Emulador fotovoltaic amb interficíe HMI basada en PC pel testeig d’inversors connectats a xarxa

Abstract

Actualment, és de vital importància el desenvolupament de les energies renovables i no només és qüestió de les fonts d’energia sinó també dels equips que permeten integrar aquestes energies renovables a la xarxa; podent així, disminuir la dependència de les energies convencionals que provenen de combustibles fòssils o energia nuclear. Aquest projecte es centra en l’energia solar fotovoltaica, la qual ha experimentat un gran desenvolupament durant els últims anys. La necessitat de tenir eines per dissenyar millors algorismes de control MPPT, d’unificar la determinació dels rendiments dels equips connectats als panells i l’elevat cost d’aquests ha fet que siguin necessaris equips capaços d’emular panells fotovoltaics els quals, tenen l’avantatge de no dependre de les condicions climatològiques. Per tant, aquest projecte tracta sobre la realització d’un emulador solar fotovoltaic basat en un rectificador de díodes més un reductor CC/CC amb estructura full bridge seguit d’un filtre LCL a la sortida, així com el disseny i el desenvolupament d’una interfície gràfica que permet interactuar entre l’usuari i la màquina, complint amb els criteris de l’Estàndard Europeu vigent EN50530 [1]. Els equips utilitzats són un rectificador de díodes trifàsic i una plataforma VSC de 10 kVA format per 3 branques d’IGBTs, del qual només s’utilitzen 2 branques com a convertidor CC/CC i un filtre LCL. El convertidor CC/CC es governa mitjançant una placa de control a través d’un DSP, el qual ha estat programat en codi C amb el software Code Composer 5. Primerament, s’ha fet un estudi de mercat analitzant quines són les especificacions dels emuladors solars existents i quines són les del projecte en qüestió, fixant les característiques del filtre LCL. Seguidament, s’ha analitzat el comportament de l’equip mitjançant simulacions en MATALAB-Simulink analitzant la planta en llaç obert i amb l’algorisme de control necessari per tal de que actuï com emulador de panells fotovoltaics i radiació solar. Després, s’han fet els mateixos passos en el hardware real de potència i de drivers. També s’ha desenvolupat la HMI en Visual C++ la qual es comunica per USB amb la plataforma experimental. Finalment, s’ha realitzat el disseny de dues plaques: una serveix d’adaptació entre la placa VSC i la placa de control més l’adaptació de la comunicació sèrie SCI a USB; l’altra és on s’implementa el filtre LCL de sortida del convertidor i la sonda de corrent de la segona bobina la qual, a diferència de la resta de sondes necessàries, no està disponible a l’equip VSC. Per acabar es fa un anàlisi econòmic i mediambiental del prototipus implementat.