Técnicas de “Maximum Power Point Tracking” (VI)

Control por realimentación de dP/dV o dP/dI

La característica matemática principal del MPP es que en él la derivada de la potencia con respecto a la tensión y a la intensidad es cero: dP/dV = 0 y dP/dI = 0.
En varios de los métodos de MPPT vistos aquí se ha utilizado esta expresión manipulándola para obtener expresiones más sencillas de evaluar (p.ej: Hill Climbing / P&O o IncCond). Sin embargo, si se dispone de DSPs y micro controladores es posible emplear el cálculo directo de la pendiente de la curva P – V o P – I y utilizar ese dato para realimentar cualquier sistema de control que lo lleve a cero.

Existen muchas posibles variantes de este método directo que han mostrado buenos resultados llegando a convergir algunas en centésimas de segundo.

Otras técnicas de MPPT

Otras técnicas de MPPT incluyen la reconfiguración de las conexiones (serie / paralelo) de los paneles fotovoltáicos para conseguir que la planta cumpla los requisitos de la carga. Esta técnica consume mucho tiempo y no garantiza que se alcance el MPP.

Otra opción es aprovechar el hecho de que el MPP es proporcional al nivel de irradiancia y utilizar sensores de irradiancia para realizar el seguimiento. Ésta técnica ha sido probada con un controlador tipo PI.

Existen ejemplos de plantas en las que se obtiene el MPP mediante ecuaciones que tienen en cuenta tanto la irradiancia como la temperatura (que no son fáciles de medir). Una vez calculados IMPP o el VMPP, se utiliza un bucle de control para hecer el seguimiento.

Hay simulaciones que muestran la robustez y la insensibilidad a los cambios atmosféricos de métodos de control en el espacio de estados. Concretamente, se han obtenido buenos resultados mediante control dinámico no lineal variable en el tiempo. Sin embargo no se proporciona ninguna verificación experimental. [E. V. Solodovnik, S. Liu, and R. A. Dougal, “Power Controller Design for Maximum Power Tracking in Solar Installations,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 19, pp. 1295-1304, Sept. 2004.]

También han aparecido controladores que reúnen en una sola etapa el seguimiento del MPP y la adaptación de la corriente de salida. Basándose en la tensión de la planta, un control de un cilo (OCC) se usa para ajustar la corriente de salida del inversor de´una sóla etapa a un valor tal que se alcance el MPP. El seguimiento se consigue con ciertas desviación respecto al óptimo debido a la incapacidad del controlador para tener en cuenta las variaciones de temperatura. [Y. Chen and K. M. Smedley, “A Cost-Effective Single-Stage Inverter With Maximum Power Point Tracking,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 19, pp. 1289-1294, Sept. 2004.]

Por su parte el llamado “algoritmo del mejor voltaje fijo” (BFV) mantiene a la planta trabajando a una tensión fija que maximiza la potencia extraída de la planta a lo largo del año basándose en datos estadísticos de temperatura y radiación obtenidos a lo largo de un año de observación. Este algoritmo tampoco sigue realmente el MPP.

El método LRCM (“Linear Reoriented Coordinates Method”) manipula la ecuación característica de la planta para obtener una solución simbólica aproximada. Requiere la medida de la Vca y la Icc así como algunas constantes que definen la curva característica. Las simulaciones han mostrado un error mmenor al 0.3%. [E. I. rtiz-Rivera and F. Peng, “A novel method to estimate the maximum power for a photovoltaic inverter system,” in 35th Annual IEEE Power Electron. Specialists Conf., 2004, pp. 2065-2069.]

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