Seguimiento del mpp en instalaciones fotovoltaicas

UN NUEVO SISTEMA PARA EL SEGUIMIENTO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA (MPP) EN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
Andújar Márquez, José M. Dpto. de Ing. Electrónica, de Sist. Infor. y Aut.- Universidad de Huelva. Tlf: +34 959 217379, Fax: +34 959 217304, andujar@diesia.uhu.es Enrique Gómez, Juan M. Dpto. de Ing. Electrónica, de Sist. Infor. y Aut.- Universidad de Huelva. Tlf: +34 959 217374, Fax: +34 959217304, juanm.enrique@diesia.uhu.es Martínez Bohórquez, Miguel A. Dpto. de Ing. Electrónica, de Sist. Infor. y Aut.- Universidad de Huelva. Tlf: +34 959 217656, Fax: +34 959 217304, bohórquez@diesia.uhu.es

Resumen
En este trabajo se presenta un nuevo sistema de seguimiento del punto de máxima potencia (MPP) para sistemas fotovoltaicos. El sistema presentado es una versión analógica del algoritmo“P&O Orientado”, conservando sus principales características en cuanto a simplicidad y fiabilidad, con la ventaja añadida de proporcionar la rapidez de respuesta característica de los sistemas analógicos. El sistema ha sido simulado usando PSpice®, presentando un excelente comportamiento incluso para variaciones rápidas en los niveles de radiación incidente. Palabras Clave: seguimiento del MPP,generador fotovoltaico, algoritmo “P&O”, sistema analógico.

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INTRODUCCIÓN

Un array fotovoltaico (PV array) que funcione bajo condiciones uniformes de radiación y temperatura presenta una característica I-V y P-V como la mostrada en la figura 1. Como puede observarse existe un único punto llamado “MPP” (Maximum Power Point), en el cual el array proporciona la máxima potencia posible para esascondiciones ambientales, y por tanto funciona con el máximo rendimiento. Cuando se conecta directamente una carga a un array fotovoltaico (acoplamiento directo), el punto de operación viene definido por la intersección de sus características I-V, tal y como se muestra en la figura 1 (a). En general, este punto de operación no coincide con el MPP.

Figura 1: (a) Característica I-V de un array PV,MPP y punto de trabajo del sistema. (b) Característica P-V del array PV. Así, en sistemas con acoplamiento directo el array debe ser sobredimensionado para asegurar la demanda de potencia sobre la carga. Obviamente esto

redunda en un encarecimiento del sistema. Para solucionar este problema se inserta entre el array fotovoltaico y la carga un convertidor CC/CC provisto de un algoritmo para elcontrol automático del ciclo de servicio “δ”, dando lugar a lo que se conoce como sistema MPPT (Maximun Power Point Tracker). Así, el MPPT controla la tensión o corriente (a través del δ del convertidor) del array PV con independencia de la carga, tratando de situarlo en el MPP. Sin embargo, la situación del MPP en la curva I-V no es conocida a priori. Este punto ha de ser localizado, bien sea através de cálculos matemáticos sobre un modelo válido o, utilizando algún algoritmo de búsqueda. Esto adquiere aún mayor complejidad si tenemos en cuenta el hecho de que el MPP presenta dependencias no lineales con la temperatura y radiación, tal y como se muestra en la figura 2.

Hasta la fecha se han propuesto y desarrollado una serie de algoritmos MPPT. De entre ellos, el algoritmo“Perturbación y Observación (P&O)” es de lejos el más usado en sistemas MPPT comerciales. Sin embargo, no existe un consenso claro sobre cuál es el mejor. Esta falta de consenso se debe en parte a que la literatura especializada no suele aportar comparaciones de las eficiencias absolutas de dichos algoritmos funcionando todos con parámetros optimizados en un hardware estándar. La mayoría de las comparativaspublicadas han sido realizadas comparando un sistema gobernado por un algoritmo MPPT con otro de acoplamiento directo [1,2]. Otras, establecen la comparación con un sistema que posee un convertidor CC/CC diseñado para trabajar en un punto de operación fijo (generalmente mantienen constante la tensión del array) [3]. En otros trabajos se aportan comparativas entre algoritmos distintos, pero, en...