Revisión y comparación de los principales métodos MPPT para sistemas fotovoltaicos

Abstract

El objetivo de este trabajo consiste en realizar una revisión bibliográfica de los distintos métodos de búsqueda del punto de máxima potencia (MPPT, por sus siglas en inglés) para sistemas fotovoltaicos, e identificar el método más apropiado para una instalación fotovoltaica doméstica (baja potencia). Para esto, se identifican las características propias de cada método y se clasifican en dos grandes grupos, que son: métodos iterativos y métodos analíticos. Se analizan las ventajas que ofrecen respecto a los otros métodos, en qué condiciones tienen un mejor desempeño y cuál permite extraer la mayor cantidad de potencia del sistema fotovoltaico en los distintos escenarios que se puedan presentar. Luego, a partir de esto se eligen dos de los métodos más representativos de los métodos analíticos y el más representativo de los métodos iterativos como contraparte. Estos son sometidos a dos tipos de simulaciones, consistentes en cambios en las condiciones atmosféricas. Primero se simula un cambio brusco del tipo escalón (de radiación solar y temperatura) y luego un cambio continuo del tipo rampa (de radiación solar), basado en el estándar Europeo EN 50530. Esto se realiza con la ayuda del software de simulación PLECS de Plexim. Finalmente se comparan los resultados obtenidos con cada método MPPT, y de acuerdo a la eficiencia presentada, las ventajas y desventajas, y las condiciones bajo las cuales se comportan mejor, se elige el método óptimo para una instalación fotovoltaica doméstica, el cual resulta ser el método Gradiente de Temperatura. Este método presenta la mayor eficiencia de los métodos simulados, y su mayor complejidad radica solo en la necesidad de contar con un sensor de temperatura adicional. Un objetivo secundario es evaluar el software de simulación PLECS, en cuanto a su capacidad para simular sistemas fotovoltaicos. El software resulta ser deficiente en este aspecto ya que no cuenta con un módulo o bloque directo para simular un módulo fotovoltaico, y se debe recurrir a métodos alternativos. Además, depende de recursos proporcionados por otro software.The aim of this study is to conduct a literature review of the different Maximum Power Point Tracking techniques (MPPT) for photovoltaic systems, and identify the most suitable method for a domestic (low power) photovoltaic installation. The characteristics of each method are identified and classified into two main groups, namely: iterative methods, and analytical methods. The advantages of each method in relation to the others are discussed, under which conditions they have a better performance and which one allows to extract the most power from the photovoltaic system in all the different scenarios that may arise. Then, two of the most representative analytical methods are chosen, along with the most representative of the iterative methods as counterpart. These are tested by two types of simulations, consisting of changes in atmospheric conditions. Firstly, a simulation of a step perturbation (irradiance and temperature) is run and then a simulation of a continuous change with a ramp perturbation (irradiance), based on the European Standard EN 50530. This is done in the simulation software, PLECS from Plexim. Finally, the results from the simulations are compared, and according to the efficiency presented, the advantages and disadvantages, and the conditions under which they perform better, the most suitable MPPT method for a domestic photovoltaic system is chosen, which turns out to be the Temperature Gradient method. This method has the highest efficiency among the simulated MPPT methods, and its increased complexity is only one extra temperature sensor. A secondary objective is to evaluate the simulation software PLECS, in terms of its ability to simulate photovoltaic systems. The software turns out to be deficient in this matter due to the lack of a photovoltaic module block. So an alternative method has to be used, and it depends on other software for this.