Desarrollo de un cargador de baterías basado en el control predictivo por modelo (MPC) para un sistema de generación fotovoltaica

Abstract

El proyecto presenta el diseño e implementación de un cargador de baterías alimentado mediante energía fotovoltaica. En primer lugar, se realiza el diseño e implementación de un convertidor reductor de potencia DC/DC (buck) que permite adaptar la tensión de salida del panel solar a la necesaria para realizar el proceso de carga de la batería. El sistema de control del convertidor es basado en control predictivo por modelo (MPC) y en específico se utiliza el algoritmo DMC (Control por matriz dinámica). Las variables del convertidor a controlar son la tensión y la corriente del panel solar para realizar el proceso de carga de una batería de plomo-ácido de fibra de vidrio absorbente (AGM). Se implementa un sistema de control en cascada con el objetivo de presentar un mejor rechazo a las perturbaciones. El sistema de control de carga de la batería se implementa en un microcontrolador STM32F407 que ejecuta el algoritmo de control DMC. Con el fin de comparar el rendimiento del controlador predictivo DMC se realizó el diseño de un controlador PID. Finalmente se desarrolló una interfaz gráfica que permite realizar el monitoreo, análisis y evaluación de las diferentes variables del cargador de baterías y presentar su estado de carga.