Concepción de un convertidor DC/AC monofásico de una sola etapa de conversión tipo DABRS con desacoplamiento de potencia monofásico

Abstract

En el presente trabajo de Tesis, se enfoca en el análisis del algoritmo P&O MPPT en los diferentes convertidores doble puente activo resonante serie (DABRS) de una sola etapa DC-AC sobre un arreglo de paneles solares (PV) conectado a la red eléctrica monofásica, debido a que la mayoría de los estudios en el área de electrónica de potencia se enfocan en convertidores de dos etapas de conversión. El problema ineficaz estudiado es la influencia de la ondulación de baja frecuencia al doble de la frecuencia de la red, en la corriente DC sobre el controlador MPPT. Es común encontrar un gran banco de capacitores electrolíticos para reducir la ondulación de potencia. Sin embargo, se reduce el tiempo de vida del convertidor y generar fallas al sistema, además de ser necesario un sobredimensionado en el diseño de los circuitos magnéticos (inductor y transformador de alta frecuencia). La solución propuesta en este trabajo consiste en agregar un tercer puerto en serie al convertidor DABRS DC-AC, que permita desacoplar la potencia monofásica variante en el tiempo, dicho puerto es denominado filtro activo, de este modo se obtiene un convertidor más atractivo y compacto para la industria, con mayor durabilidad y un dimensionamiento óptimo del circuito magnético. Finalmente, al desacoplar la ondulación de potencia monofásica, se propone un convertidor multipuerto que integra paneles solares y baterías, con la red eléctrica en una sola etapa de conversión. En cada convertidor propuesto en este trabajo de Tesis, se analiza su diseño, dimensionamiento, modulación y la estrategia de control, los cuales se validan mediante la simulación en el software PSIM.

The present Thesis focuses on the analysis of the P&O MPPT algorithm, in the different single-stage DC-AC Double Active Bridge Series Resonant (DABSR) converters on an array of solar panels (PV) connected to the single-phase grid because most studies in the area of power electronics focus on two-stage converters. The inefficient problem studied is the influence of the low-frequency ripple at twice the grid frequency, on the DC current on the MPPT controller. It is common to find a large bank of electrolytic capacitors to reduce power ripple. However, the lifetime of the converter is reduced and it generates faults in the system, in addition to requiring oversizing in the design of the magnetic circuits (inductor and transformer high-frequency). The solution proposed in this work consists of adding a third in series port to the DABRS DC-AC converter, which allows decoupling the time-variant single-phase power, said port is called active filter, thus obtaining a more attractive and compact converter for the industry, with greater durability and optimal sizing of the magnetic circuit. Finally, after decoupling low-frequency ripple, it is proposed to design a multiport converter to integrate solar panels and batteries, with the single-phase grid in a single conversion stage. For each converter proposed in this Thesis, its design, sizing, modulation, and control strategy are analyzed, which are validated through simulation in PSIM software.