Diseño de un simulador de sistemas fotovoltaicos con conexión a la red usando la técnica de hardware-in-the-loop
DOI:
https://doi.org/10.26507/paper.3153Palabras clave:
cambio climático, fotovoltaica, Hardware in the loop, Simulación en tiempo real, formación para la investigaciónResumen
La industria de la energía solar fotovoltaica (PV, por sus siglas en inglés) ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. A pesar de los avances en su desarrollo, queda mucho trabajo por hacer en el área de acondicionamiento y conexión de sistemas PV a la red. Se debe estudiar el comportamiento de los sistemas PV bajo diferentes condiciones, así como el desarrollo de nuevas estrategias de control para mejorar la operación y protección.
Hardware-in-the-loop (HIL) es una técnica de simulación en tiempo real que permite conectar dispositivos y modelos de hardware y software a través de una interfaz digital. Permite una imitación muy cercana de los sistemas del mundo real a través de la emulación de su funcionamiento. La técnica HIL ha cobrado protagonismo en los últimos años para el estudio y desarrollo de sistemas de control, monitorización y protección de infraestructuras, pues permite probar múltiples escenarios sin el costo de requerir implementaciones físicas de todo el sistema en evaluación.
Para abordar los puntos anteriores, este trabajo presenta el diseño de un simulador de sistemas PV con conexión a la red empleando la técnica HIL. Este simulador permite implementar y estudiar escenarios operativos, evaluando esquemas de control con fines prácticos, experimentales e investigativos para apoyar la formación de estudiantes de pregrado y posgrado del área de ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica de la Universidad Industrial de Santander (UIS).
Este trabajo se realiza en el marco del proyecto de investigación titulado "Estrategia pedagógica para el fortalecimiento de competencias en STEM mediante sistemas modulares de laboratorio", código 2825, financiado por la Vicerrectoría de Investigación y Extensión de la UIS y el proyecto de investigación financiado por Minciencias titulado “Diseño de estrategias alternativas de operación y control para sistemas fotovoltaicos multifuncionales en redes de distribución con alta penetración de energías renovables” código 70416, desarrollado en el marco del “Programa de Investigación en Tecnologías Emergentes para Microrredes Eléctricas Inteligentes con Alta Penetración de Energías Renovables” contrato 80740-542-2020.
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Citas
Mihalič, F., Truntič, M., & Hren, A. (2022). Hardware-in-the-loop simulations: A historical overview of engineering challenges. Electronics, 11(15), 2462. https://doi.org/10.3390/electronics11152462
Bélanger, J., Venne, P., & Paquin, J. N. (2010). The what, where and why of real-time simulation. Planet Rt, 1(1), 25-29.
Nguyen, V. H., Besanger, Y., Tran, Q. T., Nguyen, T. L., Boudinet, C., Brandl, R., ... & Heussen, K. (2017). Real-time simulation and hardware-in-the-loop approaches for integrating renewable energy sources into smart grids: Challenges & actions. arXiv preprint arXiv:1710.02306.
Mantilla Villalobos, M. A., Petit Suárez, J. F., & Ordóñez Plata, G. (2014). Control directo de potencia aplicado a sistemas fotovoltaicos conectados a la red. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, (72), 47-60.
Hassaine, L. (2010). Implementación de un control digital de potencia activa y reactiva para inversores. Aplicación a sistemas fotovoltaicos conectados a red. Universidad Carlos III de Madrid.
Guldemir, H. (2011). Study of sliding mode control of dc-dc buck converter. Energy and power Engineering, 3(04), 401-406. https://doi.org/10.4236/epe.2011.34051
Di Piazza, M. C., Pucci, M., Ragusa, A., & Vitale, G. (2010, November). A grid-connected system based on a real time PV emulator: design and experimental set-up. In IECON 2010-36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society (pp. 3237-3243). IEEE. https://doi.org/10.1109/IECON.2010.5675055
Derick, M., Rani, C., Rajesh, M., Farrag, M. E., Wang, Y., & Busawon, K. (2017). An improved optimization technique for estimation of solar photovoltaic parameters. Solar Energy, 157, 116-124. https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.08.006
Zhang, W., & Kimball, J. W. (2017). DC–DC converter based photovoltaic simulator with a double current mode controller. IEEE Transactions on Power Electronics, 33(7), 5860-5868. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2742461
Al-Subhi, A. (2020). Parameters estimation of photovoltaic cells using simple and efficient mathematical models. Solar Energy, 209, 245-257. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.08.079
Yatimi, H., & Aroudam, E. (2018). MPPT algorithms based modeling and control for photovoltaic system under variable climatic conditions. Procedia Manufacturing, 22, 757-764. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.03.108
Attou, A., Massoum, A., & Saidi, M. (2014). Photovoltaic power control using MPPT and boost converter. Balkan journal of electrical & Computer Engineering, 2(1), 23-27.
Naidu, B. R., Panda, G., & Babu, B. C. (2019). Dynamic energy management and control of a grid-interactive DC microgrid system. In Smart Power Distribution Systems (pp. 41-67). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812154-2.00003-1
IEA, “Policy deadlines led to a PV deployment boom in 2021,” https://www.iea.org/reports/solar-pv
ONU, “El papel de los combustibles fósiles en un sistema energético sostenible,” (2015). https://www.un.org/en/chronicle/article/role-fossil-fuels-sustainable-energy-system
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