Investigadores de la Universidad egipcia de South Valley han desarrollado una novedosa estrategia de control para hacer frente al sombreado parcial en sistemas fotovoltaicos. El nuevo enfoque utiliza un sistema fotovoltaico de múltiples cadenas con una estrategia de control del convertidor que utiliza un ciclo de trabajo directo para rastrear el punto de máxima potencia (MPP) bajo sombra.
«Este estudio propone una reconfiguración del sistema fotovoltaico para suprimir el impacto negativo del sombreado parcial en el rendimiento del sistema fotovoltaico dividiéndolo en múltiples cadenas paralelas», explican los científicos. «En este trabajo, el sistema propuesto consta de cuatro cadenas, y cada cadena comprende tres subcadenas en paralelo».
El método propuesto de seguimiento del punto de máxima potencia múltiple (MMPPT) consiste en conectar cada cadena a un convertidor CC-CC, optimizando la extracción de energía de las cadenas individuales de paneles solares fotovoltaicos. Esto difiere de la disposición probada de seguimiento del punto de máxima potencia (SMPPT) en un sistema fotovoltaico, en el que un único convertidor se conecta a cadenas paralelas de paneles solares.
El enfoque MMPPT utiliza una estrategia de control directo del ciclo de trabajo para encontrar los ciclos de trabajo de los convertidores deseados. A continuación, mediante el control directo del ciclo de trabajo (DDCC), adapta el ciclo de trabajo del convertidor CC-CC a los resultados calculados, regulando la potencia producida.
Para calcular el ciclo de trabajo deseado se utilizan los sensores existentes en el sistema fotovoltaico para estimar la radiación, derivada de los cambios en la corriente y el voltaje de las células fotovoltaicas.
«La técnica propuesta minimiza el coste total del sistema reduciendo el número de sensores necesarios mediante una estrategia de estimación de la radiación», explican los investigadores. «La técnica DDCC aumenta la eficiencia global del sistema gracias a la eliminación de las oscilaciones en estado estacionario, la simplificación del hardware y la facilidad de implementación. Además, la DDCC tiene una velocidad de seguimiento rápida para la extracción del seguimiento global del punto de máxima potencia (GMPPT) en condiciones de sombreado parcial».
Los investigadores presentaron los resultados de la comparación entre el sistema MMPPT y el SMPPT en «Investigation of single and multiple MPPT structures of solar PV-system under partial shading conditions considering direct duty-cycle controller» (Investigación de estructuras MPPT únicas y múltiples de sistemas solares fotovoltaicos en condiciones de sombra parcial considerando un controlador de ciclo de trabajo directo), publicado recientemente en Scientific Reports. Los sistemas se simularon con el software MATLAB/SIMULINK en tres condiciones de sombra.
Las cuatro cadenas fotovoltaicas estaban sometidas a una irradiancia uniforme de 1.000 W/m2 en el primer patrón de sombreado. En el segundo patrón, sin embargo, las dos primeras cadenas tuvieron un perfil de irradiación constante de 1.000 W/m2, mientras que las otras dos tuvieron un perfil de irradiación uniforme de 1.000 W/m2 durante medio segundo, y luego bajaron a 500 W/m2 durante otro medio segundo.
En el tercer patrón, las dos primeras cadenas estuvieron de nuevo bajo un perfil de irradiancia uniforme de 1.000 W/m2, mientras que las dos restantes empezaron con 1.000 W/m2 durante 0,3 segundos, cambiaron a 500 W/m2 durante otros 0,3 segundos y bajaron a 250 W/m2 durante 0,4 segundos.
«En estas condiciones, la eficiencia media del sistema SMPPT es del 98,98%, mientras que el sistema MMPPT alcanza una eficiencia del 99,81%. Estos resultados validan el enfoque propuesto», concluyen los investigadores. «En la configuración MMPPT se utiliza un conjunto de datos de radiación real de Benban, una localidad del sur de Egipto. Los resultados demuestran que el sistema de control propuesto mejora la eficacia general del sistema al tiempo que reduce los costes de instalación».
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