Concepción de controladores reconfigurables para microinversores fotovoltaicos operando como unidades autónomas de generación de energía en microrredes

Abstract

En la actualidad, los conceptos de generación distribuida y microrredes (microgrids) están despertando un gran interés en la comunicad científica, al presentar ventajas claras sobre los esquemas centralizados como son: su inherente redundancia, la mejora de la eficiencia en el transporte de energía eléctrica al aproximar los puntos de generación y de consumo, así como la posibilidad de integración de fuentes de energía renovable. En este contexto, la tesis plantea como aspectos novedosos la propuesta de un esquema de control reconfigurable para la operación de un microinversor fotovoltaico (convertidor electrónico concebido para procesar la energía procedente de un panel fotovoltaico individual) tanto en modo aislado como interconectado con una red eléctrica. Normalmente, tales unidades operan en conexión a la red eléctrica, funcionando como una fuente de corriente. El objetivo de la tesis es la concepción de técnicas que permitan dotar a los microinversores con la funcionalidad adicional de poder trabajar como fuente de tensión para operar en modo aislado, sin necesidad de utilizar sistemas adicionales de almacenamiento de energía (en la actualidad, baterías). Por otra parte, en la tesis se ha propuesto un nuevo algoritmo de detección de funcionamiento en isla (o modo aislado), basado en la inyección de un segundo armónico de corriente en la corriente de salida del microinversor y posterior evaluación de cómo éste interactúa con la red eléctrica. La técnica propuesta se basa en el procesado de la señal devuelta por la red mediante el algoritmo Goertzel de identificación de componentes armónicas. En la tesis se demuestra que las propuestas realizadas permiten la reconfiguración de los controladores del modo fuente de corriente a fuente de tensión, y viceversa, sin transitorios peligrosos para el microinversor ni para las cargas locales cercanas al mismo. Los resultados analíticos se han validado mediante simulaciones detalladas y ensayos experimentales llevados a cabo en un microinversor fotovoltaico 180 W.