentación se describe en la parte final del documento. Se implementaron los tres algoritmos MPPT sobre un microcontrolador, tomando como variables la intensidad y voltaje de salida del panel. Por último, se presenta un apartado de conclusiones y de discusión de los resultados obtenidos en el proyecto, frente a las limitantes del trabajo y comparando con los dispositivos actuales de los convertidores de potencia.The DC / DC switched converters applied to photovoltaic systems are the focus of this investigation. In the first part of the work, the importance of this type of work is sustained, a state of the art on CC / DC converters and MPPT algorithms is presented, in addition to the work methodology, as well as the objectives and justification of the work. Next, the solar resource is discussed. A consultation and analysis of collected data is presented about the energy potential in Villavicencio and in Bogotá. They also study the mathematical models of solar panels, and the most appropriate way to simulate them using software. At the end, results of simulations in PSIM on solar panels and their behavior are presented. Switched converters are the object of analysis of this work. The simulations of the converter circuit in PSIM are shown, in addition to the mathematical model of the converter in simulink. A mathematical development of the stable state regime and the transitory regime is also presented. The results on simulations in open loop of the converter are also shown. Three algorithms were studied for the DC / DC converter model. It started with the P & O and Incremental Conductance algorithms, and finally the control in sliding modes. The results of simulations are presented, as well as images of the signals that describe the behavior of the circuits. The experimentation is described in the final part of the document. The three MPPT algorithms were implemented on a microcontroller, taking as variables the intensity and output voltage of the panel. Finally, a section of conclusions and discussion of the results obtained in the project is presented, in front of the limitations of the work and comparing with the current devices of the power converters.Magister en Ingeniería Electrónicahttp://unidadinvestigacion.usta.edu.coMaestríaapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásMaestría Ingeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería ElectrónicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño de un controlador para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en paneles solaresIncremental ConductancePerturb and ObserveQuadratic BoostSliding ControlControl AvanzadoIngeniería ElectrónicaInversores Eléctricos-Diseño y ConstrucciónControl DeslizanteConductancia IncrementalPerturbar y ObservarBoost CuadráticoTesis de maestríainfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Maestríahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisCRAI-USTA BogotáAbid, H., Toumi, A., & Chaabane, M. (2014). MPPT Algorithm for Photovoltaic Panel Based on Augmented Takagi-Sugeno Fuzzy Model. ISRN Renewable Energy, 2014, 1–10. https://doi.org/10.1155/2014/253146Bastidas Rodriguez, J. D., Franco, E., Petrone, G., Ramos Paja, C. A., & Spagnuolo, G. (2014). Maximum power point tracking architectures for photovoltaic systems in mismatching conditions: a review, 7(November 2013), 1396–1413. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2013.0406Castellanos, N. (2013). Evaluación preliminar del uso del efecto piezoeléctrico para generación de energía. Revista Inventum, (15), 35–40. Retrieved from http://biblioteca.uniminuto.edu/ojs/index.php/Inventum/article/view/549Cid-Pastor, A., Martínez-Salamero, L., Alonso, C., Schweitz, G., & Leyva, R. (2007). DC power gyrator versus DC power transformer for impedance matching of a PV array. 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