Este documento describe el desarrollo de un sistema para caracterizar paneles fotovoltaicos mediante medidas. El sistema incluye el modelado de una célula solar, el diseño de un circuito de carga portátil y una interfaz gráfica. El autor realizó simulaciones y pruebas reales para obtener parámetros como la corriente en cortocircuito y la potencia máxima del panel.

1. Ingeniería electrónica
SISTEMA DESISTEMA DE
CARACTERIZACICARACTERIZACIÓÓN DEN DE
PANELESPANELES
FOTOVOLTAICOSFOTOVOLTAICOS
Autor: Nuria Porcel GarcíaAutor: Nuria Porcel García

2. OBJETIVOS
 Obtener los parámetros característicos de
un panel solar mediante:
 Medidas por simulación.
 Medidas reales.
 Obtener sus curvas de funcionamiento
mediante:
 Medidas por simulación
 Medidas reales.
 Diseño y fabricación de un circuito
“portátil” y manejable para el usuario

3. PASOS DE DESARROLLO DEL PROYECTO
Estudio de
la célula solar
Modelado de un
Panel solar
Diseño del sistema
de carga del
panel solar
Simulación del
Sistema de
carga
Resultados
positivo
Desarrollo del
software para
el tratamiento
de datos
Fabricación del
prototipo
Depuración del
software
Resultados
positivo
Desarrollo de
la interfaz gráfica
Resultados
y conclusiones

4. LA CÉLULA FOTOVOLTAICA I
 Estructura de la célula solarEstructura de la célula solar
Es una unión PN de gran área, capaz de convertir
la radiación solar en energía eléctrica.

5. LA CÉLULA FOTOVOLTAICA II
 Funcionamiento de una célula solarFuncionamiento de una célula solar
Efecto fotovoltaico

6. LA CÉLULA FOTOVOLTAICA III
 Modelo de una célula solarModelo de una célula solar
 La célula en iluminación se comporta como un generador
de corriente del mismo sentido que la corriente de
saturación de la unión PN.
 Parte de la potencia suministrada por la célula se pierde
por resistencia interna de la misma (Rs).
 En polarización inversa no se comporta como un circuito
abierto ideal sino que tiene fugas de corriente ( Rp).

7. LA CÉLULA FOTOVOLTAICA IV
 Curvas de funcionamiento:Curvas de funcionamiento:
 Voc: Tensión en circuito abierto.
 Isc: Corriente en cortocircuito.
 Pmax: Potencia máxima entrega por la célula. En este
punto es donde debe trabajar la célula
 FF: Factor de idealidad del curva I-V.

8. Simulación del panel solar de pruebas
 Resultados de simulación mediante ESPICE del modelo de un panel de
36 células con las siguientes características:
 Isc=0.34A
 Pmax=5.5W
 Voc=21.7V

9. OPERACIÓN DE UNA CARGA CAPACITIVA
 Para calcular Isc, Voc, Pmax y FF CERRAR CIRCUITO
 La carga tiene que cumplir:
 Actué como cortocircuito
CONDESADOR
 Actué como un abierto

10. SISTEMA DE CARGA I
 Requisitos del sistema de carga:
 Para medir Isc Capacidad descargada
Resistencia de descarga
 La corriente de carga SOLO debe provenir del panel solar
Mosfet como interruptor
 Señales de control Una para los dos interruptores
Configuración PNP NPN

11. SISTEMA DE CARGA II
 El panel puede proporcionar hasta 25V
La tensión de puerta debe cumplir:
Vg > 25V
Mosfet entre en conducción
 La alimentación es de 9V elevarla hasta 25V
MULTIPLICADOR DE TENSIÓN

12. SISTEMA DE CARGA III
 El multiplicador requiere Un tren de pulsos ±Voltios
Generado por una señal de
control desde el PIC

13. SISTEMA DE CARGA IV

14. RESULTADOS DE SIMULACIÓN DEL
SISTEMA DE CARGA I

15. RESULTADOS DE SIMULACIÓN
SISTEMA DE CARGA II
IV
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 5 10 15 20 25
Voltaje(V)
Corriente(A)
PV
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25
Voltaje(V)
Potencia(W)
Para calcular la corriente tenemos en cuenta la relación entre el
potencial soportado entre los extremos de una capacidad y la
corriente que circula por él:
1
1





nn
nn
C
TT
VV
C
dT
dV
CI

16. ESQUEMA DEL SISTEMA DE MEDIDA

17. SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
 El sistema de adquisición
de datos está gobernado
por el PIC 16F876.
 Diagrama del PIC
Cálculo de I
Cálculo de PEnvío de datos
Calcular tiempo
de carga y
descarga
Adquisición
del dato del
voltaje
Adquisición
Voc
Puerto serie
activado
PmaxFin de
carga
Fin
NO
NO
SI
NO
SI
SI

18. PROTOTIPO DEL SISTEMA DE MEDIDA

19. INTERFAZ GRÁFICA DEL LABVIEW
• Panel frontal con el que trabaja el usuario

20. RESULTADOS DE LA INTERFAZ GRÁFICA

21. RESULTADOS DE LA INTERFAZ GRÁFICA

22. CONCLUSIONES
 Para obtener resultados adecuados la
iluminación ha de ser solar.
 No solar, corriente baja resultados erróneos
 Bajo iluminación adecuada
Simulaciones Medidas reales
 Problemas con la frecuencia de muestreo
 No se adecua al tiempo de carga
Ruido en el cálculo de la corriente.

23. MEJORAS FUTURAS
 Incluir circuitería necesaria para recargar
la batería del sistema de medida,
aprovechando así la energía que nos
proporciona el panel solar.
 Modificar el software para que la
frecuencia de muestreo sea elegida por el
usuario.

24. Gracias por suGracias por su
atención!!atención!!