Implementación de un sistema de regulación de carga con tecnología MPPT para un panel fotovoltaico conectado a una micro-red dc aislada

Los sistemas solares fotovoltaicos han ganado popularidad por su eficiencia y beneficios ambientales frente a métodos convencionales. Sin embargo, la incertidumbre persiste debido a la baja eficiencia en la regulación de carga, causada por la variabilidad en la irradiación solar y cambios de tempera...

Full description

Autores:
Niño Pérez, Fabio Alexander
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Francisco de Paula Santander
Repositorio:
Repositorio Digital UFPS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.ufps.edu.co:ufps/9188
Acceso en línea:
https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9188
Palabra clave:
Regulación de carga
Optimización de Paneles solares
Aprovechamiento de Energía
Eficiencia Energética
Energía renovable
Rights
openAccess
License
Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024
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description Los sistemas solares fotovoltaicos han ganado popularidad por su eficiencia y beneficios ambientales frente a métodos convencionales. Sin embargo, la incertidumbre persiste debido a la baja eficiencia en la regulación de carga, causada por la variabilidad en la irradiación solar y cambios de temperatura. Este estudio presenta la implementación de un sistema de regulación de carga con tecnología MPPT para optimizar la potencia de un panel solar en una micro-red DC aislada. Utilizando convertidores DC/DC y estrategias de control, se logra maximizar la producción de energía, superando las pérdidas asociadas a condiciones ambientales variables. Esta tecnología ofrece ventajas significativas para la eficiencia y optimización en la generación de energía solar.
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Esta tecnología ofrece ventajas significativas para la eficiencia y optimización en la generación de energía solar.Resumen 1. 2. 3. 4. 5. Introducción Planteamiento del Problema 2.1. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 4.1. 4.2. 5.1. 5.2. 5.3. Pregunta de Investigación Justificación Beneficio Institucional Beneficio Económico Beneficio Social Beneficio Tecnológico Beneficio Ambiental Objetivos Objetivo General Objetivos Específicos Alcances, Limitaciones, Delimitaciones Alcances Limitaciones Delimitaciones 5.3.1. Delimitación espacial 5.3.2. Delimitación Temporal 5.3.3. Delimitación del Conocimiento 10 18 19 20 21 22 22 23 23 23 24 24 24 25 25 26 27 27 27 27 6. Marco Referencial 28 6.1. Antecedentes 6.1.1. Antecedentes Internacionales 6.1.2. Antecedentes Nacionales 6.1.3. Antecedentes Regionales 6.2. Marco Teórico y Conceptual 6.2.1. Sistemas fotovoltaivos 6.2.1.1. 6.2.1.2. 6.2.1.3. 6.2.1.4. Tipos de Sistemas Fotovoltaicos Celdas Fotovoltaicas Paneles Fotovoltaicos Modelado de un Arreglo Fotovoltaico 6.2.2. Regulación de Carga 6.2.2.1. 6.2.2.2. 6.2.2.3. Instalación del Regulador de Carga. Tipos de los reguladores de carga. Elección de un Regulador de Carga 6.2.3. Convertidor de Potencia DC/DC 6.2.4. Algoritmos MPPT 6.2.4.1. 6.2.4.2. Funcionamiento del Algoritmo MPPT Algoritmos Convencionales para el MPPT 6.2.4.2.1 Perturbación y Observación (P&O) 28 28 30 31 32 32 33 35 37 39 40 41 42 43 44 44 45 45 45 6.2.4.2.2 Conductancia Incremental 46 6.2.4.3. Implementación de Algoritmos MPPT 6.2.5. Micro-red DC Aislada 6.2.6. Energía solar 6.2.7. Radiación Solar 6.2.8. Efecto Fotovoltico 6.2.9. Baterías o Acumuladores 6.3. Marco Legal 6.3.1. Ley 1715 de 2014 6.3.2. Ley 2099 de 2021 6.3.3. Norma Técnica Colombiana 6.3.4. Resolución CREG 174 del 2021 7. 8. Metodología Implementada 7.1. 8.1. Fases de Ejecución Resultados Selección de los Elementos del Sistema Solar Fotovoltaico 8.1.1. Panel Solar Fotovoltaico 8.1.2. Convertidor DC/DC (Regulador de Carga) 8.1.2.1. 8.1.2.2. Topología del Convertidor DC/DC. Parámetros de Operación del Convertidor DC/DC 47 47 48 49 49 50 50 51 51 52 53 54 54 56 56 56 60 60 61 8.1.2.3. Selección de Interruptores 63 8.1.2.4. Selección de los filtros 8.1.2.4.1 Cálculo Capacitor de entrada 8.1.2.4.2 Cálculo del inductor 8.1.3. Algoritmos MPPT y Estrategia de Control a Utilizar 8.1.3.1. Algoritmos MPPT 8.1.3.1.1 Algoritmo Perturbar y Observar (P&O) 8.1.3.2. Estrategia de Control 8.1.3.2.1 Control de Voltaje (CV) 8.1.3.2.2 Control de Corriente (CC) 8.1.3.2.3 Control Lineal Tradicional (PID) 8.1.3.2.4 Modulación de Ancho de Pulso (PWM) 8.1.3.2.5 Control de Modo Deslizante (SMC) 8.2. Obtención de Máxima Potencia Producida por el Panel Solar 8.2.1. Códigos de Programación 8.2.1.1. 8.2.1.2. Algoritmo MPPT Estrategia de Control - PID 8.2.2. Sistema de control en Matlab Simulink acoplado al regulador de carga 8.2.3. Máxima Potencia Producida por el Panel Solar 8.3. Implementación del sistema solar fotovoltaico 65 65 66 71 71 72 73 73 74 74 75 75 76 76 76 77 79 80 80 8.3.1. Sistema de Control con Algoritmo MPPT 81 8.3.1.1. Tarjeta de Programación ESP32 8.3.2. Acoplamiento del Sistema Solar con la Micro-red DC Aislada 8.3.2.1. 8.3.2.2. 8.3.2.3. Cálculo Capacitor de Salida Componentes para el Sistema Fotovoltaico Selección de sensores 8.3.2.3.1 Sensor de Voltaje y Corriente 8.3.2.3.2 Sensor de Corriente 8.3.2.3.3 Parámetros de Comparación Matriz Pugh 8.3.3. Comparación de la Potencia Máxima 9. 10. Conclusiones Recomendaciones Referencias Bibliográficas Apéndice 82 83 84 86 87 87 90 92 93 97 98 100 107PregradoIngeniero(a) Electromecánico(a)108 páginas. Ilustraciones, (Trabajo completo) 1.447 KBapplication/pdfspaUniversidad Francisco de Paula SantanderFacultad de Ciencias Agrarias y del AmbienteSan José de CúcutaIngeniería ElectromecánicaDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/cgi-bin/koha/opac-retrieve-file.pl?id=28dd31847d262bf20a2135512713c917Implementación de un sistema de regulación de carga con tecnología MPPT para un panel fotovoltaico conectado a una micro-red dc aisladaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Regulación de cargaOptimización de Paneles solaresAprovechamiento de EnergíaEficiencia EnergéticaEnergía renovableAcciona. 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