Se ha promocionado como una de las opciones preferidas para la generación de electricidad limpia y sostenible en todo el mundo. Su función es maximizar la producción energética de un solo panel.
Alcances y objetivos
Considerando esto y en consulta con todos los actores involucrados, se decidió reducir el alcance del trabajo a un estudio de factibilidad que incluyó el desarrollo de un transformador de alta frecuencia y el análisis y selección de la tecnología utilizada para cambiar los elementos. 13 Análisis y evaluación del problema asociado a las inductancias de dispersión 12 14 Análisis simulando el convertidor con el modelo de transformador 13.
Contenido del informe
Se realiza un modelo de simulación de circuito del dispositivo seleccionado para evaluar el comportamiento transitorio y estable. Finalmente, se presenta el enfoque de simulación utilizado para evaluar el desempeño de todo el sistema y cada una de sus partes individuales.
Micro-optimizador 12
- Funcionamiento del convertidor con etapa push-pull
- Elecci´on de par´ametros
- Operaci´on del MPPT
- Conclusiones del cap´ıtulo
Al reemplazar el voltaje del rectificador se obtiene la relación de conversión del convertidor push-pull: Considerando esto, se estimó reducir el rango de operación del voltaje de salida.
Transformador de alta frecuencia 31
Dimensionamiento del conductor
La frecuencia de funcionamiento del convertidor determina, por un lado, la sección transversal máxima del conductor, de modo que no se produzca ningún efecto superficial. En este sentido, se determina la densidad de corriente para establecer la sección aceptable del conductor.
C´alculo de producto de ´areas y elecci´on del n´ ucleo
Por lo tanto se define: 3.12) donde SCu es la sección del conductor de cobre a utilizar y kCu es el factor de llenado. Este factor es un parámetro empírico, con un valor menor que la unidad, que depende de las dificultades constructivas del devanado. Aunque este valor parece indicar un exceso respecto al valor calculado en (3.17), la elección del núcleo también responde a una búsqueda de simetría respecto a los devanados primarios, tal y como se explica en el apartado 3.1.4.
A partir de las ecuaciones y (3.10) y el núcleo seleccionado, se calcula el número mínimo de vueltas secundarias para obtener una densidad de flujo magnético de campo BM AX = 0,3 T.
Estimaci´on de p´erdidas y sobreelevaci´on de temperatura
Además del rango N obtenido, intentamos satisfacer una condición de simetría entre los devanados primarios, como se explica con más detalle en el apartado 3.1.4, y además limitamos el Bac a un rango entre 50 mT y 100 mT, para evitar que las pérdidas en el núcleo disminuyan. Para obtener las pérdidas en el núcleo se utilizan las curvas de pérdidas volumétricas en función del campo de densidad de flujo magnético variable proporcionada por el fabricante para cada material. Para el material N87 y el valor BAC calculado en (3.27), se obtiene una densidad de pérdida volumétrica de 19 kW/m3 y volumen.
En una primera aproximación, la potencia disipada estimada es Plosses≈3,06 W, lo que representa el 0,77% de la potencia máxima.
Disposici´on de los devanados
Ensayos y mediciones
La medida obtenida del osciloscopio se puede observar en la curva azul de la Figura 3.13 y se utilizó para ajustar, mediante simulaciones, los parámetros medidos hasta obtener la curva roja. Luego, la curva roja en la figura 3.16b muestra la respuesta en frecuencia simulada con esta primera aproximación. A continuación se realizaron pruebas en el devanado secundario con el circuito primario abierto, dando como resultado el circuito equivalente mostrado en la figura 3.24.
La primera impedancia del devanado secundario con el circuito primario abierto se midió con el medidor LCR, obteniendo los datos que se muestran en la tabla 3.25a, con lo cual la respuesta en frecuencia se muestra mediante la curva azul de la figura 3.25b.
Conclusiones del cap´ıtulo
Elementos de conmutaci´ on 60
- Preselecci´on del dispositivo
- Selecci´on del dispositivo
- Modelado
- Analisis t´ermico
- Nuevas tecnolog´ıas
- Conclusiones del cap´ıtulo
Después de un período de tiempo, el voltaje clave alcanza un valor vQ = Vd y luego la corriente de conmutación comienza a disminuir. Cuando el interruptor SW1 está en estado activo, el voltaje en el devanado es NP1. Finalmente, como se explicó anteriormente, las pérdidas por conmutación están asociadas a la coexistencia de tensión y corriente en la llave durante las transiciones de encendido y apagado.
En la figura 4.13 se puede ver un ejemplo de la disposición de las vías en la placa de circuito impreso.
Simulaciones 75
Simulaciones
El modelo de panel se utiliza en las condiciones que se muestran en la figura 5.4, donde existe una tensión de alimentación máxima VM P = 43,34 V, una corriente de. 2·23.21 µF ≈678 mV (5.9) Simulando el circuito completo se obtienen las formas de onda de corriente y tensión de entrada y salida que se muestran en la Figura 5.9 y donde se puede ver la correspondencia con los valores calculados. A su vez, la corriente de entrada del microoptimizador se pulsa y cada pulso fluye alternativamente en cada uno de los devanados principales.
A su vez, la corriente en cada uno de estos dispositivos es igual a la de su correspondiente devanado primario.
Conclusiones del cap´ıtulo
Aunque no se ha estudiado la dinámica del sistema, el propósito de esta simulación es ilustrar cómo funciona el sistema de seguimiento de máxima potencia y cómo se alcanza el nuevo estado, estado estable cuando se generan cambios en la temperatura e irradiancia del panel. . Luego se varían las condiciones de temperatura y radiación y se observa cómo el sistema se adapta a estas variaciones. Luego, manteniendo esta condición de temperatura, la corriente IP H se reduce gradualmente hasta llegar a 2 A, lo que corresponde a una potencia PM P P = 60,75 W.
Se ha identificado la necesidad de incluir redes que mitiguen los zumbidos provocados por elementos parásitos y se han evaluado las pérdidas de potencia que sufren.
Conclusiones 90
Ley de Ampere Un conductor activo produce un campo magnético con una intensidad H en unidades de amperios por metro [A/m]. Campo de densidad de flujo La relación entre la densidad de flujo o campo B y el campo H se muestra en la Figura A.1, también llamada curva BH o curva de histéresis. Autoinducción La inducción magnética se define como la relación entre el número de enlace de flujo y la corriente que produce, que se puede expresar como.
Se puede observar que la inductancia depende de variables geométricas y parámetros del núcleo magnético.
Transformadores
La corriente magnetizante se define en (A.17) como la que produce el flujo útil en el núcleo. La permeabilidad del núcleo es infinita, es decir, Lm =∞ No hay flujo disperso, es decir, Ll1 =Ll2 = 0.
An´alisis para el dise˜ no de elementos magn´eticos
- Tipos de n´ ucleos y materiales ferromagn´eticos
- P´erdidas en el n´ ucleo
- Devanados de cobre
- P´erdidas en los devanados de cobre
Aquí a, d y k dependen únicamente del material, f es la frecuencia de funcionamiento y Bac es la densidad de flujo magnético alterno. Estos campos tienden a proteger el núcleo de campos externos, lo que hace que el campo magnético total en el núcleo disminuya exponencialmente con la distancia a él. En el caso de un devanado con N vueltas sobre un núcleo magnético, se puede expresar como: donde SCu es la sección transversal del cobre y AW el área total de la ventana.
Si hay conductores cercanos, la corriente que fluye por uno de estos conductores genera un campo magnético que induce corrientes en los conductores adyacentes.
Procedimiento para el dise˜ no de un inductor a partir del producto de ´area103
Pérdidas por histéresis en el núcleo: de (A.36b), obtenemos:. A.42) Con este valor se inspeccionan las tablas y se obtiene la densidad de pérdidas volumétricas que, multiplicándola por el volumen efectivo del núcleo elegido, nos da la potencia disipada por el mismo. Se calcula el aumento de temperatura: Es difícil predecir con precisión el aumento de temperatura del componente en su conjunto, ya que intervienen procesos de convección y radiación de calor. . Se realiza una búsqueda de los materiales ferromagnéticos disponibles para la selección del núcleo en función de la aplicación requerida y se define Bmax como un valor inferior al Bsat extraído de los datos.
Pérdidas de cobre: derivadas de la Ec. A.32) y se obtiene que las pérdidas totales en el devanado son:.
Celda fotovoltaica y paneles solares 109
Panel Solar
Dado que la potencia de una celda es relativamente baja, se debe conectar una gran cantidad de celdas, en serie y/o paralelo, si se desea más energía. Conexión en serie de células solares La conexión en serie de N células solares genera que el voltaje del circuito abierto sea aproximadamente N veces mayor, por lo tanto también aumenta N veces el voltaje de m potencia máxima. Conexión en paralelo de células solares La conexión en paralelo de M células hace que la corriente máxima que puede entregar el panel sea M veces la corriente que puede entregar una celda.
Por tanto, el modelo, las ecuaciones y todos los análisis realizados en la celda se pueden extrapolar a la placa.
Variaciones de MPP
Las celdas y paneles se clasifican comercialmente según la potencia máxima que pueden entregar en estas condiciones. Los fabricantes de células y paneles proporcionan coeficientes en fichas técnicas que permiten estimar las variaciones de potencia, tensión y corriente en función de la temperatura y la irradiancia. También se muestran gráficas de potencia y corriente, en función del voltaje, parametrizadas a diferentes niveles de irradiancia, donde se observa que existe un límite a la potencia, dada para una irradiancia de G= 200 W/m2, y que es normalmente cerca del 20% de la potencia máxima en STC.
La Figura B.4 muestra un ejemplo de datos extraídos de la hoja de datos de un panel solar.
