Cálculo y validación por simulación de la etapa de potencia de un convertidor de continua a continua elevador (DC-DC BOOST) fotovoltaico de 5 kW

Abstract

[ES] En la conexión a red de módulos fotovoltaicos mediante convertidores de dos etapas, una de las topologías electrónicas de potencia más habituales consiste en el uso de un convertidor DC-DC elevador (“BOOST”) entre los paneles fotovoltaicos y el inversor de conexión a red. En esta configuración el inversor fotovoltaico se encarga simultáneamente de inyectar una corriente de baja distorsión armónica a la red y de regular su tensión continua de entrada a un valor constante que permita trabajar en un punto de operación eficiente. Esta tensión es la tensión de salida del convertidor Boost, que se encarga de regular su tensión continua de entrada para que los paneles fotovoltaicos operen en el punto de máxima potencia (PMP). Este TFG consiste en el cálculo, selección de componentes y evaluación por simulación de un convertidor DC-DC BOOST fotovoltaico de 5 kW con las siguientes especificaciones: • Entrada: “Array” de módulos fotovoltaicos de unos 250W y 30V en el PMP. • Salida: Tensión continua de 380 V. • Frecuencia de conmutación y tipo de transistores: mínima 20 kHz, máxima 100 kHz. Se hará un estudio del rendimiento para escoger entre IGBTs o MOSFETs • Rendimiento: 97% para la potencia nominal

[EN] Regarding the connection of photovoltaic modules to the power line by using two-stage converters, one of the most used topologies consists of a DC-DC Boost converter between the solar panels and the PV inverter. In this configuration, the inverter is accountable for providing low harmonic distortion current to the power line and control its supply voltage at a constant value, which allows the inverter to work at an efficient operation point. This voltage value is provided by the Boost converter, which tunes its supply voltage in order for the solar panels to operate at their maximum power point (MPP). This thesis consists of the calculus, component selection and simulation of a 5 kW DC-DC Boost elevator which meets the following specifications: • Input: Photovoltaic array made by about 250 W and 30 V at MPP modules • Output: 380 VDC • Switching frequency and type of transistors: minimum of 20 kHz, maximum of 100 kHz. A performance study will determine whether IGBT or MOSFET transistors are used. • Efficiency: 97% at nominal power.