La naturaleza no ideal de los procesos de conversión de energía se manifiesta en la
aparición de distintos puntos de operación, para los cuales la eficiencia de la transformación
difiere apreciablemente. Dentro de ellos, los mecanismos a través de los cuales se genera
la electricidad plantean la necesidad de abordar el asunto de la generación eficiente hasta
el máximo grado económicamente justificable. En esta misma línea, los actuales niveles de
precios de la energía eléctrica han despertado el interés por aprovechar fuentes que hasta
hace poco no parecían competitivas, impulsando así el perfeccionamiento de sus tecnologías
de explotación asociadas. Los sistemas fotovoltaicos (FV) destacan por presentar mínimos
costos de operación y elevadas inversiones, quedando su viabilidad económica fuertemente
asociada a la capacidad de maximizar la energía generada usando equipos de bajo costo.
Este trabajo busca diseñar y construir un equipo capaz de manejar la curva de carga de
los sistemas FV igualando la impedancia aparente de la carga a la impedancia interna de
la fuente, asegurando así alcanzar la máxima tasa de transferencia de energía. Actualmente
se observa un aumento en la presencia de estos dispositivos, conocidos en la literatura como
“seguidores del punto de máxima potencia” (MPPT, por sus siglas en inglés), gracias a que los
avances en equipos electrónicos de potencia permiten contar con ellos a un precio razonable.
Se presenta el desarrollo de un MPPT para aplicaciones móviles y estacionarias consistente en
un conversor CC/CC de tipo elevador con rectificación sincrónica, realimentado por un lazo
de maximización de la corriente entregada a la carga. El control hace uso de un algoritmo
capaz de detectar máximos en dominios no convexos y hacer un seguimiento dinámico de
ellos, manteniendo un punto de operación en el panel solar cercano al de máxima potencia.
La topología del convertidor CC/CC permite transferir energía entre distintos niveles de
tensión en ambos sentidos y su eficiencia se beneficia de la introducción de un MOSFET
rectificador. Además, la operación en paralelo de varias de estas unidades es directa y la
migración hacia su uso en otras fuentes de corriente continua se puede llevar a cabo con
mínimas modificaciones en el algoritmo.
El diseñoo y la construcción del convertidor CC/CC es descrita en detalle haciendo especial
énfasis en la elección de los transistores de potencia, su sistema de disparo y el cálculo del
núcleo del inductor. Se discuten los algoritmos para condiciones de operación normal y ante
paneles dañados, desarrollándose un cálculo teórico del rendimiento del sistema que explica
el 99,96% de las pérdidas medidas. Las pruebas empíricas se realizan para el caso de un panel fotovoltaico de 200 [W] nominales, obteniéndose una eficiencia del 94,87% en el conversor
ante una potencia de entrada de 100 [W] y una pérdida de eficiencia del 1,07% asociada
al comportamiento del algoritmo de mantención del punto de máxima potencia. Se propone
como trabajo futuro mejorar el rendimiento del dispositivo mediante el uso de convertidores
resonantes y algoritmos basados en la respuesta dinámica de las celdas FV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/104886 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Vergara Ramírez, Claudio Ricardo |
| Contributors | Palma Behnke, Rodrigo, Vargas Díaz, Luis, Mendoza Araya, Patricio, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Eléctrica |
| Publisher | Universidad de Chile, Programa Cybertesis |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Vergara Ramírez, Claudio Ricardo |
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