Panel Solar

b) Convertidor CD-CD:

En la figura se observa el bloque eléctrico del conversor CD/CD:

Este bloque es el fundamental para conseguir la reducción de la tensión de entrada que da el panel solar fotovoltaico a la tensión necesaria para la carga de la batería de acumulación. Mediante el transistor TIP147 y la señal PWM de control que le llega a la base del transistor, se consigue trocear la señal de entrada correctamente, de forma que se consigue la tensión media necesaria para la carga correcta de la batería. Se ha decidido colocar el transistor TIP147 puesto que éste tiene una corriente máxima entre colector-emisor de 10 A, asegurándose de que esta corriente máxima es lo suficientemente grande para resistir la carga normal de la batería de acumulación. Para conseguir que no haya un exceso de calentamiento en el transistor TIP147, se ha decidido poner un transistor PNP en cascada con el TIP147, en concreto el 2N2905, de este modo se evitan los sobrecalentamientos. Se ha decidido colocar el transistor 2N2905, ya que éste cumple con todos los requerimientos necesarios del circuito.

El diodo MUR405 se utiliza como diodo de recuperación. Mediante este diodo se permite que la corriente de la bobina circule a través de éste en los momentos en los que el transistor TIP147 está en corte, consiguiendo que de esta manera se trabaje en régimen permanente puesto que la corriente de la bobina es continua en todo momento, es decir, la bobina trabaja en modo de conducción continuo. Se ha puesto este diodo ya que tiene un tiempo máximo de recuperación de 25 nanosegundos y la corriente que es capaz de soportar es de 5 A, que es suficiente para los requerimientos mínimos del circuito. Se ha puesto un filtro LC después de los transistores para filtrar la onda resultante y dejar el valor de continua de la tensión. La frecuencia de este filtro es de aproximadamente unos 14kHz, con el que se asegura que la onda resultante saldrá lo suficientemente continua para la carga de la batería. El filtro consigue filtrar la onda resultante puesto que al ser un filtro paso bajo, se filtran las frecuencias mayores a las de la frecuencia de corte, en este caso unos 14 kHz, y puesto que en este caso la frecuencia de corte del filtro es menor a la frecuencia de la onda que va a filtrar, que es de unos 30kHz, esta onda queda filtrada.

c) Baterías:

En las instalaciones fotovoltaicas lo más habitual es utilizar un conjunto de baterías asociadas en serie o paralelo para almacenar la energía eléctrica generada durante las horas de radiación, para su utilización posterior en los momentos de baja o nula insolación también se utilizara para el arranque del motor. Hay que destacar que la fiabilidad de la instalación global de electrificación depende en gran medida de la del sistema de acumulación, siendo por ello un elemento al que hay que dar la gran importancia que le corresponde.

De cara a su empleo en instalaciones de electrificación fotovoltaica, es necesario conocer los siguientes conceptos:

- Capacidad: Es la cantidad de electricidad que puede obtenerse mediante la descarga total de una batería inicialmente cargada al máximo. La capacidad de un acumulador se mide en Amperios-hora (Ah), para un determinado tiempo de descarga, es decir una batería de 130Ah es capaz de suministrar 130A en una hora o 13A en diez horas. Para acumuladores fotovoltaicos es usual referirse a tiempos de descarga de 100 horas. También al igual que para módulos solares puede definirse el voltaje de circuito abierto y el voltaje en carga. Las baterías tienen un voltaje nominal que suele ser de 2, 6, 12, 24V, aunque siempre varíe durante los distintos procesos de operación. Es importante el voltaje de carga, que es la tensión necesaria para vencer la resistencia que opone el acumulador a ser cargado.

- Eficiencia de carga: Que es la relación entre la energía empleada para cargar la batería y a realmente almacenada. Una eficiencia del 100% significa que toda la energía empleada para la carga puede ser remplazada para la descarga posterior. Si la eficiencia de carga es baja, es necesario dotarse de un mayor número de paneles para realizar las mismas aplicaciones.

- Autodescarga: Es el proceso por el cual el acumulador, sin estar en uso, tiende a descargarse.

- Profundidad de descarga: Se denomina profundidad de descarga al valor en tanto por ciento de la energía que se ha sacado de un acumulador plenamente cargado en una descarga. Como ejemplo, si tenemos una batería de 100Ah y la sometemos a una descarga de 20Ah, esto representa una profundidad de descarga del 20%.

A partir de la profundidad de descarga podemos encontrarnos con descargas superficiales (de menos del 20%) o profundas (hasta 80%). Ambas pueden relacionarse con ciclos diarios y anuales. Es necesario recalcar que cuanto menos profundos sean los ciclos de carga/descarga, mayor será la duración del acumulador. También es importante saber que, para la mayoría de los tipos de baterías, un acumulador que queda totalmente descargado, puede quedar dañado seriamente y perder gran parte de su capacidad de carga.

EL REGULADOR FOTOVOLTAICO

Para un funcionamiento satisfactorio de la instalación en la unión de los paneles solares con la batería ha de instalarse un sistema de regulación de carga. Este sistema es siempre necesario, salvo en el caso de los paneles autorregulados. El regulador tiene como función fundamental impedir que la batería continúe recibiendo energía del colector solar una vez que ha alcanzado su carga máxima. Si, una vez que se ha alcanzado la carga máxima, se intenta seguir introduciendo energía, se inicia en la batería procesos de gasificación (hidrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno) o de calentamiento, que pueden llegar a ser peligroso y, en cualquier caso, acortaría sensiblemente la vida de la misma.

Otra función del regulador es la prevención de la sobredescarga, con el fin de evitar que se agote en exceso la carga de la batería, siendo éste un fenómeno, que como ya se ha dicho, puede provocar una sensible disminución en la capacidad de carga de la batería en sucesivos ciclos. Las características eléctricas que definen un regulador son su tensión nominal y la intensidad máxima que es capaz de disipar.

d) Convertidor CD-CA:

Introducción al Esquema Unipolar SPWM. En la técnica de conmutación SPWM la amplitud de la señal de salida se controla a través del índice de modulación M:

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