Alumno

David Sinuhe Fraustro Castañeda

   »  Generación: Septiembre2012
   »  Grado: Maestría en Ingenieria Electrica
   »  Asesor: Víctor Manuel Cárdenas Galindo
   »  Línea de Investigación: Control Automático
E-mail | Webpage | Currículum

NOMBRE DE TESIS
Desarrollo de un Microinversor Fotovoltaico con Enlace en Alta Frecuencia para Compensación de Corrientes Armónicas Usando un Tercer Puerto

RESUMEN:

Los avances tecnológicos tienen gran impacto en una vasta diversidad de las actividades humanas. Desde el sector doméstico hasta el sector industrial, la gama de soluciones que son facilitadas gracias al uso de la tecnología es muy amplia. Las tareas cotidianas de la vivienda incluyen el uso de electrodomésticos, que varían desde una simple lámpara, lavadoras, aspiradoras, hasta dispositivos de monitoreo y seguridad. En el sector industrial se utilizan una gran variedad de dispositivos para facilitar la automatización de procesos, así como para la fabricación misma de productos. El factor común de todas estas actividades es la necesidad de la energía eléctrica. Sin duda alguna, el sector de generación energética es de suma importancia a nivel mundial. La tendencia de consumo energético no ha dejado de crecer, por lo que se ha buscado diferentes alternativas para satisfacer demanda. Los sistemas de generación de energía eléctrica a partir de medios renovables son un tema que ha toma relevancia debido a un nueva conciencia ambiental. Dentro de las diferentes opciones, los sistemas basados en celdas solares son de particular interés en el presente trabajo de tesis. Los paneles fotovoltaicos se han vuelto una opción cada vez más atractiva para la generación distribuida de energía eléctrica, gracias a la mejora continua en materiales y tecnologías usados para su fabricación, incrementado su eficiencia de conversión. Sin embargo, todavía existen retos para convertir a la generación fotovoltaica en una opción de generación eléctrica de uso masivo y competitiva desde el punto de vista económico. Un panel fotovoltaico es capaz de generar corriente directa. Para poder transferir la potencia generada a partir del sol hacia la red doméstica, es necesaria una etapa de conversión de corriente directa a corriente alterna (CD-CA); dicha conversión se lleva a cabo mediante un inversor. Por otro lado, de la misma manera en que ha crecido la demanda de electricidad, también se ha vuelto más frecuente el uso de tecnologías que degradan la calidad del suministro eléctrico. Con la proliferación de cargas electrónicas comenzó a crecer el impacto de los armónicos de corriente, ya que las cargas no lineales representan una fuente considerable de distorsión de corriente. El uso extendido de la electrónica de potencia ha motivado el desarrollo de nuevas tecnologías para mitigar el efecto de las cargas no lineales. En el presente trabajo se explora y analiza el funcionamiento de un microinversor con un puerto adicional para manejar el rizo de potencia intrínseco de los sistemas monofásicos. También se explora la posibilidad de agregar funciones de compensación armónica. Cuando las condiciones ambientales (horario de noche, nublado) no permitan la generación de energía a partir del sistema fotovoltaico, el microinversor puede realizar la función de filtro activo y mejorar la calidad de la energía, mitigando los efectos generados por una carga no lineal. Claramente se puede sobredimensionar el sistema inversor para que sea capaz de compensar una carga no lineal arbitrariamente grande. Sin embargo, en el presente trabajo se investiga la posibilidad de utilizar una plataforma dimensionada para una potencia dada, de manera que se aproveche un la capacidad del microinversor sin necesidad de aumentar su capacidad nominal. La función principal del microinversor es la transferencia de potencia activa, por lo cual su dimensionamiento se realiza en función de dicha tarea. Adicionalmente se requiere un lazo de control para la corriente del microinversor, el cual permite cambiar a diferentes puntos de operación de potencia. Para llevar a cabo la función de compensación, es necesario generar una corriente de referencia y proponer y lazo de control para garantizar el seguimiento de esta referencia. Ya sea que el panel produzca potencia o no, es necesario un lazo de control para la corriente. En este caso, se considera un control unificado para realizar tanto la tarea de compensación y la transferencia de potencia activa. En caso de que el panel fotovoltaico no se encuentre en operación se agrega un lazo de control para la tensión. En el presente documento se muestran diversos casos de simulación para mostrar el funcionamiento del esquema propuesto. Finalmente se muestra algunos resultados experimentales, obtenidos de la plataforma desarrollada para el presente trabajo.