Abstract:
RESUMEN:
En este trabajo de tesis se realiza el diseño de un prototipo de laboratorio que emula a un
sistema de generación fotovoltaico. El sistema propuesto opera en modo isla alimentando a una carga resistiva; así como en modo red, inyectando potencia activa a la red eléctrica.
Durante la operación del sistema en modo red, se implementa un algoritmo de búsqueda del punto de máxima potencia (MPPT). En ambos modos de operación se considera que el sistema entrega una potencia no mayor a 2 kW.
El prototipo desarrollado se compone de una fuente de alimentación de CD programable
que emula a un arreglo de paneles fotovoltaicos, un convertidor CD-CD tipo Boost
encargado de elevar y regular el voltaje proporcionado por la fuente de alimentación, un
inversor monofásico tipo puente completo y un filtro de armónicos.
Se realiza el análisis a pequeña señal del sistema para diseñar los lazos de control de los
convertidores electrónicos de potencia. Se propone la estructura de control de doble lazo de Control de Corriente Promedio para ambos convertidores La sintonización de estos
controladores se lleva a cabo mediante la herramienta Sisotool de Matlab® utilizando el
criterio de estabilidad de Bode.
Finalmente, los controladores diseñados son validados mediante el software de simulación por computadora PSIM®. Las pruebas de simulación tienen en consideración la presencia de perturbaciones en los niveles de irradiación y de temperatura del arreglo fotovoltaico.
ABSTRACT:
In this thesis work, a laboratory prototype able to emulate a photovoltaic generation system is developed. The proposed system operates in both stand-alone and grid-connected modes.
During the stand-alone mode of operation, the system supplies energy to a resistive load;
while under the grid-connected mode, it supplies energy into the utility grid with a total
harmonic distortion less than 5 %. An MPPT algorithm is also developed for the gridconnected mode. In both cases, it is assumed that the system does not provide an active power greater than 2 kW.
The developed prototype consists of a programmable DC power supply emulating the
behavior of a photovoltaic array, a DC-DC Boost type power converter in charge of rising
and regulating de voltage provided by the power supply, a single-phase full bridge inverter
and a filter.
The small signal analysis of the power converters is performed in order to obtain the
transfer functions required to design the control loops. The double loop Average Current
Control scheme is adopted for both converters. The controllers tuning is performed through the Sisotool utility provided by Matlab® in accordance to Bode stability criterion.
Finally, the obtained controllers are validated by means of computer simulation in PSIM.
The simulation tests are performed considering disturbances in the irradiance and
temperature of the PV array.
Description:
Tesis (Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIME, Unidad Zacatenco, 2018, 1 archivo PDF, (126 páginas). tesis.ipn.mx