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 Que es el MPPT ? (Maximum Power Point Tracking)

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MensajeTema: Que es el MPPT ? (Maximum Power Point Tracking)   Vie Feb 10, 2012 10:07 am

Maximum power point tracking
Seguimiento del punto máximo de potencia (MPPT)

El Seguimiento del Punto Máximo de Potencia (Maximum power point tracking o MPPT) es una técnica que los inversores a la Red, los Controladores de Carga Solares y aparatos similares usan para obtener la potencia máxima posible desde uno o mas paneles solares.

Las celdas solares tienen una relación compleja entre la irradiación solar, temperatura y la resistencia total lo que produce una eficiencia de salida “no lineal” conocida como la curva I-V.

Este es el propósito de los sistemas MPPT en el cual monitorea la salida de las celdas y aplica la apropiada resistencia (cargas) para obtener la potencia máxima adaptándose a una determinada condición ambiental.

Esencialmente, esto define la corriente que el inversor podría dibujar desde el panel PV con la finalidad de obtener la máxima potencia posible.




I-V curve



Tipos de MPPT

Principalment, hay tres tipos de algoritmos de MPPT:
1) Perturb and Observe, 2) Incremental conductance, y 3) Constant voltage.

Los dos primeros métodos son llamados a menudo métodos trepadores de curva, porque dependen del hecho que por el lado izquierdo del MPP la curva va subiendo (dP/dV > 0) mientras que en el lado derecho del MPP la curva va cayendo (dP/dV < 0).

Método “Perturb-and-observe” (P&O)
Este método es el más común. El algoritmo perturba el voltaje de operación en una determinada dirección y sampléa dP/dV. Si dP/dV es positive, entonces el algoritmo lo sabe y ajusta el voltaje en dirección hacia el MPP. Asi se mantiene ajustando el voltaje en esa dirección hasta que dP/dV sea negativo.

Los algoritmos P&O son fáciles de implementar, pero en algunas ocasiones resultan en oscilaciones alrededor de la operación fija del MPP. También tienen un tiempo de respuesta lenta y puenden en algunos casos monitorear en la direccion equivocada bajo cambios rápidos de las condiciones atmosféricas.


Método “ Incremental conductance” (INC)

Este método usa la conductancia incremental de la serie PV dI/dV para conmutas la señal de dP/dV. De esa forma INC monitorea rápidamente los cambios en las condiciones de irradiación con más exactitud que el método P&O. Sin embargo, al igual que el método P&O, también puede producir oscilaciones y confundirse por cambios rápidos en las condiciones atmosféricas. Otra desventaja es que su complejidad aumentada aumenta el tiempo computacional y reduce la velocidad de la frecuencia de muestreo.


Método “Constant voltage”

Este método lo que hace es usar el hecho que el promedio del voltaje en su punto de máxima potencia para el voltaje de un circuito abierto es a menudo cercano a un valor constante, con 0.76 siendo un estimado común. Un problema con este método surge del hecho de que éste requiere dejar momentáneamente la corriente de la serie del PV en cero, para medir el voltaje del circuito abierto.

La medición del voltaje operacional es entonces puesta (por ejemplo) al 76% del valor de medición. Pero durante el tiempo de medición es desconectada, y la energía disponible se pierde.

También se ha encontrado que mientras el 76% del voltaje del circuito abierto es usualmente una muy Buena aproximación, no siempre coincide con el punto de potencia máxima.

Así este método no necesariamente nos entrega mas eficiencia que los otros, especialmente si las condiciones son altamente variables o el comportamiento físico de las celdas se desvía de las expectativas. Su principal ventaja es que es relativamente simple de implementar y asi usualmente menos costoso.


Ubicación del MPPT

Los Inversores solares tradicionales realizan el MPPT para una serie entera en total. En tales sistemas la misma corriente, dictado por el inversor, fluye a través de todos los paneles en la malla.
Pero debido a que los diferentes paneles tienen diferentes curvas IV, diferentes MPPs (debido a tolerancias específicas en su construcción, sombras parciales, etc.), esta arquitectura quiere decir que algunos paneles funcionarán por debajo de su MPP, teniendo como resultado pérdidas de energía.

Algunas compañias ahora están colocando Inversores de Punto Peak de Potencia en paneles individuales, permitiendo que cada uno opere al máximo de su eficiencia independiente de eventuales sombras, o desperfectos eléctricos.


Operación con baterias

Por la noche, sistema de potencia PV OffGrid utiliza baterias para suplir sus cargas. Aunque el voltaje del banco de baterías cuando está cargado a full podría estar cercano a la medición de potencia peak del PV, esto es improbablemente que se dé al amanecer cuando las baterías estén parcialmente descargadas. La carga podría comenzar a un voltaje considerablemente por debajo de la medición del punto peak de potencia, y el MPPT puede solucionar este desperfecto.

Cuando las baterías en un sistema OffGrid están cargadas a Full y la producción del PV excede las cargas locales, un MPPT no es capaz de realizar la medición y su punto peak de potencia así como el exceso de potencia no tienen donde ir.

El MPPT entonces debe cambiar la serie del punto de operación lejos de punto peak de potencia hasta que la demanda de producción encaje en forma exacta. (Una alternativa comúnmente usada es desviar el exceso de potencia del PV hacia una carga resistiva, permitiendo que la serie opere continuamente en su punto peak de potencia).

En un sistema a la Red (OnGrid, Grid Tie), la red es esencialmente un bateria con una capacidad cercana al infinito. La red siempre puede absorver el exceso de potencia del PV, y puede cubrir deficir en la producción del PV. Las baterias son así necesarias sólo para la protección de interrupciones en la red.

El MPPT en un sistema a la Red (On grid / Grid Tie) siempre operará la serie en el punto peak de potencia a menos que la red falle o cuando las baterías estén a full y haya insuficientes cargas locales. Entonces tendría que llevar de regreso la serie lejos de su punto peak de potencia igual que en el caso del OffGrid.


Fuente: Wikipedia.
Traduccion: Humberto Morales

Agradecimientos especiales a :
Nicolas Escobar (desde Casablanca), por poner el tema sobre la mesa.
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