MPPT de Panel Solar Fotovoltaico con convertidor Elevador en Matlab/Simulink
DOI:
https://doi.org/10.61799/2216-0388.1962Palabras clave:
Aplicaciones de electrónica de potencia, Control de energía de recurso renovable, Diseño de sistemas de control, Modelado y simulación de sistemas de potencia, Seguimiento al Máximo Punto de Potencia MPPT, Sistemas de potencia y energía.Resumen
Las energías renovables se clasifican según los recursos aprovechables en hidroeléctrica, eólica, solar, hidrógeno, biomasa, geotérmica y oceánica, es fundamental la aplicación de electrónica de potencia en los procesos de conversión para aumentar la eficiencia en la transformación de energía, por lo tanto, la máxima transferencia de potencia se ve claramente afectada según la tipología de convertidor a utilizar. En sistemas solares fotovoltaicos existen diferentes arquitecturas estudiadas para el análisis de máxima transferencia de potencia en convertidores según la literatura abordada. En esta investigación se implementa un convertidor elevador como interfaz de potencia entre el sistema de generación panel fotovoltaico policristalino de 340W marca Amerisolar y una carga resistiva de 100Ω aplicada con carga programable a resistencia constante como planta o proceso de conversión de energía para hacer el seguimiento al máximo punto de potencia aplicando algoritmos con un dispositivo de control raspberry pi 5. La metodología vincula tres etapas, la primera es la caracterización del sistema de panel solar fotovoltaico, la segunda el seguimiento al máximo punto de potencia por medio del algoritmo de perturbación y observación (P&O) simulado con MATLAB/Simulink para la obtención de las curvas de rendimiento PV y VI. En la tercera etapa se implementó un sistema que permite la aplicación de algoritmos de seguimiento al máximo punto de potencia MPPT con un sistema de adquisición de datos de irradiancia, temperatura, corriente y voltaje para la retroalimentación necesaria. La conversión de energía requiere frecuencias de conmutación elevadas y actualización en el algoritmo más lentas de acuerdo a los cambios de irradiancia en Norte de Santander, para ello, es viable el uso de sistemas embebidos junto a los transistores MOSFET’s de alta velocidad que permite el aumento de eficiencia en la conversión y el seguimiento al máximo punto de potencia MPPT por sus siglas en inglés.
Descargas
Referencias
[1] F. A. Lara V., M. Padilla Ortiz y C. Vargas Salgado,“Comparative experimental analysis of the annual energy production of a 72kWn photovoltaic solar power plant installed on a roof for self-consumption in the city of Monteria using PVsyst, PVGIS and SAM,” Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, vol. 1, n° 43, págs. 43-2024, 2024. doi: https://doi.org/10.24054/rcta.v1i43.2807 . url: https://ojs.unipamplona.edu.co/index.php/rcta/article/view/2807/6478 .
[2] M. H. Rashid, “Electronica de Potencia”, 4 Ed. USA, 2015, vol. 1, isbn: 978-607-32-3328-6.
[3] C. Pavithra, S. Vidhyareni, M. Vijayadharshini, S. K. Akshaya y N. Varsha, “Comparison of Solar P&O and FLC-based MPPT Controllers & Analysis under Dynamic Conditions,”, EAI Endorsed Transactions on Energy Web, vol. 11, págs. 1-6, 2024, issn: 2032944X. https://doi.org/10.4108/ew.4988 , url: https://publications.eai.eu/index.php/ew/article/view/4988 DOI: https://doi.org/10.4108/ew.4988
[4] B. Yang, R. Xie y Z. Guo, “Maximum Power Point Tracking Technology for PV Systems: Current Status and Perspectives,”, Energy Engineering: Journal of the Association of Energy Engineering, vol. 121, n.o 8, págs. 2009-2022, 2024, issn: 15460118. doi: https://doi.org/10.32604/ee.2024.049423. url: https://www.techscience.com/energy/v121n8/57341
[5] E. J. Barbosa, M. C. Cavalcanti, G. M. S. Azevedo, R. C. Neto, E. A. O. Barbosa y F. Bradaschia, “Hybrid GMPPT Technique for Photovoltaic Series Based on Fractional Characteristic Curve,”, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 14, n.o 1, págs. 170-177, 2024. doi: 10.1109/JPHOTOV.2023.3323774, https://ieeexplore.ieee.org/document/10288588 . DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3323774
[6] S. Senthilkumar, V. Mohan, S. Mangaiyarkarasi y M. Karthikeyan, “Analysis of Single-Diode PV Model and Optimized MPPT Model for Different Environmental Conditions”, International Transactions on Electrical Energy Systems-2015-Tripathi, 2022. doi: https://doi.org/10.1155/2022/4980843, url: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2022/4980843 . DOI: https://doi.org/10.1155/2022/4980843
[7] Y. García, F. García y J. A. Martín, “Mathematical model for the determination of volt-ampere characteristics in solar photocells,” Revista Colombiana De Tecnologias De Avanzada (Rcta), 2022 doi: 10.24054/rcta.v2i40.2358 . DOI: https://doi.org/10.24054/rcta.v2i40.2358
[8] N. Priyadarshi, P. Sanjeevikumar, M. S. Bhaskar, F. Azam y S. M. Muyeen, “An improved standalone photovoltaic system with hybrid dual integral sliding mode and model predictive control for MPPT,” IET Renewable Power Generation, 2021. doi: https://doi.org/10.1049/rpg2.12665. url: https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1049/rpg2.12665 .
[9] H. Abidi y L. Sidhom, “Photovoltaic MPPT Techniques,” 2023, https://doi.org/10.3390/en16083509 . DOI: https://doi.org/10.3390/en16083509
[10] M. Abouelela, “Power electronics for practical implementation of PV MPPT.” 2020, págs. 65-105, isbn: 9783030055783. doi: 10.1007/978-3-030-05578-3_3 . url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3 .
[11] N. Hernandez Diaz, A. Pardo Garcia, E. N. Sanchez Camperos y C. J. Vega, “Implementación De Un Módulo Para El Control Y Gestión Del Almacenamiento De Energía En Una Microrred Eléctrica,” Revista Colombiana De Tecnologias De Avanzada (Rcta), vol. 1, n°37, págs. 91-98, 2023, issn: 1692-7257. doi: https://doi.org/10.24054/rcta.v1i37.1258 . DOI: https://doi.org/10.24054/rcta.v1i37.1258
[12] R. Manual, “Switch Mode Power Supply Reference Manual,” On Semiconductor, vol. Rev4, pág. 73, 2014. URL: https://www.onsemi.com/pub/collateral/smpsrm-d.pdf
[13] M. Abdel-Salam, M. T. EL-Mohandes y M. Goda, “History of maximum power point tracking,” Green Energy and Technology, págs. 1-29, 2020, issn:18653537. doi:10.1007/978-3-030-05578-3_1. url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3 . DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-05578-3_1
[14] E. Muñoz-Palomeque, J. E. Sierra-García y M. Santos, “Técnicas de control inteligente para el seguimiento del punto de máxima potencia en turbinas eólicas,” Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, vol. 21, n°3, págs. 193-204, 2024, issn: 1697-7912. doi: https://doi.org/10.4995/riai.2024.21097 , url: https://polipapers.upv.es/index.php/RIAI/article/view/21097 . DOI: https://doi.org/10.4995/riai.2024.21097
[15] A. A. Alzubaidi, L. A. Khaliq, H. S. Hamad, W. K. Al-Azzawi, M. S. Jabbar y T. A. Shihab, “MPPT implementation and simulation using developed P&O algorithm for photovoltaic system concerning efficiency,” Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, vol. 11, n°5, págs. 2460-2470, 2022, issn: 23029285. doi: https://doi.org/10.11591/eei.v11i5.3949, url: https://beei.org/index.php/EEI/article/view/3949 . DOI: https://doi.org/10.11591/eei.v11i5.3949
[16] A. M. Eltamaly y H. M. “Farh, PV characteristics, performance and modelling.” 2020, págs. 31-63, isbn:9783030055783. doi:10.1007/978-3-030-05578- 3_2. url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3.
[17] S. Ngo, C. S. Chiu, T. D. Ngo y C. T. Nguyen, “A novel hybrid method based MPP tracking design using boost converter for solar power systems,” International Journal of Power Electronics and Drive Systems, vol. 15, n°1, págs. 506-517, 2024, issn:20888694. doi: http://doi.org/10.11591/ijpeds.v15.i1.pp506-517, url: https://ijpeds.iaescore.com/index.php/IJPEDS/article/view/22842 . DOI: https://doi.org/10.11591/ijpeds.v15.i1.pp506-517
[18] O. Abdalla, H. Rezk y E. M. Ahmed, “Wind driven optimization algorithm based global MPPT for PV system under non-uniform solar irradiance,” Solar Energy, vol. 180,August 2018, págs. 429-444, 2019, issn: 0038092X. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.01.056 , url: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X19300684?via%3Dihub DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.01.056
[19] H. M. Farh y A. M. Eltamaly, “Maximum power extraction from the photovoltaic system under partial shading conditions,” Green Energy and Technology, págs. 107-129, 2020, issn: 18653537. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-05578-3_4 url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-05578-3_4
[20] D. M. Atia, “Global maximum power point trackingbased computational intelligence techniques.” 2020, págs. 131-163, isbn: 9783030055783. doi: 10.1007/978-3-030-55783_5. url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3.
[21] M. Abdel-Salam, M. T. EL-Mohandes y M. Goda, “On the improvements of perturb-and-observe-based MPPT in PV systems.” 2020, págs. 165-198, isbn:9783030055783. doi:10.1007/978- 3- 030- 05578- 3_6. url: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-05578-3.
[22] S. Roy Chowdhury y H. Saha, “Maximum power point tracking of partially shaded solar photovoltaic arrays,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 94, n° 9, págs. 1441-1447, 2010, issn: 09270248. doi: 10.1016/j.solmat.2010.04.011. url: http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2010.04.011 . DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2010.04.011
[23] W. H. Tan y J. Mohamad-Saleh, “Critical Review on Interrelationship of Electro-Devices in PV Solar Systems with Their Evolution and Future Prospects for MPPT Applications,” Energies, vol. 16, n° 2, 2023, issn: 19961073. doi: https://doi.org/10.3390/en16020850. url: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/2/850 DOI: https://doi.org/10.3390/en16020850
[24] P. Mittal, T. Goel y P. Gupta, “Evolution of MPPT algorithms in solar arrays,” Materials Today: Proceedings, vol. 37, n° 2, págs. 3154-3158, 2020, issn:22147853. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.045 url: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221478532036733X?via%3Dihub . DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.045
[25] S. Motahhir, A. El Hammoumi y A. El Ghzizal, “The most used MPPT algorithms: Review and the suitable low-cost embedded board for each algorithm,” Journal of Cleaner Production, vol. 246, pág. 118 983, 2020,issn:09596526.doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118983 url: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619338533?via%3Dihub . DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118983
[26] C. Restrepo, C. Gonzalez-Castaño, J. Muñoz, A. Chub, E. Vidal-Idiarte y R. Giral, “An MPPT Algorithm for PV Systems Based on a Simplified Photo-Diode Model” IEEE Xplore Access, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3061340 ,vol. 9,2021, issn: 2169-3536, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3061340 url: https://ieeexplore.ieee.org/document/9360748 . DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3061340
[27] A. Zouhri, “Advanced perturb and observe algorithm for maximum power point tracking in photovoltaic systems with adaptive step size”, Journal ofAutomation, Mobile Robotics and Intelligent Systems, vol 18 N° 3, 2024 doi: 10.14313/JAMRIS/3‐2024/22 url: https://www.jamris.org/index.php/JAMRIS/article/view/935.
[28]. Nguyen. H. P, Nguyen, T. T, Le. M. P, Tran T. N, “Experimental platforms consisting of software-in-the-loop, hardware-in-the-loop and power-hardware-in-the-loop for developing MPPT charge controller for photovoltaic system”, Solar Energy, vol 298, Septiembre 2025, doi: 10.1016/j.solener.2025.113666 url: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X25004293?via%3Dihub . DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2025.113666
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Mundo FESC

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.

