Desenvolupament i implementació d'un emulador fotovoltaic amb interfície HMI per a inversors de gran potència en el seu rang de funcionament habitual.

Abstract

En els últims anys, la indústria de les energies renovables ha experimentat un fort creixement i una implantació amb tendència a l’augment en la societat. Concretament, el sector de les energies solars ha desenvolupat una forta evolució, fent-se servir cada cop més en múltiples aplicacions. Molts governs aposten, promouen i inciten a l’explotació de recursos renovables com a fonts d’energia per al col·lectiu de la societat, provocant, al seu torn, la necessitat de dur a terme investigacions amb la finalitat d’aconseguir millores en el rendiment de les tecnologies actuals i de la realització de bancades de proves per a determinar les característiques dels nous productes que apareixen. Així doncs, aquest projecte neix de la necessitat de disposar d’una plataforma que permeti testejar inversors fotovoltaics sense haver de recórrer a l’ús de plaques fotovoltaiques reals o d’emuladors de llum solar. Les principals desavantatges d’aquestes darreres opcions resideixen en la dependència de les condicions atmosfèriques, en el primer cas, o en la gran quantitat d’energia requerida per a recrear la intensitat llumínica, en el segon. D’aquesta forma l’estudi realitzat es basa la implementació d’una bancada que permeti emular el comportament d’un conjunt de panells fotovoltaics fent ús d’un convertidor de potència a través de la seva corba característica tensió-corrent, amb la finalitat que fabricants o muntadors d’inversors fotovoltaics puguin provar els sues equips. Per a la realització d'aquesta tasca s'implementarà una interfície gràfica que permeti treballar amb diferents corbes al llarg del temps. El sistema que es proposa per a l’emulador té el seu fonament en un convertidor de potència de fins a 10 kVA amb una topologia de rectificador trifàsic actiu d’IGBTs. Es farà ús d’una placa de control gestionada per un DSP en la qual s’implementarà el control de les variables desitjades del sistema, el dispar dels IGBTs i la corba característica del sistema fotovoltaic a emular. L’ús d’aquesta topologia presenta el principal inconvenient que no permet recórrer tota la corba fotovoltaica, ja que es tracta d’un elevador de tensió. No obstant, els tests que es realitzen sobre els equips inversors responen, en la majoria dels casos, a un rang de funcionament proper al màxim de les seves prestacions, com ara la determinació del correcte funcionament d’algorismes MPPT. En una primera part del projecte, s’ha realitzat un estudi de les especificacions que hauria de complir el convertidor juntament amb un estudi de mercat, per tal de veure l’actualitat d’aquest. Seguidament, es presenta un anàlisi de possibles alternatives, definició de les característiques del convertidor triat, descripció del software necessari per al control i gestió de l’emulador. Posteriorment, s’han realitzat unes simulacions, les proves sobre la bancada real i, finalment, l’anàlisi econòmic i mediambiental.