DISENO Y CONTROL DE SISTEMA FOTOVOLTAICO ˜ DE UNA ETAPA 3L-T-TYPE QZSI CONECTADO A RED

Abstract

La gran crisis climática actual ha comprometido al mundo entero a reducir lo más posible la huella de carbono en el corto plazo. Una forma de contribuir con ello es la des carbonización de la matriz eléctrica, que consiste en el cambio de la fuente de generación eléctrica desde combustibles fósiles a energías renovables no convencionales (ERNC). Dentro de las ERNC destaca la energía solar fotovoltaica siendo una de las más utilizadas en la actualidad con un crecimiento sostenido año tras año. Esto se debe a la gran disminución del costo de los paneles en el último periodo de tiempo y los avances en la industria de convertidores electrónicos para este tipo de aplicación. Su modularidad permite que sus aplicaciones puedan ser de pequeña o gran escala. La energía que proporciona un panel o un arreglo de paneles es a través de corriente continua (DC), y puede ser un sistema en operación aislada con un almacenamiento de baterías (BESS) o un sistema conectado a red. Sin embargo, la mayor cantidad de potencia instalada en el mundo es conectada a red. Para realizar una conexión a red, se requiere de una etapa de conversión de tensión continua a alterna (DC-AC), la cual es realizada por un inversor que comúnmente es una etapa reductora. La elevación o reducción de tensión es relevante para las aplicaciones fotovoltaicas dependiendo de la configuración utilizada. Este trabajo esta enfocado en configuraciones fotovoltaicas de paneles conectados en Sting (cadena de paneles conectados en serie). De esta manera dependiendo de la potencia o cantidad de paneles del sistema fotovoltaico podría necesitar una ganancia o reducción de voltaje para lograr una correcta conexión a red. Esto es comúnmente manejado en continua (DC) mediante un convertidor DC-DC que típicamente tiene una función de elevación de voltaje, siendo la topología más utilizada en la industria el convertidor DC-DC Boost. Esta etapa DC-DC precede a la etapa DC-AC lo cual aumenta el número de etapas de un inversor convencional (DC-AC) y lo transforma en un convertidor de 2 etapas. Dentro de las alternativas actuales de conexión a red de una etapa se encuentran los convertidores basados en redes de impedancia, los cuales utilizando correctamente la red de impedancia pueden reemplazar la etapa DC-DC con el fin de disminuir perdidas de conmutación generadas por el convertidor Boost u otra topología. Existen varias redes de este tipo, sin embargo, una de las topologías más prometedoras corresponde a la topología Quasi-Z, debido a que cumple con un alto factor de elevación de tensión y bajas perdidas. Si bien la utilización de este tipo de redes de impedancias favorece la eficiencia al reducir el número de etapas, el control y diseño es más complejo que los convertidores convencionales, ya que se debe controlar el factor de elevación de tensión junto a las corrientes que se inyectan a la red. La topología en estudio para esta tesis corresponde al convertidor 3L-T-Type QZSI. Esta topología no posee transformador, lo que puede generar problemas asociados a corrientes de fuga