Diseño, simulación e implementación de una estrategia de control para un sistema fotovoltaico implementado en un sistema Typhoon Hardware in the Loop (HIL)

Abstract

La energía solar es una fuente renovable inagotable que permite abastecer la demanda eléctrica de forma amigable con el medio ambiente, actualmente es usada para suministrar la energía a cargas en localidades aisladas sin conexión con las redes eléctricas convencionales, mejorando la calidad de vida de personas que se encuentran en zonas alejadas a una subestación eléctrica. Con el objetivo de convertir la energía solar en energía eléctrica, se necesita de interfaces de electrónica de potencia que requieren de controladores eficientes para alcanzar el máximo aprovechamiento del recurso solar. Con el objetivo de contribuir con el aprovechamiento del recurso solar, en este proyecto de investigación se diseña, simula e implementar estrategias de control con el Maximum Power Point Tracking (MPPT) para un convertidor DC-DC Boost de un panel fotovoltaico. El algoritmo de control MPPT, está basado en la técnica de perturba y observa. Para la validación primero se crea un simulador del sistema fotovoltaico en el software Simulink, posteriormente se verifica su funcionamiento en la plataforma de simulación SCADA Typhoon HIL. Finalmente se implementa en el sistema Hardware in the Loop (HIL), primero los paneles fotovoltaicos, convertidor, filtros y cargas locales en el hardware Typhoon HIL 402 con operación en tiempo real, mientras que el algoritmo de control es programado en un Digital Signal Processor DSP, que permite verificar en tiempo real las acciones del controlador al convertidor. Se evalúan escenarios con distintos cambios de irradiación, así como también cambios en la carga local equivalente a variaciones de demanda eléctrica. El algoritmo MPPT en tiempo real ha demostrado un buen diseño, ya que ha permitido aprovechar al máximo el recurso solar, obteniendo a su salida una tensión continua mayor que a su entrada, reflejándose en mayor potencia generada.