SUBSISTEMA DE CONTROL

Debido a diversos factores tales como la eficiencia de los paneles, la temperatura del ambiente, los niveles de irradiación sobre los paneles, entre otros que afectan la producción solar fotovoltaica, restando la mayor parte del tiempo rendimiento a los paneles, para evitar estas pérdidas de eficiencia se deben aplicar técnicas para mantener los paneles operando en su punto de máxima potencia (MPP), para ello se requiere un sistema de rastreo del MPPT. Por otro lado, también se debe mantener la tensión de carga de las baterías en niveles óptimos para que la carga de estas sea segura, adicionalmente y en pro de evitar el desgaste

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103 acelerado de las mismas por sobrecargas y descargas profundas es importante definir un SOC normal y uno para situaciones extremas o estacional máximo permitido.

El subsistema de control de carga/descarga es el encargado de prevenir el acortamiento o disminución de la vida útil de los acumuladores por el mal uso de estas, por lo que este se encargará de:

✓ Limitar la relación de entrada de corriente (carga) y extracción de corriente (descarga) de las baterías de acuerdo con lo indicado por los fabricantes.

✓ Prevenir sobretensiones durante la carga lo que reduce considerablemente la vida útil de las baterías.

✓ Proteger a las baterías de descargas profundas porque estas reducen la vida útil de las baterías.

✓ Prevenir de sobrecargas ya que se derriten las paredes de las baterías por un sobrecalentamiento que produce la ebullición del electrolito.

Este control se ejerce en la IEC2EA mediante algunos bloques Simulink, con los cuales se fija un sistema de control tipo ventana para limitar el

SOC o bien por la tensión entre los valores fijados en dicha ventana

(límite superior, y límite inferior), con este bloque se evitan malas praxis de la carga/descarga del banco de baterías.

Se fijan 3 niveles de operaciones SOC y dos niveles de operación por tensión (véase figura 44):

✓ Si SOC>= 98,5, se desconecta el banco de las baterías del arreglo de paneles evitando que se siga cargando. La carga se alimenta de las baterías si el consumo es mayor a la generación y viceversa en caso contrario, de esta manera se mantiene operando la instalación. La sobrecarga se debe evitar porque además de dañar

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las baterías, contamina el área donde están resguardadas las mismas por los gases que estas desprenden.

✓ Si 30<SOC<98,5, se mantiene la carga de la batería manteniéndolo conectado con el arreglo de paneles solares, hasta alcanzar el punto máximo de carga designado para el banco de baterías.

✓ SOC=30, si las baterías estando conectadas al arreglo de paneles solares alcanzaran el nivel mínimo de 30 % de SOC. En este caso se desconectan del sistema global por descarga profunda para proceder a recuperar la carga de estas el siguiente ciclo solar. Esta condición se ha analizado y es altamente improbable de que ocurra porque se cuenta con los históricos de irradiación y temperatura de los últimos 30 años y una situación de irradiación cero “0” no se observa, pero aun así el banco de baterías se dimensionará para soportar 72 horas sin ningún tipo de generación solar.

✓ Y protección en los niveles de tensión críticos dado por el fabricante de la batería estos niveles se han reducido en un 5 % de su valor máximo para evitar que las baterías sufran esos casos de tensión máxima 26,6 V baterías completamente cargadas, o tensión mínima 19,32 V baterías totalmente agotadas. Se puntualiza que este sistema se coloca como complemento o mecanismo de seguridad doble al que mide el SOC ante cualquier fallo por velocidad de respuesta o falla de lectura por daño de algún sensor se protegen de esta manera el sistema de almacenamiento de energía.

En la figura 44 se pueden ver la configuración de los bloques de control de carga y descarga de las baterías, cuatro terminales, uno de entrada

SOC, uno de entrada tensión (Vbats) que se cotejan con las referencias

fijadas en la configuración ventana, dos salidas lógicas que servirán para activar y desactivar los interruptores de protección y control de la carga/descarga de las baterías. De esta manera se controla el comportamiento de las baterías, desconectando o conectando el banco de baterías de la carga CMUD.

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Figura 44. Bloque de decisión de carga y descarga de las baterías

En la figura 45 se muestra un convertidor reductor de 32 V manejando la conmutación por un interruptor de estado sólido, en este caso se opera con un MOSFET (transistor de efecto de campo de metal oxido semiconductor) ya que este es un tipo de transistor especial para el manejo de grandes corrientes a altas velocidades de encendido/apagado, la relación de ton/toff se denomina como ciclo de trabajo (dc), esta es la señal de control del subsistema y controlándola se puede obtener una salida prefijada (objetivo).

Figura 45. Diagrama del Convertidor DC-DC tipo Reductor

El dc viene dado por el bloque PWM (Pulse Wide Modulation) que a su vez recibe el valor del algoritmo P&O que se obtiene de un error que se

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produce en el punto de consigna fijado a 32 V y la medida que se realiza en tiempo real. En la misma figura 45 se muestra el convertidor que en primera instancia está siendo controlado por un algoritmo P&O como el que se muestra a continuación en el flujograma de la figura 46.

En este sector de la instalación se preparó un convertidor reductor controlado por el algoritmo P&O [133]. Dicho algoritmo permite mantener los paneles operando en el MPPT. El control es quien define la operación del convertidor reductor DC-DC. El mismo se diseñó en modo de conducción permanente para el sistema solar PV aislado, su función es reducir la tensión de entrada que proviene de los paneles a una que pueda ser usada tanto para cargar la batería, así como para alimentar a la instalación en los momentos en que la irradiación lo permita a través del segundo convertidor. Esta etapa de la instalación se dimensionó usando los criterios expuestos por los autores [149].

Inicio Leer I, V, y dcinit Determinar P, dP, dV Establecer dc (mínimo y máximo) dP=0 Si Regresa al inicio No dP>0 Si dV>0 Si Incrementa dc No Reduce dc No dV>0 Si Reduce dc Incrementa dc Regresa al inicio

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