Diseño y construcción de un trazador de curvas I-V para analizar paneles solares fotovoltaicos
El gran incremento de la industria de la energía solar fotovoltaica, ha conllevado al desarrollo de herramientas que permitan evaluar periódicamente el estado de los sistemas de generación fotovoltaicos. Dentro de esas herramientas destacan los trazadores de curvas I-V, los cuales permiten evalua...
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | bachelorThesis |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad de Cuenca
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/36018 |
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| author | Moscoso Romo, Juan Francisco |
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| description | El gran incremento de la industria de la energía solar fotovoltaica, ha conllevado al desarrollo de
herramientas que permitan evaluar periódicamente el estado de los sistemas de generación
fotovoltaicos. Dentro de esas herramientas destacan los trazadores de curvas I-V, los cuales
permiten evaluar el estado de plantas fotovoltaicas, brindando información precisa sobre posibles
fallas o deterioros que pueden estar afectando el funcionamiento de la instalación. En este
contexto, el presente trabajo de titulación muestra el diseño y la construcción de un trazador de
curvas I-V basado en el método de carga capacitiva, mismo que se emplea para obtener las
características corriente-voltaje de módulos o cadenas fotovoltaicas con el fin de evaluar su
rendimiento.
Todo el proceso de diseño del trazador de curvas I-V se describe a detalle en este trabajo, en el
cual se especifica todos los materiales empleados, el diagrama electrónico de las etapas de control
y fuerza, y el programa desarrollado en Python para controlar todo el funcionamiento del trazador
de curvas I-V. Una simulación realizada en PSIM permite ejemplificar el funcionamiento del
equipo. Una vez finalizado el diseño, se continúa con el proceso de construcción del equipo,
teniendo como resultado final un equipo portátil y escalable capaz de obtener las características
corriente-voltaje de sistemas fotovoltaicos con corrientes de cortocircuito de hasta 16 A y con
voltajes de circuito abierto de hasta 500 V, esto en tiempos inferiores a 1 segundo. Además, en el
documento se brinda una revisión bibliográfica de la información más relevante con respecto a las
curvas I-V y al análisis de las mismas; así como también información relacionada a los diferentes
métodos que pueden emplear los trazadores de curvas I-V.
Finalmente, se realiza pruebas experimentales en los paneles fotovoltaicos del laboratorio de
Micro-red de la Universidad de Cuenca con el fin de evaluar el estado de los mismos y validar el
funcionamiento del trazador de curvas I-V construido. Los resultados de las pruebas
experimentales mostraron que cuatro de los seis paneles fotovoltaicos analizados presentan fallas
o deterioros, lo cual coindice con los resultados esperados. Además, los resultados obtenidos se
comparan con respecto a los obtenidos de un trazador de curvas I-V comercial, consiguiendo
resultados similares en ambos casos, comprobando de esta manera que el equipo construido es
adecuado para analizar el estado de los sistemas de generación fotovoltaicos. |
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En este contexto, el presente trabajo de titulación muestra el diseño y la construcción de un trazador de curvas I-V basado en el método de carga capacitiva, mismo que se emplea para obtener las características corriente-voltaje de módulos o cadenas fotovoltaicas con el fin de evaluar su rendimiento. Todo el proceso de diseño del trazador de curvas I-V se describe a detalle en este trabajo, en el cual se especifica todos los materiales empleados, el diagrama electrónico de las etapas de control y fuerza, y el programa desarrollado en Python para controlar todo el funcionamiento del trazador de curvas I-V. Una simulación realizada en PSIM permite ejemplificar el funcionamiento del equipo. Una vez finalizado el diseño, se continúa con el proceso de construcción del equipo, teniendo como resultado final un equipo portátil y escalable capaz de obtener las características corriente-voltaje de sistemas fotovoltaicos con corrientes de cortocircuito de hasta 16 A y con voltajes de circuito abierto de hasta 500 V, esto en tiempos inferiores a 1 segundo. Además, en el documento se brinda una revisión bibliográfica de la información más relevante con respecto a las curvas I-V y al análisis de las mismas; así como también información relacionada a los diferentes métodos que pueden emplear los trazadores de curvas I-V. Finalmente, se realiza pruebas experimentales en los paneles fotovoltaicos del laboratorio de Micro-red de la Universidad de Cuenca con el fin de evaluar el estado de los mismos y validar el funcionamiento del trazador de curvas I-V construido. Los resultados de las pruebas experimentales mostraron que cuatro de los seis paneles fotovoltaicos analizados presentan fallas o deterioros, lo cual coindice con los resultados esperados. Además, los resultados obtenidos se comparan con respecto a los obtenidos de un trazador de curvas I-V comercial, consiguiendo resultados similares en ambos casos, comprobando de esta manera que el equipo construido es adecuado para analizar el estado de los sistemas de generación fotovoltaicos. The great increase in the photovoltaic solar energy industry has led to the development of tools that make it possible to periodically evaluate the state of photovoltaic generation systems. Among these tools, the I-V curve tracers stand out, which allow evaluating the state of photovoltaic plants, providing precise information about possible failures or deterioration that may be affecting the operation of the installation. In this context, the present work shows the design and construction of an I-V curve tracer based on the capacitive charging method, which is used to obtain the current-voltage characteristics of photovoltaic modules or strings in order to evaluate their performance. The entire design process of the I-V curve tracer is described in detail in this work, which specifies all the materials used, the electronic diagram of the control and force stages, and the program developed in Python to control the entire operation of the I-V curve tracer. A simulation carried out in PSIM allows to exemplify the operation of the equipment. Once the design was completed, the equipment construction process was proceeded, resulting in a portable and scalable equipment capable of obtaining the current-voltage characteristics of photovoltaic systems with short-circuit currents lower than 16 A and with open-circuit voltages lower than 500 V, this in times below 1 second. In addition, the document provides a bibliographic review of the most relevant information regarding the I-V curves and their analysis; as well as information related to the different methods that I-V curve tracers can use. Finally, experimental tests were carried out on the photovoltaic panels of the Microgrid laboratory of the University of Cuenca in order to evaluate their status and validate the operation of the constructed I-V curve tracer. The results of the experimental tests showed that four of the six photovoltaic panels analyzed present failures or deterioration, which is consistent with the expected results. In addition, the results obtained were compared with those obtained from a commercial I-V curve tracer, obtaining similar results in both cases, thus verifying that the equipment built is adequate to analyze the state of photovoltaic generation systems. Ingeniero Eléctrico Cuenca 2021-04-13T15:36:46Z 2021-04-13T15:36:46Z 2021-04-09 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/36018 spa TE;478 Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ openAccess application/pdf 165 páginas application/pdf Universidad de Cuenca |
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