Diseño y simulación de una estación de generación y almacenamiento de energía solar fotovoltaica portátil basada en convertidores electrónicos de potencia conmutados

Abstract

[ES] Una estación de energía portátil permite transformar, almacenar y suministrar de forma eficiente la energía proveniente de una instalación fotovoltaica plegable de manera autónoma y sostenible. El objeto de estudio del presente proyecto es el diseño y análisis de un convertidor de potencia para la construcción de una estación solar fotovoltaica portátil. En concreto, el presente proyecto abordará: - Selección de módulos fotovoltaicos plegables comerciales y batería. - Diseño de la etapa hardware del convertidor DC/DC que actuará como cargador de baterías. - Diseño de la etapa hardware del inversor de salida (230Vac/50Hz). - Modelado de la etapa de potencia de ambos convertidores (DC/DC y DC/AC). - Diseño y ajuste de los lazos de control de corriente media de ambos convertidores, incluyendo el algoritmo MPPT para el seguimiento del punto de máxima potencia en el generador fotovoltaico. - Validación del diseño mediante simulación.

[EN] In recent decades, pollution levels have been increasing and the burning of hydrocarbons to generate energy is causing adverse weather phenomena, a solution to help curb climate change is to promote energy self-consumption by citizens. This project aims to develop an efficient energy self-consumption method based on renewable energies, in order to comply with the 2030 sustainable goals. The objective is the design and simulation of a photovoltaic solar energy generation and storage station based on electronic power converters, as well as maximize the power extraction of the photovoltaic system by implementing an MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm. The procedure is based on developing the power and control stages, verifying their operation by the representation of bode diagrams generated in Matlab R2022a and implementing each stage separately in Psim 9.1.1, validating their correct operation and subsequently verifying that the complete system has the expected response. Finally, the aim is to draw conclusions from the project and assess whether the objectives stipulated at the beginning of the final degree project have been achieved.

[CA] Aquestes últimes dècades els nivells de contaminació han anat en augment i la crema d'hidrocarburs per a generar energia està provocant fenòmens climatològics adversos, una solució per a contribuir a frenar el canvi climàtic és fomentar l'autoconsum energètic per part dels ciutadans. El present projecte tracta de desenvolupar un mètode d'autoconsum energètic eficient i basat en energies renovables, per a així complir amb l'agenda 2030. L'objectiu és el disseny i simulació d'una estació de generació i emmagatzematge d'energia solar fotovoltaica basada en convertidors electrònics de potència, a més, de maximitzar l'extracció de potència del sistema fotovoltaic mitjançant la implementació d'un algorisme MPPT (Maximum Power Point Tracking). El procediment es basa en desenvolupar les etapes de potència i control, verificar el seu funcionament mitjançant diagrames de bode generats en Matlab R2022a i implementar en Psim 9.1.1 cada etapa per separat, validar el seu correcte funcionament i posteriorment verificar que el sistema complet té el comportament esperat. Finalment, es pretén extraure conclusions del projecte i valorar si s'han aconseguit els objectius estipulats per al treball fi de grau.