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PROTOTIPO DE REGULADOR PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.

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by

diana arredondo

on 27 May 2014

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Transcript of PROTOTIPO DE REGULADOR PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.


Este trabajo aborda el estudio de un sistema fotovoltaico, así como la fabricación del prototipo de regulador de tensión para implementarlo en viviendas de interés social ubicadas en la ciudad de Armenia Quindío.
Objetivo General
Diseñar un prototipo de regulador para sistemas fotovoltaicos.
3. Sistemas Fotovoltaicos.
4.1 Etapa de caracterización
a. Panel solar.
b. Carga de batería.
c. Descarga batería.
Panel solar
Circuito de conexión para la caracterización del panel fotovoltaico.
4.2 Etapa. Cálculo para sistema fotovoltaico
En la siguiente tabla, se muestra la potencia consumida por día con respecto a la iluminación y lo que se conectará en los toma corrientes, siendo así una potencia total 7940 W.h/día.
4.3 Etapa Desarrollo del proyecto

Ambiente de programación PIC C Compiler
; en éste se desarrolló el programa para el microcontrolador PIC 16F877A, ya que posee un lenguaje de alto nivel que facilita la creación del archivo o código fuente para luego ser compilado y obtener el archivo o código máquina (.hex”) para ser grabado en el microcontrolador.


Proteus 7 Professional versión 7.8
; para el desarrollo de la simulación por la facilidad que presenta en el manejo de microcontroladores de la familia PIC, además, de ser la herramienta rápida y eficaz para la observación y luego depuración del archivo fuente, corregir errores y hacer mejoras al diseño.

PROTOTIPO DE REGULADOR PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.
1. Descripción del problema
Objetivos especificos
Estudiar y analizar el funcionamiento y comportamiento de los paneles fotovoltaicos.
Investigar sobre las principales características y los costos de los reguladores fotovoltaicos disponibles actualmente en el mercado.

Caracterizar un regulador fotovoltaico existente, para conocer sus ventajas y desventajas.
Estimar la carga instalada en una vivienda de interés social
Seleccionar el diseño óptimo para el regulador a utilizar en la carga instalada.
Seleccionar la batería más conveniente para el sistema fotovoltaico.
a. Panel solar.
b. Regulador de voltaje.
c. Inversor.
d. Batería.
Características panel solar.
Aspecto operativo:
 Marca fabricante: Atersa España
 Modelo: A-66P
 Serie Nº: N0811032164

Especificaciones eléctricas:
 Pmp: Potencia máxima pico 66W.
 Vmp. Voltaje máximo pico 17.8 V.
 Imp: Corriente máxima pico 3.7A.
 Voc. Voltaje en circuito abierto 22.25V.
 Isc: corriente en corto circuito 4.05A.
 Vmax. Voltaje máximo de interconexión serie dc panel 700V.

Características Batería
• Marca: MAGNA MA
• Referencia: MA100-12
• Capacidad: 100AH
• Voltaje nominal: 12VDC

Aspectos técnicos.
Características Inversor
• AC Output power (max cont.): 750W
• DC Input Voltage rage: (10.5 – 15.5)VDC
• Output voltaje 120VAC 60Hz
• Eficiencia 85%
Carga de Bombillas
consiste en 12 bombillas de 100W, 60W y 25W montadas en un circuito mixto. Carga total 750 W.
Resultados de caracterización.
En la siguiente imagen se muestra la señal de salida del inversor observada por medio de un osciloscopio.
según los datos recopilados se obtuvieron las siguientes graficas.
Grafica. Radiación solar vs Voltaje en circuito abierto del panel.
Grafica.Radiación solar vs Corriente
del panel
Circuito para caracterizar descarga de la batería.
Inicialmente se utilizó una carga de 750W que
superaba la capacidad del inversor, ya que
la eficiencia de éste es del 85%
permitiendo una carga máxima de 635W.
En la siguiente gráfica,
se muestra el voltaje y la corriente
de la batería, en el tiempo,
cuando está sometida a una carga de 400W
En la siguiente grafrica , se observa el voltaje en la salida del inversor con respecto al tiempo.
En la siguiente gráfica,
se muestra el comportamiento del voltaje
y la corriente de la batería con respecto al tiempo,
cuando es sometida a una carga de 200W.
En la siguiente grafrica , se observa el voltaje en la salida del inversor con respecto al tiempo.
Circuito para caracterizar carga de batería.
El estado inicial de la tensión de la batería era de 11.89 V, a partir de allí se tomaron datos en corriente y voltaje del panel, regulador y batería; estos datos fueron tomados durante un tiempo de 2h 09 min.
En la siguiente gráfica
se muestra la corriente del regulador
y del panel.
En la siguiente gráfica se observan los voltajes
del panel, regulador y batería, con respecto al tiempo
Radiación solar.
El factor más importante para calcular los sistemas fotovoltaicos es la radiación solar, la cual es la energía emitida por el sol en forma de radiación electromagnética, se mide en watt por metro cuadrado (W/m2).
En la siguiente tabla, se observan los parámetros necesarios para el diseño y uso del sistema fotovoltaico
Tabla de resultado para un sistema fotovoltaico.
Diagrama de bloques.
4.3.2 Prototipo.
En la siguiente figura, se observa el circuito ya elaborado del prototipo del regulador fotovoltaico, allí se aprecian los diferentes componentes utilizados y la visualización de voltajes en la LCD de batería y panel.
Contenido.
1. Descripción del problema.
2. Objetivos
3. Sistemas Fotovoltaicos.
4. Desarrollo.
4.1 Etapa de caracterización.
4.2
Etapa. Cálculo para sistema fotovoltaicos.
4.3 Etapa de desarrollo del proyecto.
4.3.1 Diagramas.
4.3.2 Montaje del prototipo.
4.3.3 Resultados.
5. Conclusiones.
6. Bibliografía.




4. Desarrollo.
2.
Características Regulador de tensión.
4.3.1Diagramas
Diagrama de flujo.
4.3.3 Resultados
Señal de salida del PWM, entregada por el microcontrolador ubicado en el pin RC2.
Señal del salida regulador ya existente en el mercado.
Señal PWM que llega al gate del Mosfet IRF4905.
Vide de señal de salida PWM.
Caracterización.
Ficha técnica de panel solar.
• Potencia máxima 10 W.
• Corriente máxima 0.60 A.
• Voltaje máximo 17.56 V.
• Corriente de corto circuito 0.66 V.
• Voltaje circuito abierto 21.52 V.
• Aplicación DC 12V.
• Máximo voltaje del sistema 750 V.

Prototipo del regulador fotovoltaico con el panel y la batería para su caracterización, al igual que la visualización de corrientes en los equipos de medida.
El estado inicial, el voltaje de la batería
fue de 11.59V. Se tomaron datos en corriente
y voltaje tanto de panel, regulador y batería, estos
datos fueron tomados durante un tiempo de 5h 45 min
Gráfica de corrientes vs tiempo.
Gráfica de voltaje vs
tiempo.
En la siguiente tabla,
se presenta los valores del voltaje
de la batería después de cargada. Se
evidenciaque al desconectar la batería del
panel solar y del regulador, tiene un voltaje de
11.88 V y al pasar un determinado tiempo se
estabiliza en 11.81 V.
Ficha técnica del prototipo de regulador fotovoltaico.
6. Conclusiones
Se logró diseñar el prototipo del regulador fotovoltaico, y su principal funcionamiento es por PWM.
Al investigar sobre los diferentes reguladores, se determina el modo PWM es el más utilizado en sistemas fotovoltaicos pequeños debido a su bajo costo y su relativa sencillez.
Al utilizar un inversor de AC para descargar la batería, se determinó que éste debe tener un rango de potencia mucho mayor a la requerida, por ejemplo, al tener una carga de 1 kW se debe usar un inversor de 2kW aproximadamente.
 Se determinó que la batería más adecuada es la de plomo acido de 12 V – 100 Ah, estacionaria, ya que son las más utilizadas para los sistemas fotovoltaicos.
Contexto
Gracias.
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