(1) Este documento describe la modelación y simulación de un cargador de batería para un seguidor de máxima transferencia de potencia usando un panel solar, un convertidor buck y una batería. (2) Se desarrolló un modelo matemático para el panel solar y ecuaciones para simular el sistema completo. (3) Los resultados de la simulación muestran que los valores obtenidos por el modelo matemático se asemejan al comportamiento real del circuito.
Este documento presenta información sobre el sistema internacional de unidades (SI) y cómo convertir entre diferentes unidades. Explica las unidades básicas del SI como el metro, kilogramo, segundo y otras. También cubre cómo convertir entre unidades usando factores de conversión y la notación de potencias de diez para expresar números muy grandes o pequeños. Finalmente, presenta ejemplos numéricos de cómo realizar conversiones y operaciones matemáticas con números en notación de potencias de diez.
Este documento presenta información sobre notación de ingeniería y diagramas de circuitos. Explica que la notación de ingeniería usa prefijos como kilo, mega y micro en lugar de potencias de 10 para expresar números grandes y pequeños. Proporciona ejemplos de cómo convertir entre unidades usando estos prefijos. También describe tres tipos de diagramas de circuitos: diagramas de bloques, diagramas pictográficos y diagramas esquemáticos, explicando cuándo y cómo usar cada uno.
Este documento describe el despacho económico de generación para un sistema termoeléctrico uninodal. Explica que el despacho económico asigna la generación de los recursos energéticos de manera óptima para cubrir la demanda a menor costo, sujeto a restricciones operativas. Usa el método de Lagrange para formular el problema como una minimización de costos con restricciones, igualando la generación total a la demanda. Presenta los procedimientos para resolver el sistema de ecuaciones y asegurar que las soluc
El documento describe el cálculo de sistemas eléctricos usando valores en por unidad (pu). Explica cómo definir las magnitudes de base para representar circuitos equivalentes en pu y conservar las leyes de Kirchhoff, Ohm y Joule. También cubre cómo relacionar las bases en diferentes niveles de tensión usando transformadores y cómo cambiar de base.
Este documento describe los cortocircuitos y procesos electromagnéticos transitorios en los sistemas eléctricos de potencia. Explica el método por unidad para expresar magnitudes como impedancia y corriente base en sistemas con múltiples niveles de voltaje. También presenta un ejemplo numérico de cómo convertir parámetros de generadores, transformadores y líneas a valores por unidad. Además, define los diferentes regímenes de operación de un sistema eléctrico como estacionario normal, transitorio normal y estacion
Este documento describe los conceptos básicos para la representación de sistemas eléctricos de potencia (SEP), incluyendo la importancia de representar fielmente cada componente y su integración para simular el comportamiento global del sistema. Explica que existen dos tipos de diagramas de representación - un diagrama unifilar general y otro detallado con valores para cada elemento - y que la representación depende del análisis a realizar. También define conceptos clave como nodos eléctricos, configuración, topología y diferentes tipos de sistemas como
Este documento introduce el concepto de estabilidad de sistemas eléctricos de potencia. Describe los componentes típicos de un sistema eléctrico, incluidos generadores, cargas, redes de transmisión y sistemas de control. Explica los diferentes tipos de perturbaciones que pueden afectar la estabilidad y clasifica la estabilidad en ángulo y tensión. Asimismo, distingue entre inestabilidad transitoria e inestabilidad a pequeñas señales.
Este documento describe la compensación de energía reactiva mediante la instalación de condensadores. Explica la naturaleza de la energía reactiva, el factor de potencia, y los métodos y beneficios de la compensación, incluyendo la reducción de tarifas de energía, pérdidas por efecto Joule, y caídas de tensión. También cubre temas como la ubicación y tipos de compensación usando principalmente condensadores.
Este documento presenta información sobre el sistema internacional de unidades (SI) y cómo convertir entre diferentes unidades. Explica las unidades básicas del SI como el metro, kilogramo, segundo y otras. También cubre cómo convertir entre unidades usando factores de conversión y la notación de potencias de diez para expresar números muy grandes o pequeños. Finalmente, presenta ejemplos numéricos de cómo realizar conversiones y operaciones matemáticas con números en notación de potencias de diez.
Este documento presenta información sobre notación de ingeniería y diagramas de circuitos. Explica que la notación de ingeniería usa prefijos como kilo, mega y micro en lugar de potencias de 10 para expresar números grandes y pequeños. Proporciona ejemplos de cómo convertir entre unidades usando estos prefijos. También describe tres tipos de diagramas de circuitos: diagramas de bloques, diagramas pictográficos y diagramas esquemáticos, explicando cuándo y cómo usar cada uno.
Este documento describe el despacho económico de generación para un sistema termoeléctrico uninodal. Explica que el despacho económico asigna la generación de los recursos energéticos de manera óptima para cubrir la demanda a menor costo, sujeto a restricciones operativas. Usa el método de Lagrange para formular el problema como una minimización de costos con restricciones, igualando la generación total a la demanda. Presenta los procedimientos para resolver el sistema de ecuaciones y asegurar que las soluc
El documento describe el cálculo de sistemas eléctricos usando valores en por unidad (pu). Explica cómo definir las magnitudes de base para representar circuitos equivalentes en pu y conservar las leyes de Kirchhoff, Ohm y Joule. También cubre cómo relacionar las bases en diferentes niveles de tensión usando transformadores y cómo cambiar de base.
Este documento describe los cortocircuitos y procesos electromagnéticos transitorios en los sistemas eléctricos de potencia. Explica el método por unidad para expresar magnitudes como impedancia y corriente base en sistemas con múltiples niveles de voltaje. También presenta un ejemplo numérico de cómo convertir parámetros de generadores, transformadores y líneas a valores por unidad. Además, define los diferentes regímenes de operación de un sistema eléctrico como estacionario normal, transitorio normal y estacion
Este documento describe los conceptos básicos para la representación de sistemas eléctricos de potencia (SEP), incluyendo la importancia de representar fielmente cada componente y su integración para simular el comportamiento global del sistema. Explica que existen dos tipos de diagramas de representación - un diagrama unifilar general y otro detallado con valores para cada elemento - y que la representación depende del análisis a realizar. También define conceptos clave como nodos eléctricos, configuración, topología y diferentes tipos de sistemas como
Este documento introduce el concepto de estabilidad de sistemas eléctricos de potencia. Describe los componentes típicos de un sistema eléctrico, incluidos generadores, cargas, redes de transmisión y sistemas de control. Explica los diferentes tipos de perturbaciones que pueden afectar la estabilidad y clasifica la estabilidad en ángulo y tensión. Asimismo, distingue entre inestabilidad transitoria e inestabilidad a pequeñas señales.
Este documento describe la compensación de energía reactiva mediante la instalación de condensadores. Explica la naturaleza de la energía reactiva, el factor de potencia, y los métodos y beneficios de la compensación, incluyendo la reducción de tarifas de energía, pérdidas por efecto Joule, y caídas de tensión. También cubre temas como la ubicación y tipos de compensación usando principalmente condensadores.
Análisis del desempeño de un sistema de bombeo fotovoltaico a diferentes altu...Carlos A. Velázquez García
Análisis del desempeño de un sistema de bombeo bajo diferentes factores climatologícos de cierta región para determinar a diferentes alturas de presión, cual es la altura de presión adecuada para esas condiciones climatologicas y determinar de este modo su mejor rendimiento.
Calcular la corriente de fase y de línea de la instalación y verificar las se...JOe Torres Palomino
Este informe resume los resultados de una práctica de laboratorio sobre calidad de energía eléctrica utilizando Matlab/Simulink. Se analizó una instalación eléctrica con diferentes cargas y se midieron las señales de tensión y corriente. Se encontró un ligero desequilibrio en la tensión y corriente de líneas. Adicionalmente, se modificó la conexión de un conjunto de receptores entre triángulo y estrella, observando cambios en la corriente consumida. Finalmente, se simuló una falla monofás
Este documento presenta información sobre diagramas de circuitos y el análisis de circuitos mediante computadoras y calculadoras. Explica cómo los diagramas de circuitos usan símbolos estandarizados para representar componentes electrónicos y cómo softwares de simulación y paquetes matemáticos como Multisim, PSpice, Mathcad y Matlab pueden usarse para analizar y probar circuitos en una computadora sin necesidad de un prototipo físico. También describe el uso de calculadoras especializadas para facilitar cálculos relacionados con circuitos elé
Este documento presenta los métodos para medir la potencia activa y reactiva en sistemas eléctricos monofásicos y trifásicos. Explica el método de un wattmetro para medir la potencia en sistemas trifásicos balanceados y el método de dos wattmetros para sistemas trifásicos generales. También describe cómo medir la potencia reactiva usando un wattmetro. Finalmente, detalla cinco experimentos para aplicar estos métodos y medir la potencia en diferentes configuraciones de carga.
El documento describe un proyecto de un corrector de factor de potencia. Consiste en tres etapas: sensado, control y potencia. La etapa de sensado obtiene las señales de tensión y corriente. La etapa de control, con un microcontrolador, mide el desfasaje, controla el factor de potencia y visualiza la información en un LCD. La etapa de potencia es un banco de capacitores que se conectan para corregir el factor de potencia.
Analisis de fallas en sist elect de pot presentacion 7 aVivi Sainz
Este documento presenta el contenido de un curso sobre análisis de fallas en sistemas eléctricos de potencia. Revisa conceptos básicos como fasores, diagramas fasoriales y potencia en circuitos monofásicos. Explica el sistema por unidad, componentes simétricas y modelado de sistemas eléctricos para análisis de fallas. Finalmente, detalla diferentes tipos de fallas como derivación, serie y su análisis. El objetivo del curso es presentar los conceptos necesarios para el análisis de fall
Este documento describe los conceptos clave de la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia. Explica que los estudios de estabilidad transitoria evalúan la capacidad de un sistema para permanecer sincronizado durante grandes perturbaciones como fallas o pérdidas de generación. Describe los métodos para modelar generadores y la red, y las ecuaciones utilizadas. También cubre temas como el criterio de áreas iguales para determinar el tiempo crítico para eliminar una falla sin causar inestabilidad.
Este documento describe los modelos y representaciones de sistemas de potencia utilizados para análisis. Explica cómo los diagramas unifilares representan los componentes de un sistema eléctrico de manera simplificada, y cómo los diagramas de impedancias monofásicos muestran los equivalentes de elementos como transformadores y generadores. También describe diferentes modelos de carga comúnmente utilizados en análisis de flujo de potencia, incluyendo modelos de inyección de potencia constante y corriente constante.
Este documento evalúa las variables de un sistema back-to-back con un generador PMSG bajo diferentes restricciones de operación. El generador es controlado para maximizar la transferencia de potencia a la red y durante fallas simétricas del sistema. Se modela y simula el sistema completo en PLECs para evaluar su desempeño bajo diferentes escenarios. El control vectorial mantiene la estabilidad del sistema y maximiza la transferencia de potencia de la turbina eólica a la red eléctrica.
Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio sobre la medición de potencia trifásica. Se midieron voltajes y corrientes en un circuito trifásico resistivo y se calcularon las potencias activa, reactiva y aparente. Luego se agregó capacitancia al circuito y se volvieron a medir las potencias. Los resultados mostraron que la potencia total fue aproximadamente la misma antes y después de agregar la capacitancia.
Este documento presenta tres ejemplos de conversión de sistemas de transmisión a diagramas de reactancias en unidades per unit (p.u.). El primer ejemplo resuelve un sistema de tres zonas, calculando las bases de voltaje de cada zona y convirtiendo los valores de impedancia a p.u. El segundo ejemplo convierte un sistema de tres barras a p.u. usando bases de 100 MVA y 110 kV. El tercer ejemplo resuelve un sistema de dos barras usando bases de 30 MVA y 33 kV.
Este documento describe los métodos para calcular el flujo de potencia en un sistema eléctrico de potencia (SEP). Explica que el cálculo del flujo de potencia permite programar ampliaciones del SEP, estudiar los efectos de fallas, y ayudar a determinar programas de despacho óptimos. Luego, presenta el modelo matemático para calcular el flujo de potencia en un SEP de n barras, resolviendo el sistema de ecuaciones no lineales mediante técnicas de aproximaciones sucesivas como el método de Gauss.
Este documento presenta un análisis de cortocircuito a sistemas eléctricos. En el capítulo 1 se introduce el tema y se explican los objetivos y alcances del estudio. Los capítulos 2 a 4 describen las bases teóricas de cortocircuito, el análisis de dos sistemas eléctricos mediante diferentes métodos y la simulación de fallas usando un programa de cómputo. Finalmente, el capítulo 5 presenta conclusiones y recomendaciones para estudios posteriores.
El criterio de áreas permite determinar la estabilidad de un sistema eléctrico en condiciones transitorias sin resolver la ecuación de oscilación. Se deduce para una máquina conectada a una barra infinita, pero también se puede aplicar a sistemas de dos máquinas. Si el área bajo la curva de potencia-ángulo desde el punto inicial hasta el máximo ángulo es igual al área desde el máximo ángulo hasta el punto inicial, el sistema es estable. Esto significa que la energía ganada durante la aceleración es igual a la energía
El documento trata sobre conceptos fundamentales de electricidad aplicados a instalaciones domiciliarias. Explica los conceptos básicos de corriente, tensión, potencia y resistencia eléctrica, así como la diferencia entre corriente directa y alterna. También cubre temas como el valor eficaz, ángulo de fase y frecuencia de la corriente alterna, y cómo estos afectan el cálculo de la potencia eléctrica. Finalmente, presenta una introducción a temas como contactores, transformadores, instrumentos de medición y sistemas
Este documento presenta un resumen de los temas que se abordarán en la asignatura de Sistemas Eléctricos de Potencia. Incluye análisis de sistemas eléctricos en estado estable, métodos para cálculo de redes, cálculo de fallas, estabilidad de sistemas y controles de potencia. Además, contiene ejemplos de aplicación de conceptos como sistemas en por unidad, matrices de admitancia e impedancia y modificación de matrices Zbus.
El documento describe los conceptos de potencia eléctrica monofásica y corriente alterna. La potencia eléctrica se refiere a la cantidad de energía transferida por unidad de tiempo y se mide en vatios. En corriente alterna, la potencia depende del desfase entre la tensión y la corriente. Existen tres tipos de potencia: potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente. El factor de potencia indica la relación entre la potencia activa y la potencia aparente.
Este documento analiza el comportamiento de resistores, capacitores e inductores en circuitos de corriente alterna (CA). Presenta los resultados experimentales de medir la potencia, corriente y tensión en circuitos resistivos, capacitivos e inductivos individuales y combinados. Explica conceptos como potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia, y cómo estos varían según el tipo de circuito.
Presentamos un extenso resumen de los tres tomos que en su día fueron publicados dentro de la colección de Apuntes 1995/1996, de la Universidad de Jaén, cuyos títulos fueron “Electrónica de Potencia: Convertidores DC-DC”, “Electrónica de Potencia: Convertidores DC-AC”, “Electrónica de Potencia: Convertidores AC -DC”, realizados en colaboración con alumnos de Ingeniería Técnica, como motivo de su trabajo fin de carrera. Se pretendía en su día cubrir las necesidades docentes de una materia tan importante como los Convertidores Estáticos dentro de la Electrónica de Potencia, en su día asignatura troncal del plan de estudios de Ingeniería Técnica y en la actualidad materia troncal en el Grado de Ingeniería Electrónica Industrial.
Este documento presenta el diseño, simulación y pruebas de un circuito cargador solar para mejorar el rendimiento de potencia de un sistema fotovoltaico pequeño mediante un convertidor tipo Buck. Los resultados de las pruebas en laboratorio muestran una mejora en el rendimiento del 17-20% en comparación con un sistema cargador solar convencional. El circuito propuesto utiliza un microcontrolador de bajo consumo, un transistor MOSFET y un convertidor Buck para operar el panel solar en su punto de máxima potencia.
El documento presenta información sobre varias tesis relacionadas con la aplicación de la tomografía de capacitancia eléctrica y la reconstrucción de imágenes de permitividad eléctrica. La primera tesis describe el uso de la técnica de tomografía de capacitancia eléctrica para monitorear la deformación en modelos geológicos, mientras que las otras tesis tratan sobre el diseño de bancos de condensadores y la optimización del factor de potencia en industrias.
Análisis del desempeño de un sistema de bombeo fotovoltaico a diferentes altu...Carlos A. Velázquez García
Análisis del desempeño de un sistema de bombeo bajo diferentes factores climatologícos de cierta región para determinar a diferentes alturas de presión, cual es la altura de presión adecuada para esas condiciones climatologicas y determinar de este modo su mejor rendimiento.
Calcular la corriente de fase y de línea de la instalación y verificar las se...JOe Torres Palomino
Este informe resume los resultados de una práctica de laboratorio sobre calidad de energía eléctrica utilizando Matlab/Simulink. Se analizó una instalación eléctrica con diferentes cargas y se midieron las señales de tensión y corriente. Se encontró un ligero desequilibrio en la tensión y corriente de líneas. Adicionalmente, se modificó la conexión de un conjunto de receptores entre triángulo y estrella, observando cambios en la corriente consumida. Finalmente, se simuló una falla monofás
Este documento presenta información sobre diagramas de circuitos y el análisis de circuitos mediante computadoras y calculadoras. Explica cómo los diagramas de circuitos usan símbolos estandarizados para representar componentes electrónicos y cómo softwares de simulación y paquetes matemáticos como Multisim, PSpice, Mathcad y Matlab pueden usarse para analizar y probar circuitos en una computadora sin necesidad de un prototipo físico. También describe el uso de calculadoras especializadas para facilitar cálculos relacionados con circuitos elé
Este documento presenta los métodos para medir la potencia activa y reactiva en sistemas eléctricos monofásicos y trifásicos. Explica el método de un wattmetro para medir la potencia en sistemas trifásicos balanceados y el método de dos wattmetros para sistemas trifásicos generales. También describe cómo medir la potencia reactiva usando un wattmetro. Finalmente, detalla cinco experimentos para aplicar estos métodos y medir la potencia en diferentes configuraciones de carga.
El documento describe un proyecto de un corrector de factor de potencia. Consiste en tres etapas: sensado, control y potencia. La etapa de sensado obtiene las señales de tensión y corriente. La etapa de control, con un microcontrolador, mide el desfasaje, controla el factor de potencia y visualiza la información en un LCD. La etapa de potencia es un banco de capacitores que se conectan para corregir el factor de potencia.
Analisis de fallas en sist elect de pot presentacion 7 aVivi Sainz
Este documento presenta el contenido de un curso sobre análisis de fallas en sistemas eléctricos de potencia. Revisa conceptos básicos como fasores, diagramas fasoriales y potencia en circuitos monofásicos. Explica el sistema por unidad, componentes simétricas y modelado de sistemas eléctricos para análisis de fallas. Finalmente, detalla diferentes tipos de fallas como derivación, serie y su análisis. El objetivo del curso es presentar los conceptos necesarios para el análisis de fall
Este documento describe los conceptos clave de la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia. Explica que los estudios de estabilidad transitoria evalúan la capacidad de un sistema para permanecer sincronizado durante grandes perturbaciones como fallas o pérdidas de generación. Describe los métodos para modelar generadores y la red, y las ecuaciones utilizadas. También cubre temas como el criterio de áreas iguales para determinar el tiempo crítico para eliminar una falla sin causar inestabilidad.
Este documento describe los modelos y representaciones de sistemas de potencia utilizados para análisis. Explica cómo los diagramas unifilares representan los componentes de un sistema eléctrico de manera simplificada, y cómo los diagramas de impedancias monofásicos muestran los equivalentes de elementos como transformadores y generadores. También describe diferentes modelos de carga comúnmente utilizados en análisis de flujo de potencia, incluyendo modelos de inyección de potencia constante y corriente constante.
Este documento evalúa las variables de un sistema back-to-back con un generador PMSG bajo diferentes restricciones de operación. El generador es controlado para maximizar la transferencia de potencia a la red y durante fallas simétricas del sistema. Se modela y simula el sistema completo en PLECs para evaluar su desempeño bajo diferentes escenarios. El control vectorial mantiene la estabilidad del sistema y maximiza la transferencia de potencia de la turbina eólica a la red eléctrica.
Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio sobre la medición de potencia trifásica. Se midieron voltajes y corrientes en un circuito trifásico resistivo y se calcularon las potencias activa, reactiva y aparente. Luego se agregó capacitancia al circuito y se volvieron a medir las potencias. Los resultados mostraron que la potencia total fue aproximadamente la misma antes y después de agregar la capacitancia.
Este documento presenta tres ejemplos de conversión de sistemas de transmisión a diagramas de reactancias en unidades per unit (p.u.). El primer ejemplo resuelve un sistema de tres zonas, calculando las bases de voltaje de cada zona y convirtiendo los valores de impedancia a p.u. El segundo ejemplo convierte un sistema de tres barras a p.u. usando bases de 100 MVA y 110 kV. El tercer ejemplo resuelve un sistema de dos barras usando bases de 30 MVA y 33 kV.
Este documento describe los métodos para calcular el flujo de potencia en un sistema eléctrico de potencia (SEP). Explica que el cálculo del flujo de potencia permite programar ampliaciones del SEP, estudiar los efectos de fallas, y ayudar a determinar programas de despacho óptimos. Luego, presenta el modelo matemático para calcular el flujo de potencia en un SEP de n barras, resolviendo el sistema de ecuaciones no lineales mediante técnicas de aproximaciones sucesivas como el método de Gauss.
Este documento presenta un análisis de cortocircuito a sistemas eléctricos. En el capítulo 1 se introduce el tema y se explican los objetivos y alcances del estudio. Los capítulos 2 a 4 describen las bases teóricas de cortocircuito, el análisis de dos sistemas eléctricos mediante diferentes métodos y la simulación de fallas usando un programa de cómputo. Finalmente, el capítulo 5 presenta conclusiones y recomendaciones para estudios posteriores.
El criterio de áreas permite determinar la estabilidad de un sistema eléctrico en condiciones transitorias sin resolver la ecuación de oscilación. Se deduce para una máquina conectada a una barra infinita, pero también se puede aplicar a sistemas de dos máquinas. Si el área bajo la curva de potencia-ángulo desde el punto inicial hasta el máximo ángulo es igual al área desde el máximo ángulo hasta el punto inicial, el sistema es estable. Esto significa que la energía ganada durante la aceleración es igual a la energía
El documento trata sobre conceptos fundamentales de electricidad aplicados a instalaciones domiciliarias. Explica los conceptos básicos de corriente, tensión, potencia y resistencia eléctrica, así como la diferencia entre corriente directa y alterna. También cubre temas como el valor eficaz, ángulo de fase y frecuencia de la corriente alterna, y cómo estos afectan el cálculo de la potencia eléctrica. Finalmente, presenta una introducción a temas como contactores, transformadores, instrumentos de medición y sistemas
Este documento presenta un resumen de los temas que se abordarán en la asignatura de Sistemas Eléctricos de Potencia. Incluye análisis de sistemas eléctricos en estado estable, métodos para cálculo de redes, cálculo de fallas, estabilidad de sistemas y controles de potencia. Además, contiene ejemplos de aplicación de conceptos como sistemas en por unidad, matrices de admitancia e impedancia y modificación de matrices Zbus.
El documento describe los conceptos de potencia eléctrica monofásica y corriente alterna. La potencia eléctrica se refiere a la cantidad de energía transferida por unidad de tiempo y se mide en vatios. En corriente alterna, la potencia depende del desfase entre la tensión y la corriente. Existen tres tipos de potencia: potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente. El factor de potencia indica la relación entre la potencia activa y la potencia aparente.
Este documento analiza el comportamiento de resistores, capacitores e inductores en circuitos de corriente alterna (CA). Presenta los resultados experimentales de medir la potencia, corriente y tensión en circuitos resistivos, capacitivos e inductivos individuales y combinados. Explica conceptos como potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia, y cómo estos varían según el tipo de circuito.
Presentamos un extenso resumen de los tres tomos que en su día fueron publicados dentro de la colección de Apuntes 1995/1996, de la Universidad de Jaén, cuyos títulos fueron “Electrónica de Potencia: Convertidores DC-DC”, “Electrónica de Potencia: Convertidores DC-AC”, “Electrónica de Potencia: Convertidores AC -DC”, realizados en colaboración con alumnos de Ingeniería Técnica, como motivo de su trabajo fin de carrera. Se pretendía en su día cubrir las necesidades docentes de una materia tan importante como los Convertidores Estáticos dentro de la Electrónica de Potencia, en su día asignatura troncal del plan de estudios de Ingeniería Técnica y en la actualidad materia troncal en el Grado de Ingeniería Electrónica Industrial.
Este documento presenta el diseño, simulación y pruebas de un circuito cargador solar para mejorar el rendimiento de potencia de un sistema fotovoltaico pequeño mediante un convertidor tipo Buck. Los resultados de las pruebas en laboratorio muestran una mejora en el rendimiento del 17-20% en comparación con un sistema cargador solar convencional. El circuito propuesto utiliza un microcontrolador de bajo consumo, un transistor MOSFET y un convertidor Buck para operar el panel solar en su punto de máxima potencia.
El documento presenta información sobre varias tesis relacionadas con la aplicación de la tomografía de capacitancia eléctrica y la reconstrucción de imágenes de permitividad eléctrica. La primera tesis describe el uso de la técnica de tomografía de capacitancia eléctrica para monitorear la deformación en modelos geológicos, mientras que las otras tesis tratan sobre el diseño de bancos de condensadores y la optimización del factor de potencia en industrias.
El documento trata sobre un trabajo teórico-práctico sobre sistemas eléctricos trifásicos. Explica el cálculo de potencias en sistemas trifásicos, incluyendo cargas equilibradas y desequilibradas conectadas en estrella y triángulo. También define el factor de potencia y cómo mejorarlo mediante la instalación de condensadores.
La importancia de la generación de energía eléctrica mediante sistemas fotovoltaicos es un asunto de preponderancia a nivel mundial. El incremento en las demandas de instalaciones fotovoltaicas para 2020 es uno de los más altos en el ámbito de las energías renovables y esta tendencia se espera que continúe en los próximos años. Por lo tanto, un número cada vez mayor de nuevos componentes y sistemas fotovoltaicos (FV), principalmente módulos FV, reguladores e inversores, están emergiendo en el mercado, por lo tanto, la necesidad de caracterizar dichos sistemas se ha convertido en un aspecto fundamental en la comprobación de sus parámetros funcionales. El análisis de una celda solar, módulo o conjunto de módulos (arreglos), se enfocan en las curvas voltaje-corriente (característica I-V) y voltaje-potencia (característica P-V). Esta investigación aplicada utiliza el modelo matemático basado en la ecuación de Shockley de la celda fotovoltaico, para estimar el comportamiento bajo condiciones de irradiancia y temperatura variables en un programa de instrumentación virtual, demostrando las curvas de voltaje contra corriente de la celda fotovoltaica, se utilizan una plataforma de modelado matemático Matlab - Simulink, resultando la simulación de paneles fotovoltaicos bajo condiciones de pruebas estándar de laboratorio, y condiciones de operaciones de trabajo bajo temperaturas e irradiancia variables. El modelo se comprueba en laboratorio con una tarjeta de potencia que sirve como cargas variables a los paneles fotovoltaicos, permitiendo visualizar y comprobar experimentalmente las curvas características de operación de panel fotovoltaico para la marca comercial Canadian.
Este documento presenta los resultados de un laboratorio sobre el diseño e implementación de una fuente de poder regulada con diodo Zener. Se describe el circuito utilizado, que incluye un transformador, puente rectificador, diodo LED, capacitores y diodo Zener. Se muestran formas de onda obtenidas en simulaciones y mediciones, y se tabulan valores de voltaje, corriente y ripple. El objetivo era analizar el efecto de agregar diferentes capacitores al circuito y obtener la curva de regulación de carga.
Este documento presenta la ley de Ohm y la ley de Watt. Explica la relación entre corriente, voltaje y resistencia, y cómo calcular cada una utilizando la ley de Ohm. También cubre la relación lineal y inversa entre corriente y voltaje, y corriente y resistencia. Finalmente, introduce la potencia y energía, y cómo aplicar las leyes de Ohm y Watt para calcular valores en circuitos eléctricos.
La relación describe la correlación entre un voltaje primario y secundario de un autotransformador con 1000 espiras primarias y 250 espiras secundarias. Al medir los voltajes con una corriente de 20A, la pendiente de la gráfica fue de 4.6, similar al valor teórico de 4 calculado por la razón de espiras. Con 250 espiras primarias y 1000 espiras secundarias con una corriente de 200A, la pendiente experimental fue de 0.26 y la teórica de 0.25.
Este documento describe tres circuitos lógicos combinacionales diseñados e implementados en el laboratorio. El primer circuito es un circuito de reconocimiento que se minimizó usando Karnaugh map y se implementó con compuertas NAND. El segundo circuito controla el encendido de una luz dependiendo de un interruptor y un sensor de luz, usando una compuerta Smith Trigger. El tercer circuito controla el flujo de agua en un tanque abriendo diferentes válvulas dependiendo del nivel y la temperatura del agua, usando funciones lógicas.
Este documento describe tres circuitos lógicos combinacionales diseñados e implementados en el laboratorio. El primer circuito es un circuito de reconocimiento que se minimizó usando Karnaugh map y se implementó con compuertas NAND. El segundo circuito controla el encendido de una luz dependiendo de un interruptor y un sensor de luz, usando una compuerta Smith Trigger. El tercer circuito controla el flujo de agua en un tanque abriendo diferentes válvulas dependiendo del nivel y la temperatura del agua, usando funciones lógicas.
Amplificador lm741 integrador y diferenciador pdFranklin J.
El documento describe cómo los amplificadores operacionales pueden usarse para simular las operaciones matemáticas de integración y diferenciación. Explica que un integrador basado en un amplificador operacional simula la integración al determinar el área bajo la curva de una función de entrada, mientras que un diferenciador basado en un amplificador operacional simula la diferenciación al determinar la tasa de cambio instantánea de una función de entrada. Luego, el documento presenta los circuitos e implementaciones prácticas de integradores y diferenciadores usando amplificadores oper
Este documento describe la implementación y simulación de un conversor AC/AC trifásico totalmente controlado. Se realizó la simulación usando Matlab/Simulink y la implementación en un banco de laboratorio. Los resultados de la simulación y la implementación práctica muestran formas de onda similares para el voltaje y la corriente en la carga, aunque con pequeñas diferencias en la amplitud.
Este documento describe los cálculos eléctricos para instalaciones de alumbrado público. Explica el procedimiento de cálculo considerando que las lámparas se conectan alternativamente entre fases y el neutro, lo que hace que no sea un sistema trifásico equilibrado. También presenta programas de cálculo en Excel que aplican este método y cumplen con las regulaciones. Finalmente, resume algunas prescripciones reglamentarias fundamentales sobre este tipo de instalaciones eléctricas.
Este documento presenta un modelo teórico simple de una celda fotovoltaica desarrollado por un estudiante. Incluye la determinación experimental del espectro de emisión de una fuente luminosa, las curvas de corriente-tensión de una celda y sus parámetros característicos, y el desarrollo de un modelo matemático para calcular la irradiancia solar basado en la ley de Planck del cuerpo negro. El estudiante realizó mediciones en el laboratorio y ajustó los cálculos teóricos a los datos experiment
Este documento describe los pasos para modelar y simular un convertidor Buck. Incluye las ecuaciones dinámicas del sistema y los parámetros del convertidor. También explica el uso del método de Euler para integrar numéricamente las ecuaciones y simular el convertidor en el software PSIM.
Este documento presenta la ley de Ohm y la ley de Watt. Explica las relaciones entre corriente, voltaje y resistencia, así como entre energía y potencia. Incluye ejemplos para ilustrar estas relaciones y cómo aplicar las leyes de Ohm y Watt para calcular valores desconocidos en circuitos eléctricos.
Borrador de clases Sistemas de Potencia versión 5Julio Molina
Este documento describe el cálculo en valores por unidad para representar un sistema de potencia. Se eligen bases de potencia y tensión adecuadas. Luego, se obtienen los modelos por unidad de cada componente como generadores, transformadores, líneas y cargas. Esto permite representar todo el sistema de potencia mediante un diagrama simplificado de impedancias adimensionales.
Este documento presenta el análisis de líneas de campo eléctrico y equipotenciales para diferentes configuraciones de electrodos. Se describen tres configuraciones experimentales utilizando placas paralelas, un electrodo dentro de un anillo y una placa contra un pin. Los resultados muestran que las líneas equipotenciales y de campo varían de acuerdo a la geometría de los electrodos, siendo paralelas y uniformes para placas paralelas, curvas para un pin dentro de un anillo y una mezcla de curvas y líneas
El documento describe un proyecto llamado "Emergiendo con el Sol" llevado a cabo por varias universidades, incluida la UNJBG en Tacna, Perú. El proyecto incluye la instalación de un sistema de energía solar fotovoltaica de 3 kW en el laboratorio CERT y capacitación sobre su uso. También involucra seminarios, pasantías de estudiantes y docentes, publicaciones, y asesoramiento de tesis relacionadas con sistemas solares.
Este documento proporciona información general sobre ContourGlobal, una empresa desarrolladora y operadora de plantas de energía a nivel global. Detalla que operan 41 plantas con una capacidad total de 3,718 MW en 20 países. En Perú operan el Proyecto Inka con una capacidad de 110 MW a través de dos parques eólicos. También describe aspectos técnicos del funcionamiento de las turbinas eólicas, los controles y sensores de seguridad, y sus programas de seguridad operacional y monitoreo ambiental.
El documento describe el auge de la energía solar fotovoltaica para sistemas de riego. La caída de precios de los paneles solares y la optimización de componentes como motores y electrónica de potencia han hecho que los sistemas de bombeo solar sean rentables con plazos de retorno de 2 a 5 años. Se presentan ejemplos de implementación exitosa de sistemas de riego solar en Marruecos, Chile y Perú.
Este documento presenta un resumen de un curso sobre el diseño de generadores eléctricos con imanes permanentes. Explica los conceptos básicos detrás del flujo de potencia de un generador síncrono, incluido el cálculo matemático del flujo de potencia. También cubre temas como la geometría, parámetros externos e internos, y un modelo para el diseño de generadores eléctricos con imanes permanentes.
El documento describe los orígenes y características de los vientos. Los vientos se originan debido a las diferencias de presión, temperatura y densidad del aire entre dos zonas geográficas. La energía eólica proviene principalmente de la energía solar, donde alrededor del 1-2% de la energía del sol es convertida en energía eólica. Los vientos globales son afectados por factores como la fuerza de Coriolis y forman celdas de circulación global.
El documento presenta información sobre tecnologías de energías renovables. Introduce el tema y objetivos del curso, incluyendo los diferentes capítulos que cubrirán teoría y práctica sobre energía eólica, solar, minihidro y biomasa. También incluye tablas y gráficos de datos sobre el rendimiento de molinos de viento y consumo de agua de diferentes especies, así como una tabla del plan de estudios del curso con horas dedicadas a cada tema.
Este documento resume varios proyectos emblemáticos de la Universidad de Jaén relacionados con la energía solar fotovoltaica. Describe el proyecto UNIVER de 2001, que instaló un sistema fotovoltaico de 200 kW en el campus, y el proyecto UNIVERS☼L que evalúa el potencial fotovoltaico del campus. También resume la participación de la universidad en Solar Decathlon Europe 2012 con el proyecto PATIO 2.12, que ganó varios premios.
Este documento presenta un curso sobre sistemas fotovoltaicos conectados a la red dictado por los Dres. Gustavo Nofuentes y Juan de la Casa del Grupo IDEA de la Universidad de Jaén. El curso cubrirá el panorama actual, diseño, balance energético y proyectos emblemáticos de la universidad en sistemas fotovoltaicos conectados a la red. El Grupo IDEA se enfoca en investigación de sistemas fotovoltaicos y ha desarrollado laboratorios y proyectos en España.
Este documento describe el proceso de dimensionado de un sistema fotovoltaico conectado a red (SFCR) mediante la selección del módulo fotovoltaico, el cálculo de la superficie necesaria y la determinación de la potencia del generador fotovoltaico y del inversor. Explica cómo calcular el número de módulos, cadenas y la ocupación de terreno requerida en función de parámetros como la latitud, tecnología del módulo y características del inversor. Finalmente, presenta un ejemplo
Este documento describe las configuraciones básicas de un sistema fotovoltaico conectado a red (SFCR). Presenta las opciones de inversor central, inversor orientado a rama, inversor orientado a varias ramas, y módulo con microinversor. Explica las ventajas y desventajas de cada configuración en términos de rango de potencia, cableado, inmunidad al sombreado y modularidad.
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Más de ASOCIACION PERUANA DE ENERGIA SOLAR Y DEL AMBIENTE (20)
1. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
MODELAMIENTO Y SIMULACION DE UN CARGADOR DE
BATERIA PARA UN SEGUIDOR DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE
POTENCIA
Dr. Antenor Aliaga Zegarra – asaliagaz@hotmail.com
Ing. Cesar Humberto Estrada Crisanto – cestradac@terra.com
Ing. Carlos Enrique Arellano Ramírez – cearellano@gmail.com
Universidad Nacional de Piura, Departamento de Ingeniería Electrónica – Facultad de Ciencias
Resumen. El presente trabajo de investigación surgió a partir de la necesidad de utilizar herramientas
didácticas para la enseñanza de aplicaciones de convertidores DC-DC que se dictan a nivel pregrado. En este
trabajo presentamos el modelamiento y simulación de un cargador de batería para un seguidor de máxima
transferencia de potencia. Se ha desarrollado un modelo matemático para el panel solar, y usando este modelo
se han implementado los programas para mostrar los valores instantáneos de las corrientes y voltajes así como
los valores promedio de las mismas variables. Los programas han sido desarrollados en MATLAB. Para
mostrar los valores promedio de los voltajes y corrientes del sistema se presenta el desarrollo matemático y su
implementación en MATLAB de tres métodos, el método de valor medio y el método de variables de estado. Los
valores instantáneos fueron obtenidos usando el modelo del panel solar, las ecuaciones matemáticas que
describen el convertidor reductor “BUCK” y la batería. Los resultados obtenidos indican que los tres modelos
propuestos se asemejan con el comportamiento real del circuito por lo tanto, por lo tanto este sistema será
usado como plataforma para la implementación y prueba de varios métodos de MPPT con el fin de aprovechar
la máxima potencia disponible de un panel fotovoltaico.
Palabras-clave: Simulación, Célula fotovoltaica, Buck Converter, Máxima transferencia de potencia.
1.
INTRODUCCION
Un panel fotovoltaico, es usado para transformar la energía solar en energía eléctrica. Generalmente esta energía
eléctrica es almacenada en baterías durante el día, y usada por la noche. Conectando el panel solar directamente
a la batería, no siempre se utiliza la máxima energía que el panel solar puede proporcionar. Esto se muestra en la
figura 1 que nos da la curva V-I característica de un panel solar. De la figura podemos observar que existe un
único punto sobre la curva, llamado el punto de máxima potencia (PMP), en el cual el panel opera con la
máxima eficiencia y produce máxima potencia de salida indicado por el rectángulo rojo. Cuando el panel está
conectado directamente a la batería el punto de operación no es el de PMP, por lo tanto se ve claramente que la
potencia entregada por el panel solar a la batería no es la máxima, y por lo tanto se este tipo de acoplamiento no
es el adecuado. En el presente trabajo desarrollamos un modelo matemático, para el panel solar, y las ecuaciones
de operación conmutado del sistema panel, convertidor reductor (BUCK) y batería, con el fin de investigar en
detalle las variaciones instantáneas y promedio de los voltajes y corrientes del sistema. Esta información nos
servirá como plataforma de desarrollo para futuros proyectos, tales como la transferencia de máxima potencia,
etc.
Figura 1 – típica relación corriente – voltaje para un panel fotovoltaico
En este proyecto se ha usado un panel solar, de 16 celdas, del cual se ha obtenido un valor de corriente de corto
circuito de 0.45 A y un voltaje en circuito abierto de 10.08 Voltios y valores de operación dados en la siguiente
tabla.
1
2. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Vp
Ip
0
0.45
4.57
0.44
7.71
0.38
8.6
0.27
9.0
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
Tabla 1-datos obtenidos experimentalmente
La figura 2 muestra los datos de la tabla 1, que representa la curva característica del panel usado en este
proyecto.
Vp vs Ip PANEL (DATA-01)
0.45
0.4
0.35
Corriente A
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
Voltaje V
8
10
12
Figura 2 – datos obtenidos experimentalmente.
2.
2.1.
MODELAMIENTO MATEMATICO
Modelo de un Panel Solar
Un panel solar está formado por un conjunto de celdas solares. Una celda es una es una unión p-n, en donde la
radiación solar incide en el material y la interacción fotón y electrón genera electrones libres los cuales forman
una corriente a un voltaje dado por la unión p-n. El modelo eléctrico de una celda solar está dado en la figura 2.
En donde Iph es la corriente producida por los electrones liberados de la interacción foton-electron, rs es la
resistencia interna de la celda, debido a sus conexiones óhmicas y el diodo que representa la unión p-n.
Figura 3- Modelo eléctrico de una celda solar.
Para formar un panel solar se requiere de N celdas conectadas en serie. Como se ve en la figura 4.
2
3. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Figura 4 – conexión de células en serie
Del circuito anterior tenemos que:
De ecuación 2.1 obtenemos
Donde
Usando la ecuación del diodo de Shockley,
Donde n es una constante que depende del tipo de material, para el silicio tiene un valor aproximado de 2 y
el voltaje equivalente de temperatura que para 25°C tiene un valor de 26 mV.
De la figura 2.3 se tiene
Cortocircuitando el panel se obtiene que
De la ecuación 2.5 despejando para
, y usando las equaciones 2.3 y 2.2 se tiene,
se obtiene
Ya que el valor de es mucho menor que
y estamos interesados en el comportamiento del panel solar
en el intervalo del maxima potencia, el termino
del numerador de la equacion 2.6 puede ser suprimido, sin
afectar la exactitud del modelo. La resistencia equivalente del panel solar esta en el orden de los mili-ohm por
lo tanto el término
de la equacion 2.6 tambien puede eliminarse, por lo tanto ecuación 2.6 quedaría como:
3
4. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Desarrollando el logaritmo, ecuación 2.7 da
Para comprobar la dependencia lineal del modelo, la siguiente grafica – figura 5 - muestra las curvas
correspondiente a los valores reales del panel dado en Tabla 01 y los obtenidos mediante el modelo dado por
ecuación 2.8
De la grafica se puede verificar que la variación es lineal, por lo tanto la ecuación 2.8 es de la forma
Donde
,
,
,
.
Figura 5 – Variación lineal de datos del panel y del Modelo.
Usando el Programa 01, desarrollado en Matlab, cuyo listado esta en el apéndice, y los datos de la Tabla 01 se
hiso una regresión lineal para obtener los valores de m y b y se obtuvo los siguientes valores:
Usando ecuación 2.11, y ,
se obtiene
4
5. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Con los valores de las ecuaciones 2.10 y 2.12, la ecuación 2.7 es el modelo matemático que describe el
comportamiento del panel solar usado en este proyecto. La siguientes gráficas, obtenidas del Programa 01, nos
muestra los datos reales del panel solar mostrados en Tabla 1, y los valores obtenidos usando la ecuación 2.7.
PANEL DATA-01 Y MODELO
0.45
DATA-01
0.4
0.35
0.3
Current (A)
MODELO
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
Voltaje(V)
8
10
12
Figura 6 - (I vs V) Valores medidos y simulados para el panel solar.
POTENCIA PANEL Y MODELO
3
MODELO
2.5
DATA-01
Potencia (Wats)
2
Pmax
1.5
1
0.5
0
0
1
2
3
4
5
6
Voltaje (V)
7
8
9
10
11
12
Figura 7 - (P vs V) Valores medidos y simulados para el panel solar.
De las figuras mostradas se puede apreciar que existe buena correlación de los datos medidos y los obtenidos por
el modelo matemático dado por la ecuación 2.7. Esta ecuación será usada para simular el funcionamiento del
panel solar-buck converter-bateria, en las siguientes secciones.
3.
SIMULACION DEL SISTEMA PANEL BATERIA.
En este proyecto se utiliza un panel solar que tiene un voltaje circuito abierto de Vp = 10 Volts, para cargar una
batería de Vb = 6 volts, por lo tanto usaremos un conversor reductor de CD-CD, o buck converter., donde L =
22 mH, RL = 0.85 Ohm. El circuito está mostrado en la figura 8. El switch cambia de posición 1 (on) a posición
2 (off) implementado una modulación por ancho de pulso (PWM). La frecuencia de modulación usada es Fm.
Se desarrollarán 3 métodos de simulación: El modelo de circuito lineal - el modelo del valor medio y el modelo
de variables de estado.
5
6. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Figura 8 – Sistema Panel Solar, Buck converter y Batería
3.1 Método Circuito Lineal .
En esta sección desarrollaremos las ecuaciones lineales que describen el funcionamiento del circuito dado en la
Figura 8. Con estas ecuaciones, se implementará un programa para simular dichas ecuaciones y obtener
gráficamente las variaciones en función del tiempo de los voltajes y corrientes en el circuito.
Cuando el switch está en posición 1 (on) el circuito resultante es mostrado en la Figura 9.
Figura 9 - Switch en posición 1 (on)
Aplicando suma de voltajes alrededor del circuito obtenemos
Usando el switch está en posición 1, el panel solar es conectado a la batería,
Por lo tanto la ecuación para la corriente en el inductor de la Figura 3.1 es:
Cuando el switch está en posición 2 (off) - Figura 10 muestra el circuito resultante:
Figura 10 - Switch en posición 2 (off)
Aplicando suma de voltajes alrededor de la malla obtenemos:
6
entonces
7. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Despejando el voltaje en el inductor tenemos
Usando la función duty cycle d(t), definido en la siguiente Figura 11
Figura 11 - Función dutty cycle d(t),
Las ecuaciones 3.2 y 3.4 se puede expresar en una sola ecuación dada por:
Note que, cuando el switch está en la posición 2 (off), el voltaje del panel es Vp(t)= Vpoc , aun así la ecuación
3.5 es válida, ya para esta posición el valor de d(t) = 0, cancelando el efecto de Vp(t) durante la posición 2.
Usando la aproximación para la derivada,
Tomado
dada por
, obtenemos la ecuación diferencia, solución numérica, para la corriente en el inductor L,
El voltaje
esta dado por la ecuación 2.7, que da la variación del voltaje del panel solar Vp en función
de la corriente del panel.
La ecuación 3.7 depende de d(k), la implementación discreta, de la función d(t). El valor d(k), es uno (1)
durante los instantes k.Ts y el switch está en la posición 1 (on), y cero (0) en los instantes k.Ts que el switch
está en la posición 2 (off). Para este estudio, se ha definido que el número de puntos de simulación durante un
periodo de PWM es NP_PW = 20; y D*NP_PW es la fracción de puntos para la posición 1; el algoritmo usado
para calcular d(k), donde k son los instantes de simulación k=1..NP_S, es mostrado en el siguiente listado,
Algoritmo 01.
If( mod(k,NP_PW) < D*NP_PW )
d(k)=1
else
d(k)=0
end
Algoritmo 01. Calculo de d(k).
7
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Usando las ecuaciones 3.7, 3.8 y el algoritmo 01, se ha implementado un programa PBUCK01.M en MATLAB,
para simular y obtener los voltajes y corrientes del circuito mostrado en la figura 11. El listado del programa
PBUCK01.M esta dado en el apéndice. El programa permite definir la frecuencia de modulación Fm, del PWM,
el número de periodos a simular NP_W y la frecuencia de simulación está definida por Fs = 20*Fm. A
continuación presentamos los resultados de la simulación, mostrando las valores de voltajes y corrientes, y
potencia del panel para una Fm= 2.0 Khz.
CORRIENTE EN EL INDUCTOR IL
0.4
0.35
Corriente Amp.
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tiempo ms
10
11
12
13
14
15
16
Figura 12 - Corriente en el inductor IL mostrando variación de corriente.
PANEL Vp, IL,Ip y PWM
12
Volatje (V), Current (A)
10
8
Vp
6
Ip IL
4
2
d
0
0
2
4
6
8
Tiempo ms
10
12
14
16
Figura 13 - Vp, Ip, IL y p(t) del circuito panel-buck-bateria
3.2 Método Valores Medios.
En este método se usa la definición del valor medio de una variable, para remover el rizado existente en la
corriente del inductor y el voltaje en los capacitores, debido a los pulsos del PWM. Entonces, las componentes
de la señal de baja frecuencia para el inductor y el capacitor son modeladas por ecuaciones de la forma:
8
9. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
Donde
es el promedio de x(t) en un intervalo de longitud Ts
Entonces vamos a usar esta ecuación para remover las señales de alta frecuencia (rizado), promediado sobre un
periodo Ts. Al mismo tiempo, este método, permite variar los valores promedio de un instante de conmutación
(k) al siguiente instante (k+1), de tal manera que las variaciones de baja frecuencia son consideradas. En efecto,
la ecuación 3.11 puede ser considerada como un filtro pasa bajo para las señales de voltaje y corriente.
Aplicando la ecuación 3.11 al voltaje del inductor tenemos
Usando las ecuaciones 3.2 y 3.4 tenemos que:
Estos valores promedio son constantes en el intervalo, por lo tanto usando ecuaciones 3.12 y 3.13 en ecuación
3.11 tenemos
Usando ecuación 3.9 tenemos que
Usando 3.15 en 3.14 tenemos
El parte derecha de la ecuación 3.15 da el cambio neto de la corriente del inductor en un periodo completo de
conmutación. La correspondiente ecuación diferencia de 3.16 es
9
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Donde
está dada por ecuación 3.8.
El programa PBUCK01.m, es usado para determinar los valores promedio de la corriente en el inductor,
corriente, voltaje l y potencia del panel en los instantes de conmutación, haciendo Fs = Fm. Los resultados
obtenidos para D = 0.85, son mostrados en las siguientes figuras. En ellas se grafica, tanto los valores
instantáneos obtenidos en la sección anterior como los valores promedios obtenidos en la presente sección.
PRMD. INDUCTOR CORRIENTE IL & Isp
0.4
0.35
0.3
Corriente Amp
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
Tiempo ms.
10
12
14
16
Figura 14- Corriente instantánea y promedio del inductor.
4.
METODOLOGIA Y RESULTADOS
La metodología que se ha usado es realizar el modelo matemático y establecer las relaciones matemáticas para
adaptarlas al software MATLAB y compararlos con los datos obtenidos experimentalmente en el laboratorio.
5.
CONCLUSIONES
El modelo matemático del panel, aun siendo sencillo, sirve para obtener las gráficas que describen las
variaciones instantáneas de los voltajes y corrientes en el sistema. Note la importancia del modelo del panel ya
que este modelo da el voltaje en el panel en función de la corriente, ya que ésta es la dependencia que debe
cumplirse al usarse el panel con un convertidor reductor BUCK. En este sistema la continuidad de la corriente
queda fijada por el inductor del conversor. Es decir que el voltaje en panel se ajusta a los valores de la corriente,
durante los periodos de conmutación.
6. RECOMENDACIONES
El equipo integrante de éste proyecto, usando esta plataforma de análisis, propone desarrollar algoritmos de
trasferencia de máxima potencia, y finalmente la implementación en hardware.
7.- REFERENCIAS
[1] V. Salas, E. Olias, A. Barrado and A. Lazaro, ‘Review of the Maximum Power Point Tracking Algorithms
for Stand-Alone Photovoltaic Systems’, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 90, N°11, pp. 1555 –
1578, 2006.
[2] H. Knopf, ‘Analysis, Simulation and Evaluation of Maximum Power Point Tracking (MPPT) Methods for
a Solar Powered Vehicle’, Master Thesis, Portland State University, 1999.
[3] A.F. Boehinger, ‘Self Adaptive DC Converter for Solar Spacecraft Power Supply’, IEEE Transaction on
Aerospace and Electronic Systems, AES-4, N°1, pp. 102 - 111, 1968.
[4] L. Hassaine, ‘Modélisation et Simulation d’un Système de Conditionnement de Puissance pour la
Poursuite de Puissance Maximale dans les Systèmes Photovoltaïques’, Mémoire de Magister, ENP,
Algérie, Juin 2003.
[5] C.F. Lu, C.C. Liu, and C.J. Wu, ‘Dynamic Modeling of Battery Energy Storage System and Application to
Power System Stability’, IEE Proceedings Generation, Transmission and Distribution, Vol. 142, N°4, pp.
10
11. XX SIMPOSIO ENERGIA SOLAR, 11 – 15 noviembre 2013, Tacna – Perú.
429 - 435, Stevenage, Herts., U.K., July 1995.
[6] H.J. Möller, ‘Semiconductors for Solar Cells’, Artech House, Inc, Norwood, MA, 1993.
Abstract. - This research grew out of the need for educational tools for teaching applications of DC-DC
converters that are taught at the undergraduate level. This paper presents the simulation model and a battery
charger with maximum power transfer. We have developed a mathematical model for the solar panel, and using
this model have been implemented programs to display the instantaneous values of currents and voltages as well
as the average values of these variables. The programs have been developed in MATLAB. To show the average
values of the voltages and currents of the system presents the mathematical development and implementation in
MATLAB of three methods, the mean value method and the method of state variables. Instantaneous values were
obtained using the model of the solar panel, the mathematical equations that describe the buck converter
"BUCK" and battery. The results indicate that the three proposed models resemble with the actual behavior of
the circuit so this system will be used as a platform for the implementation and testing of various MPPT methods
to harness maximum power available from a photovoltaic panel.
Key words: Photovoltaic cell, Buck Converter, maximum power transfer.
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