Seguidor del punto de máxima potencia - Arturo Lara

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1. Seguidor del punto de máxima potencia
Un seguidor del punto de máxima potencia o seguidor MPP (Máximum Power Point Tracking - MPPT) es un adaptador eléctrico que hace trabajar al generador fotovoltaico en la zona de su curva característica donde entrega la máxima potencia, independientemente de la carga conectada al generador.
En la unidad 1 vimos que la potencia entregada por un generador fotovoltaico depende del punto de trabajo sobre su curva característica, existiendo un punto en el que el generador entrega la máxima potencia. También vimos que el punto de trabajo depende de la temperatura, la irradiancia y la resistencia eléctrica del circuito conectado al generador fotovoltaico.
Es evidente que las variaciones de temperatura e irradiancia son inevitables al estar a la intemperie, pero la resistencia que ve el generador fotovoltaico se puede variar a voluntad utilizando un convertidor CC/CC que va a funcionar como adaptador de impedancias entre el generador y el resto del circuito del sistema fotovoltaico.
vo cabulario
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Seguidor del punto de máxima potencia (MPP):
máximum power point tracking (MPPT).
Convertidor CC/CC:
DC-DC converter.
Generador fotovoltaico
Seguidor
MPP
1 Figura 3.11. Esquema funcional de un seguidor MPP.
Carga
Un seguidor MPP es un convertidor CC / CC que se sitúa entre la salida del generador fotovoltaico y el resto del sistema que actúa como carga (figura 3.11).
En un convertidor CC / CC genérico se cumple que:
II 1
121 d-Tfrt,
Donde d es la relación de conversión que el sistema de control del seguidor MPP puede variar durante el funcionamiento, aumentando o disminuyendo el ciclo de trabajo del circuito de conmutación PWM que incorpora el convertidor CC / CC. En el seguidor MPP, la resistencia de entrada Rc del convertidor CC/CC es la resistencia que ve el generador fotovoltaico y por lo tanto la que fija el punto de funcionamiento en su curva característica.
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Unidad 3
Esta resistencia tiene como valor:
[3] R. - V5
*e
La resistencia Rs que ve el convertidor CC / CC es la resistencia de la carga, formada por el resto del sistema fotovoltaico, que tiene como valor:
!4!
De las expresiones [2], [3J y [4] se obtienen las relaciones:
[5]
= d ♦ U/
I
le d
Ue=d¿Us= o U
le L ' Is
d
Re = d2 • Rs
Al aumentar u
dísminye p
T Figura 3,12. Curva característica i-u y p-u de un generador
fotovoltaico.
La expresión anterior demuestra que variando el valor de d se
puede adaptar la resistencia Re que ve el generador fotovol-
taico para que coincida con la carga que extrae la máxima po-
tencia de dicho generador.
El sistema de control del seguidor MPP (figura 3.11) mide
continuamente las intensidades de entrada Ie y de salida Is y
las tensiones de entrada Ue y de salida Us. A partir de esas
medidas modifica la relación de conversión d para conseguir
que la tensión Uc y la corriente Ie se aproximen a los valores
de Umpr e /mpp del generador fotovoltaico.
El método más utilizado por el sistema de control del seguidor
MPP, para hacer el seguimiento del punto de máxima poten-
cia, se basa en la detección de los aumentos y disminuciones
de la tensión u del generador fotovoltaico al variar el conver-
tidor la relación de conversión d. La figura 3.12 representa la
curva característica i-u y p-u de un generador fotovoltaico,
donde se puede ver que ai aproximarse al punto de máxima
potencia A por la izquierda, los aumentos de tensión produ-
cen un aumento de la potencia, y al alejarse del punto de má-
xima potencia A por la derecha, los aumentos de tensión pro-
ducen una disminución de la potencia.
Los seguidores MPP se incluyen como parte integrante de los
inversores para sistemas fotovoltaicos conectados a la red.
En los sistemas fotovoltaicos autónomos no es frecuente el
uso de reguladores de carga con seguidor MPP, porque enca-
rece dicho regulador sin aportar ventajas significativas en el
funcionamiento del sistema, cuando se trabaja con módulos
fotovoltaicos con tensiones adaptadas a la carga de baterías
(12 o 24 V). Sin embargo, en aquellos casos donde se desee
utilizar módulos fotovoltaicos con tensiones no adaptadas
para la carga de baterías o se quiera diseñar el generador foto-
voltaico con una tensión más elevada, que permita la reduc-
ción de la sección de los conductores, el seguidor MPP per-
mite la adaptación del nivel de tensión del generador al nivel
de tensión necesario en la regulación de carga de la batería,
por ejemplo, tensión del generador fotovoltaico 100 V, ten-
sión de la batería de acumuladores 24 o 48 V.