Estudio, modelado y análisis del comportamiento de cada etapa de un sistema fotovoltaico para su conexión a la red

Abstract

Esta investigación se enfoca en hallar el modelo de un sistema fotovoltaico y la forma en que inyecta potencia a su red eléctrica, asimismo se analiza el comportamiento que tiene cada componente del sistema (panel solar, convertidores de corriente directa, inversor y el filtro). La investigación empieza con un resumen general de los sistemas de generación fotovoltaicos. Luego se describe la teoría necesaria para comprender el funcionamiento del sistema, detallando la utilidad de las transformadas de Clarke y Park en el cálculo y diseño del algoritmo de control que requiere el inversor para su funcionamiento. En el segundo capítulo se desarrolla el modelado del sistema aislado en Matlab-Simulink, el cual comprende el estudio de ecuaciones de cada uno de los componentes y como estos se acoplan a toda la planta. El estudio parte de las ecuaciones de un sistema fotovoltaico, tanto de tensión como densidad de corriente eléctrica. A continuación, se estudia los dispositivos electrónicos de potencia como son los tiristores, transistores de potencia que hacen posible la construcción de los convertidores DC-DC y DC-AC. Luego se estudia las transformadas de Clarke y Park enfocadas en la parte eléctrica. Finalmente, se realiza el modelo en Simuink, mediante bloques y ecuaciones que describen todo el sistema. En el tercer capítulo se analiza cada parte del sistema solar fotovoltaico. Se parte con el análisis de las ecuaciones que describen al panel fotovoltaico. Para simular el sistema, se hace uso de los datos de irradiación en la ciudad de Piura, los cuales son tomados de los registros de la estación meteorológica de la Universidad de Piura. Luego se analiza el primer convertidor de corriente directa enfocado en el control de la máxima eficiencia. A continuación, se analiza el segundo convertidor de corriente directa enfocado en el control de la tensión que recibe el inversor. Seguidamente, se realiza el análisis del inversor y finalmente el filtro a la salida de este. Con todo esto, el sistema de generación eléctrica fotovoltaica queda modelado y analizado su comportamiento en cada una de sus etapas.