Comparison of the performance of MPPT methods applied in converters Buck and Buck-Boost for autonomous photovoltaic systems

Comparación del desempeño de métodos MPPT aplicados en conversores Buck y Buck-Boost para sistemas fotovoltaicos autónomos

En sistemas de generación fotovoltaica (PV), la energía producida es limitada por la baja eficiencia de los paneles solares, la variabilidad de las condiciones climáticas y las características de la carga conectada, así el uso de métodos de ajuste del punto de máxima potencia (MPPT) es esencial para maximizar la potencia suministrada. La implementación de un MPPT requiere de un conversor depotencia como interface entre el arreglo PV y la carga, así el comportamiento del conversor tambiénes un factor importante a ser considerado en el rendimiento global de un sistema PV. A lo largo de losaños diversas técnicas MPPT han sido propuestas, pero poca literatura hay todavía disponible cuando se requiere comparar el desempeño combinado de diferentes conjuntos MPPT/conversor. En este contexto elpresente trabajo presenta un estudio comparativo del desempeño de tres técnicas MPPT: voltaje constante(CV), perturba y observa (P&O), y conductancia incremental (IncCond), actuando en dos diferentestopologías de conversores de potencia CD-CD: Buck y Buck-Boost. Cada combinación es analizadaconsiderando su respuesta transiente y eficiencia media en estado estable. El estudio fue desarrolladoen base a simulaciones en ambiente Matlab/Simulink. En orden a obtener condiciones más realistas,un modelo para el módulo PV comercial Kyocera KC85TS fue desarrollado. Resultados obtenidos delsistema PV operando bajo diversas condiciones de radiación y temperatura, son comparados y discutidos,los cuales muestran que la combinación CV/Buck-Boost presentó el mejor comportamiento transiente,y que la combinación IncCond/Buck, la mayor eficiencia en estado estacionario.

INTRODUCCIÓN

El continuo aumento de la demanda energética en el mundo ha llevado a la sociedad a buscar energías alternativas a los combustibles fósiles debido al agotamiento de estos recursos energéticos convencionales y a sus impactos indeseables sobre el medio ambiente (1. Entre las energías renovables disponibles, la energía solar fotovoltaica se considera una de las más prometedoras, fiables y favorables, con varias ventajas como la ausencia de contaminación, la larga vida útil y el bajo mantenimiento 2. En la actualidad, la energía solar fotovoltaica se ha convertido en una de las fuentes renovables más importantes para la generación de energía eléctrica. A finales del año 2017, se estima que la capacidad de energía solar fotovoltaica instalada en el mundo ha alcanzado aproximadamente 402 GW 3. Sin embargo, la energía solar fotovoltaica tiene el problema de la baja eficiencia, que es generalmente inferior al 18% para los módulos comerciales 4,5. Además, la potencia generada depende de las condiciones de irradiación y temperatura a las que están expuestos los módulos, junto con las características de la carga.