Resumen

En este artículo se presenta el diseño y simulación de un controlador de carga tipo buck para acumuladores de plomo-ácido utilizados en aplicaciones fotovoltaicas, empleando técnicas de control basadas en lógica difusa. El diseño propuesto implementa completamente el algoritmo de tres etapas: bulk, absorción y flotación, lo que permite realizar la carga del acumulador de manera precisa, asegurando su integridad y durabilidad. El sistema de control está constituido por dos controladores difusos independientes, el primero regula la corriente en forma exacta en la etapa de bulk, mientras que el segundo regula el voltaje en las etapas de absorción y flotación; adicionalmente, cuenta con lógica de conmutación la cual permite la transición entre las diferentes etapas del algoritmo. El sistema fue diseñado y simulado en MATLAB, los resultados muestran la funcionalidad correcta del diseño al simular la carga de acumuladores de 12 V con capacidades de 60 a 120 Ah. Aun cuando en la literatura existen trabajos similares, muy pocos implementan un algoritmo con múltiples etapas y que pueda realizarse de manera directa en sistemas económicos como los microcontroladores. Este trabajo puede tomarse como referencia en el diseño de controladores de carga incluso diferentes a los basados en lógica difusa, representando una importante aportación didáctica.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la búsqueda de nuevas formas de generación de energía eléctrica se ha intensificado notablemente, como consecuencia del crecimiento exponencial en su consumo a nivel mundial. Entre las alternativas, los sistemas fotovoltaicos son una tecnología prometedora puesto que convierten un recurso sumamente abundante en energía eléctrica. Los sistemas fotovoltaicos pueden ser autónomos, en cuyo caso es fundamental el uso de acumuladores eléctricos, o bien interconectados a la red eléctrica, donde el uso de éstos puede omitirse. Un componente fundamental del primer tipo es el controlador de carga, el cual es el responsable de transmitir la energía proveniente de los paneles solares a los acumuladores de una forma precisa, de tal manera que garanticen la carga, seguridad y durabilidad de los mismos.

Los circuitos más utilizados para el proceso de carga son los convertidores conmutados CD-CD tipo buck, boost y buck-boost 1 Para controlarlos se usan generalmente esquemas clásicos, como el Proporcional-Integral (PI), el Proporcional-Derivativo (PD) o el Proporcional-Integral-Derivativo (PID); no obstante, para obtener un desempeño aceptable se requieren modelos matemáticos complejos debido a la no linealidad del circuito. Esto ha llevado a la búsqueda de técnicas diferentes para implementar su control, siendo la lógica difusa una alternativa, proporcionando un método conveniente para la construcción de controladores no lineales a través de la utilización de información heurística 2.

• Materias:Cargas eléctricas Control automático Generación de energía fotovoltáica Lógica difusa Modelos matemáticos
• Subjects:Electric charges Automatic control Photovoltaic power generation Fuzzy logic Mathematical models
• Palabras claves:Controlador de carga; Sistema fotovoltaico; Lógica difusa; Controlador difuso
• Keywords:Charge controller; Photovoltaic system; Fuzzy logic; Fuzzy controller