ENERGIAS RENOVABLES

1. Dpto: Electrónica y Telecomunicaciones
DISEÑO Y IMPLEMENTACION DE UN
SISTEMA CE CONTROL DE CARGA Y
MXIMA TRASFERENCIA DE POTENCIA,
DE UN PANEL SOLAR A UNA BATERIA.
Antenor S. Aliaga Zegarra Ph.D. (USA)
Jefe (e). Dpto de Electrónica.
1

2. Aplicaciones de Energía Foto-eléctrica
Energía eléctrica a pequeños pueblos o casas, granjas, etc.
Bombeo de Agua, consumo, sistemas de irrigación
Sistemas de emergencia
Energía a Sistemas de Comunicaciones Remotas
Generación de Energía, y venta a la red.
2

3. Energía Solar: Paneles, Baterías, Controladores
3

4. Implementación MPPT
4
PANEL SOLAR BATERIA CARGABUCK
CONVERTER
uP
16F690
TERMINAL
PC
PWMVp
IP

5. Curvas: V-I de un panel solar vs Intensidad
de Radiacion Solar : G (Watts/m2).
V-I características de un panel solar a diferentes valores de
intensidad de radiación solar y temperatura estándar (25°C)
P = Vp Ip
1/R
5
PS Vp
Ip
R
+

6. I-V características a radiación estándar y diferente temperaturas
6

7. Curvas: P-V de un panel solar vs Intensidad de
Radiacion Solar : G (Watts/m2).
P-V características de un panel solar a diferentes valores de
intensidad de radiación solar y temperatura estándar (25°C)
7

8. Punto de Máxima Potencia Ingles: (MPP)
8

9. Justificación de operación en el punto de máxima
potencia MPPT
PANEL SOLAR
MPP: (Vmp,Imp)
BATERIA
Vb
CARGA
Vb
Vb
POD
P(v)I(v)
Curvas I(v), P(v) , Características de un Panel Solar
P = VI
9
Vb Vb

10. Implementación de MPPT
PANEL SOLAR BATERIA CARGABUCK
CONVERTER
Buck Converter
on
off
PWM
t
sp
10

11. Implementación MPPT
11
PANEL SOLAR BATERIA CARGABUCK
CONVERTER
uP
16F690
TERMINAL
PC
PWMVp
IP
Simulación,-> Modelos
• Panel Solar
• Batería
• Carga

12. Moldelo de una celda solar
12
rs

13. Modelo de un Panel Solar
13
N celdas
en serie
Vd
Vd
Vd
Vp
Ip
rs
rs
rs
-N Vd + N Ip rs + Vp = 0
Id = Io [exp(Vd/nVt) – 1]
Vt = 26 mV @ 25 °C
Rs = N*rs n = 1-2 tipo de celda
Vp = n N Vt ln[(Ipsc-Ip-Io)/Io] – Ip Rs
Vp = n N Vt ln[(Ipsc-Ip)/Io]
+
-

14. Determinación de parametros del Panel Solar
14
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
Vp vs Ip PANEL (DATA-01)
Voltaje V
CorrienteA
Vp = n N Vt ln(Ipsc-Ip) - n N Vt ln(Io)
Vp Ip
0.00 0.45
4.57 0.44
7.71 0.38
8.60 0.27
9.00 0.22
9.21 0.19
9.36 0.16
9.46 0.14
9.55 0.12
9.61 0.11
10.08 0.00
y = m x + b
m = n N Vt
b = n N Vt ln (Io)
x = ln(Ipsc – Ip)
DATA- 01
P
S
Vp
Ip
R
+

15. Ecuación lineal del modelo del panel solar
15
-5 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5
4
5
6
7
8
9
10
11
AJUSTE LINEAL DE DATA-01 Y MODELO
Voltaje(V)
ln(Ipsc-Ip)
DATA-01
MODELO
m = 1.4012
b= 11.1238
Io = 3.5 * 10-4 A
Vp = 1.4012 ln[(0.45 – Ip)/Io]

16. Comparacion de modelo vs panel
16
0 2 4 6 8 10 12
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
PANEL DATA-01 Y MODELO
Voltaje(V)
Current(A)
DATA-01
MODELO
Vp = 1.4012 ln[(0.45 – Ip)/Io]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
POTENCIA PANEL Y MODELO
Voltaje (V)
Potencia(Wats)
Pmax
DATA-01
MODELO

17. Simulación de MPPT-PWM
17
L d(iL)/dt = Vp(iL) – iL(t)*RL - Vb L diL/dt = -iL(t)*Rl - Vb
L diL/dt = Vp(iL) * d(t) – iL(t)*RL - Vb Vp = 1.4012 ln[(0.45 – Ip)/Io]

18. Resultados de simulación usando Matlab
18
Fpwm = 2000 Hz
Fs = 20 * F pwm
L = 20 mH
RL = 0.85 ohm
Vb = 6 Volts
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
CORRIENTE EN EL INDUCTOR IL
Tiempo ms
CorrienteAmp.

19. Simulacion del Buck Converter
19
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
2
4
6
8
10
12
PANEL Vp, IL,Ip y PWM
Tiempo ms
Volatje(V),Current(A)
Vp
d
Ip IL

20. Simulación de la Potencia Instantánea del Panel
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
2
4
6
8
10
12
PANNEL Pot,Vp,Ip
Tiempo ms
Pot(W)Vp(V)Ip(A)
Vp
Pot
Ip

21. Simulación de valores Promedio
21
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
PRMD. INDUCTOR CORRIENTE IL & Isp
Tiempo ms.
CorrienteAmp
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
2
4
6
8
10
12
AVRG. PANEL Pot-a, Vap,Iap,
Tiempo ms.
Pot(W)Volt(V)I(A)
Vap
Pot-a
Iap

22. Justificación de operación en el punto de máxima
potencia MPPT
PANEL SOLAR
MPP: (Vmp,Imp)
BATERIA
Vb
CARGA
Vb
Vb
POD
P(v)I(v)
Curvas I(v), P(v) , Características de un Panel Solar
P = VI
22
Vb Vb

23. Implementación MPPT
23Ver video !!!!!!!

24. Implementación MPPT
24
PANEL SOLAR BATERIA CARGABUCK
CONVERTER
uP
16F690
TERMINAL
PC
PWMVp
IP
Gracias …

25. 25