Presentació en CIINDET 2014

1. José Luis Durán Gómez, Ph.D.
Instituto Tecnológico de Chihuahua
División de Estudios de Posgrado e Investigación
jlduran@ieee.org

2. 
 Introducción
 Objetivo
 Esquema General de Inversor
 Plataforma Experimental Propuesta
 Diseño de Micro-inversor Z-source
 Resultados Experimentales
 Formas de Onda del Micro-inversor
 Conclusiones
Contenido

3. 
 Reducción de la dependencia de uso de combustibles
fósiles
 Aprovechamiento de las energías renovables
 Equipo de acondicionamiento cd-ca: Inversor
 Interconexión de inversores a la red eléctrica
 Requerimientos de interconexión del Inversor
 Costos de Tecnologías FV, CFV e Inversores
 Sistema de Conversión Fotovoltaico Atractivo
 Plataforma Propuesta: Micro-inversor de Baja Potencia
Introducción

4. 
 Desarrollar una estructura de acondicionamiento de
potencia de tecnologías de captación de energía
Fotovoltaica Convencional o de Concentración
 Integrar un circuito de acomplamiento directo cd-cd
a través de una impedancia L-C
 Integrar una Plataforma para la Experimentación del
Acondicionamiento de Energías Renovables
Objetivo

5. 
Esquema General de
Inversor e Interconexión
Arreglos de Paneles Fotovoltaicos en Conexión Serie-Paralelo
Un único Inversor General

6. 
Plataforma
Experimental Propuesta
Micro-Inversor de baja potencia, Po, < 300W por panel FV
Tamaño y peso reducido,
Bajo THDV
Alta Eficiencia

7. 
Esquema General de un
Micro-Inversor Z-source
Impedancia Z-source, L1-L2, C1-C2
Filtro de Segundo Orden mas óptimo para el rizado I-V
Voltaje o Corriente de entrada de distintos tipo de fuentes

8. 
Diseño de Micro-inversor
Z-source
C =
I0
Ts
(2Vm
- Es
)
2kEs
(4Vm
- Es
)
L =
Es
Ts
(2Vm
- Es
)
2kI0
(4Vm
- Es
)

9. 
Diseño de Micro-inversor
Z-source
L =
Es
Ts
(2Vm
- Es
)
2kI0
(4Vm
- Es
)
donde:
Io [=] corriente de salida del
filtro L-C
Vm [=] voltaje máximo de salida
Es [=] voltaje de la fuente cd
Ts [=] Periodo de conmutación
k [=] Ciclo de trabajo

10. 
Factor de Elevación del
Voltaje
donde:
Ts [=] Periodo de conmutación
T1, To [=] Tiempos de la técnica
de conmutación con
shoot-through
M [=] Indice de modulación de
amplitud
B [=] Factor de elevación o boost
Vo [=] Voltaje del panel
fotovoltaico
B =
T
T1
-T0
=
1
1-2
T0
T
³1
vac
= B* M *
Vo
2

11. 
Diagrama de Micro-Inversor
Monofásico
Herramienta de Simulación:
PSIM 9.0
Pulsos PWM de disparo, SA+,
SA-, SB+, SB-
Conexión a la red
eléctrica
Potencia de salida,
Po = 205W, Vo = 127V
VCE = 600 V
 IC = 10A

12. 
Patrón de Pulsos de Disparo
de Módulo IGBTs
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
SA
0.108 0.1085 0.109 0.1095 0.11 0.1105 0.111
Time (s)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
SA_
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
SB
0.108 0.1085 0.109 0.1095 0.11 0.1105 0.111
Time (s)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
SB_
Rama A del Micro-inversor
con modulación sinusoidal
PWM y estado Shoot-through
Rama B del Micro-inversor
con modulación sinusoidal
PWM y estado Shoot-through

13. 
Plataforma Experimental de
Micro-inversor
DSC de Evaluación , eZdspTM TMS320F28335, Texas Instruments
Tarjeta (PCB) de Prototitpo Micro-inversor

14. 
Plataforma Experimental de
Micro-inversor (IGBTs)
Voltaje de Módulo por dispositivo IGBT, VCE = 600 V
 IC = 10A
tr , tf , td,on , td,off

15. 
Resultados Experimentales
del Micro-inversor
Voltaje a través de cada Capacitor C1, C2 de Z-source
Corriente a través de cada Inductor L1, L2 de Z-source, Iin
VC1
IL2

16. 
Resultados Experimentales
del Micro-inversor
Voltaje de salida de Impedancia Z-source, Vout = 125Vcd
Vout
Vout

17. 
Resultados Experimentales
del Micro-inversor
Voltaje de salida de
Impedancia Z-source,
Vout = 125Vcd
Voltaje de salida de Micro-
inversor Z-source, Vout,pwm
Vout
Vout,pwm Iout,pwm

18. 
Micro-inversor con Carga
Resistiva a Baja Potencia
Voltaje de salida PWM del
Micro-inversor, vout,pwm(t)
Corriente de salida PWM del
Micro-inversor, iout,pwm(t)
vout,pwm(t) iout,pwm(t)

19. 
Espectro de Frecuencia del
Voltaje de Salida PWM
Voltaje de salida PWM del Micro-
inversor, Vpwm
Componentes Armónicos, Vout,n
Corriente de de salida
del Micro-inversor, Io
vout,pwm(t)
Vout,(1)

20. 
Conclusiones
Diseño de una plataforma para experimentación de un circuito
Micro-inversor con un filtro a la entrada Z-source
Se desarrolló la técnica de modulación sinusoidal SPWM la cual
se modificó para obtener los estados de shoot-through
 Se integró un controlador digital de señales (DSC) de
evaluación, eZdspTM TMS320F28335 de Texas Instruments
Se han presentado resultados experimentales del voltaje y
corriente PWM de salida que demuestran un buen desempeño
en la operación del micro-inversor

21. 
Conclusiones
Actualmente se continúa trabajando con la experimentación del
prototipo de la plataforma del micro-inversor
Se continuan explorando variantes en la técnica de modulación
SPWM, así como en los tiempos óptimos para los estados shoot-
through
Explorar las ventajas debido al incremento en la ganancia de
transferencia de voltaje del filtro z-source
Se continua con el desarrollo de resultados experimentales para
realizar la interconexión a la red eléctrica