Alternativa de algoritmo de control para un regulador MPPT para sistemas de autogeneración solar fotovoltaica

Abstract

Las plantas de generación a partir de energía solar fotovoltaica presentan variaciones en su eficiencia debido a factores externos como lo son la temperatura y la irradiancia de cada zona donde se encuentran ubicadas. Uno de la proyectos ubicado en la Universidad Escuela Colombiana de Ingeniera Julio Garavito corresponde a la planta solar que cuenta con una capacidad instalada de 101,76 kWp y adicionalmente un control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT por sus siglas en inglés) con base en conductancia incremental dependiendo de las condiciones atmosféricas a la entrada de los inversores.

Las condiciones físicas y eléctricas de la instalación solar fotovoltaica conllevan a que se deban utilizar dos transformadores en tramos considerablemente largos, la caída de tensión inherente al sistema conlleva a que no se aproveche el 100% de la energía generada por los paneles solares. Existen diferentes métodos de control de seguimiento del punto de máxima potencia (por sus siglas en inglés MPPT “Maximum Power Point Tracking”) que permiten encontrar el punto de máxima potencia, trayendo consigo mejoras en la velocidad de respuesta del sistema, adaptándose a las condiciones atmosféricas del entorno incrementando la relación costo – beneficio. En este trabajo de grado, se simuló, una alternativa de control mediante lógica difusa. Para llevar a cabo esto, fue necesario parametrizar toda la instalación eléctrica haciendo que los datos correspondieran con los datos reales de la planta de energía solar. De los resultados obtenidos se puede apreciar que la implementación de este algoritmo permite la obtención de energía más eficiente por encima de los 800 W/m2, tiene un mejor tiempo de respuesta ante cambios de irradiancia de hasta 250 milisegundos, adicionalmente no presenta fluctuaciones significativas alrededor del punto de máxima potencia con reducciones de hasta un 6,41% y permite obtener una eficiencia promedio superior de 1,85% respecto al algoritmo de control por conductancia incremental.

Photovoltaic solar power generation plants exhibit variations in efficiency due to external factors such as temperature and irradiance specific to each location. One of the projects at the Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito involves a solar plant with an installed capacity of 101.76 kWp and additionally features Maximum Power Point Tracking (MPPT) control based on incremental conductance depending on atmospheric conditions at the inverter inputs. The physical and electrical conditions of the photovoltaic solar installation require the use of two transformers over considerably long distances, leading to inherent voltage drops in the system that prevent the full utilization of the energy generated by the solar panels. There are different Maximum Power Point Tracking (MPPT) control methods that can find the maximum power point, thereby improving the system's response speed, adapting to the surrounding atmospheric conditions, and enhancing the cost-benefit ratio. In this thesis, an alternative control method using fuzzy logic was simulated. To accomplish this, it was necessary to parameterize the entire electrical installation so that the data corresponded with the real data from the solar power plant. The results obtained indicate that the implementation of this algorithm allows for more efficient energy capture above 800 W/m2, with a better response time to irradiance changes of up to 250 milliseconds. Additionally, it does not exhibit significant fluctuations around the maximum power point, reducing them by up to 6.41%, and achieves an average efficiency improvement of 1.85% compared to the incremental conductance control algorithm.