Diseño y simulación de inversor monofásico en puente completo modulado mediante PWM para un sistema fotovoltaico

摘要

El objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de un inversor de corriente ytensión para un sistema de placas fotovoltaicas, con sus correspondientes sub-sistemas.Un inversor es un dispositivo de potencia que convierte la corriente continua encorriente alterna, esta conversión es necesaria para poder inyectar la corriente producidapor un sistema de placas solares, en la red eléctrica. Dichas células fotovoltaicasproducen una señal eléctrica formada por una única componente continua, pero sinembargo las redes de transporte de energía eléctrica funcionan mediante corrientealterna. Esto es debido en gran medida a que las ondas eléctricas sinusoidales, son muyfácilmente convertibles mediante elementos transformadores, relativamente simples ysencillos de fabricar, por medio de núcleos ferromagnéticos y arrollamiento debobinados. También es más eficiente el transporte de energía por medio de ondas, comose pude observar en la naturaleza, donde la eficiencia energética es fundamental. Estorepresenta una gran ventaja respecto a las señales continuas en el tiempo.El proyecto a desarrollar esta compuesto por diferentes sistemas. Los algoritmos adesarrollar son los siguientes:• Sistema generador de señal PWM para el control del puente inversor.• Algoritmo para el seguimiento del punto de máxima potencia (MMP).• Lector instantáneo de la frecuencia de red, para retrocontrolar lafrecuencia de la onda inyectada a la misma.• Filtro LC.Para el desarrollo del sistema inversor se usara un inversor de puente completo contransistores bipolares de puerta aislada (IGBT´s), el control del puente será mediantemodulación PWM. Es importante que la corriente sea inyectada a una frecuencia igual a la de la red. Lafrecuencia de red en Europa son 50 Hercios, pero esta frecuencia debido a lasperturbaciones eléctricas, sufre una constante variación. Por esta razón se debe haceruna lectura, en tiempo real, de la frecuencia del sistema eléctrico al que se encuentreconectado el sistema fotovoltaico para así poder regular el inversor a dicha frecuencia.Para maximizar el rendimiento de un panel fotovoltaico es importante que estefuncione alrededor del punto de máxima potencia. Este punto de funcionamiento de laplaca se consigue para una tensión y voltaje específicos, que vendrán establecidos enfunción de las curvas V-I Y P-V de la placa. Este seguimiento del punto de máximapotencia se va a realizar mediante un algoritmo basado en el método de “Perturbación yObservación orientado”. Este método se basa en la observación de la potencia generadapor el panel, para conseguir que esta potencia cedida sea máxima, a continuación sevaría la tensión de referencia en un sentido u otro (aumentar la tensión de referencia odisminuirla), si se observa un crecimiento en la potencia generada se mantiene elsentido del incremento y si no se invierte.El diseño de todos los sistemas se realizará mediante el programa VisSim, y comohardware inicialmente se empleo el DSP TMS320LF2407, controlador de punto fijo de16 bits. Pero el diseño original incluía multitud de variables que precisaban de uncontrolador de coma flotante, por lo que finalmente se ha remplazado la tarjeta originalpor esta DSP: TMDXEZ28335, que es un controlador en coma flotante, también deTexas Intruments pertenecientes ambos a la familia C2000.