Diseño de un control predictivo basado en modelo (MPC) para un inversor de potencia monofásico, aplicado a un generador fotovoltaico

Abstract

En este trabajo se presenta el diseño de un sistema de control predictivo basado en modelo (MPC), para un inversor monofásico aplicado a un generador fotovoltaico. En primer lugar se plantea las condiciones de funcionamiento para un sistema fotovoltaico aislado de la red. Con ello se obtiene un modelo lineal en pequeña señal para el inversor monofásico, de éste modelo se obtiene la función de transferencia que describe la dinámica del inversor para posteriormente realizar el diseño de la estrategia de control predictivo generalizado (GPC). Se obtiene una ley de control explicita cuando la optimización de la función objetivo no considera restricciones. Diferentes pruebas son realizadas para sintonizar el controlador GPC y mediante un análisis de respuesta en frecuencia y variaciones paramétricas se establece el valor de ponderación del esfuerzo de control. Para validar el correcto desempeño del diseño propuesto se realizó una comparación con un controlador PI, en ambos casos se realizan pruebas para: seguimiento de referencia, respuesta ante perturbaciones en el voltaje de entrada del inversor y perturbaciones en la carga. Finalmente, se comprueba que la estrategia de control GPC es robusta ante perturbaciones con bajo costo computacional y en general presenta mejor desempeño que un control PI convencional.