Control de convertidores para aplicaciones fotovoltaicas

Abstract

En este trabajo se presenta el diseño e implementación de controladores basados en planitud diferencial para el seguimiento del punto de máxima potencia de un sistema fotovoltaico considerando variaciones en la radiación solar y en la temperatura considerando las topologías de convertidores de potencia Boost y Buck que son las más utilizadas en aplicaciones fotovoltaicas. La técnica de planitud diferencial generalmente se emplea para el objetivo de control de seguimiento de trayectorias en sistemas no lineales. Cabe mencionar que la idea de emplear esta técnica para el seguimiento del punto de máxima potencia no había sido explorada hasta ahora. Para el desarrollo del controlador se requieren modelos matemáticos de los convertidores de potencia. Los modelos considerados fueron tomados de la literatura clásica de sistemas electrónicos. El diseño de control propuesto sigue las etapas b ́asicas del diseño de control basado en planitud para el seguimiento de trayectorias, pero en vez de considerar trayectorias de referencia preestablecidas, ́estas se expresan en términos de la potencia máxima que un sistema fotovoltaico puede proveer. La efectividad de los controladores propuestos se valida a través de simulaciones numéricas utilizando el software Matlab-Simulink. El desempeño del controlador propuesto para el caso del sistema que integra un convertidor Boost es evaluado mediante pruebas experimentales usando el simulador de paneles fotovoltaicos Agilent E4351B considerando los parámetros de operación del panel solar NICOR NS-H115M54-01 y en un prototipo real utilizando el panel solar Renesola Virtus II. Los resultados obtenidos mediante las simulaciones numéricas y las pruebas experimentales muestran una operación satisfactoria del controlador propuesto. En el caso de las simulaciones numéricas se obtienen los resultados teóricos esperados correspondientes a los valores de máxima potencia. En el caso de las pruebas experimentales se obtienen valores cercanos a las potencias máximas esperadas.