Para este caso se hizo uso de un motor DC conectado mediante un rectificador trifásico, en donde se varía la carga mecánica con el fin de aumentar la corriente de operación, el efecto de este cambio es el aumento de las componentes armónicas y por tanto la distorsión armónica total de corriente. Debido a que el periodo de simulación es bastante grande y al hecho de que la señal de corriente posee contenido armónico, lo que implica que en el marco de referencia sincrónico dicha señales dejan de ser valores contantes, por tanto, se decidió analizar los resultados mediante el espectrograma de la señal y su distorsión armónica junto al factor de potencia. En la figura6-15-cse muestra la transformada de fourier de la señal de corriente asociada a la entrada del inversor, de ahí podemos notar que el contenido armónico es bastante, dado que en el armónico 19, la amplitud sigue siendo considerable, sin embargo
0 0.5 1 1.5 2 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200
6-14-aCorriente en la carga comparada con el voltaje
de la red en un marco de referencia sincrónicodq.
0 0.5 1 1.5 2 -60 -40 -20 0 20 40 60 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200
6-14-bCorriente de salida en comparación con el vol- taje de la red en un marco de referencia sincrónicodq.
0 0.5 1 1.5 2 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 -200 -150 -100 -50 0
6-14-c Corriente en el inversor comparada con el vol- taje de la red en un marco de referencia sincrónico dq.
Figura 6-14: Comportamiento sobre el P CC para una carga resistiva con irradiancia y
temperatura constantes en el arreglo fotovoltaico.
hay que tener en cuenta que la carga mecánica varía con el tiempo por lo que dicha figura no muestra en detalle lo que ocurre al cambiar la carga, por eso es preferible graficar mejor un espectrograma, el cual se muestra en las figuras 6-15-a y 6-15-b, en donde se ve en detalle como se cambia el contenido armónico, para este caso la amplitud de las armónicas aumenta en la misma proporción que la fundamental, por otro lado se pueden ver unos valles en los instantes de tiempo 0.5, 1 y 1.5 s, esto corresponde a los transitorios producidos por los cambios de carga. En las figuras 6-16-ay 6-16-bse muestra el THD y el FP asociados a la corriente del rectificador, se puede notar que una vez superado el transitorio el THD tiende a ser el mismo (31 %), los picos corresponde a los transitorios, para el caso del factor
de potencia este también tiende a ser el mismo a pesar de que se cambia la carga mecánica, este valor es de 0.95, un valor bastante bueno a pesar de la distorsión armónica tan alta.
0 19f 0 1000 17f 0 2000 2 3000 13f 0 11f 0 4000 1.5 5000 7f 05f 1 0 0.5 f 0 6-15-aEspectrograma en 3D. 6-15-bEspectrograma en 2D. f 0 5f0 7f0 11f0 13f0 17f0 19f0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 6-15-cTransformada de Fourier
Figura 6-15: Espectrograma de la corriente de entrada del rectificador.
A pesar de que en la carga se obtiene unos valores aceptables, para el caso de la red no ocurre lo mismo, graficando las mismas mediciones en el lado de la red, se puede notar un comportamiento totalmente diferente, en la figura 6-17-c se muestra la transformada de Fourier de la corriente de la red en todo el periodo de simulación, este resultado es muy similar al anterior. En las figuras 6-17-a y 6-17-b se muestran los espectrogramas, de ahí
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
factor de potencia de la carga
6-16-a FP. 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 10 20 30 40 50 60 70 6-16-bTHD. Figura 6-16: THD y FP deicarga.
se puede notar que la magnitud en la frecuencia fundamental se reduce considerablemente al transcurrir el tiempo, esto se debe a que en un inicio el motor esta en vació, lo que implica que la corriente que necesita es bastante pequeña, por lo que se le está inyectando la totalidad de la corriente a la red, sin embargo al aumentar la carga mecánica la corriente en el inversor aumenta, con lo que la fundamental y sus componentes armónicas aumentan en la misma proporción, como se había dicho anteriormente, sin embargo, parte de la fundamental es suministrada por el inversor fotovoltaico con lo que la fundamental en la red se disminuye, considerando la red como una carga activa, el resultado anterior es problemático dado a que la distorsión armónica tiende a ser bastante alta debido a que la amplitud de la fundamental tiende a ser menor a la suma ortogonal de las armónicas, lo que implica distorsiones armónicas por encima del 100 % y a su vez un factor de potencia bastante bajo, esto se corrobora en
la figuras 6-18-a y 6-18-b, en donde se comienza con un factor de potencia de −0,99 lo
que indica una potencia negativa dada a que se le inyecta corriente a la red. luego de esto la magnitud del factor de potencia se reduce y pasa de ser un factor de potencia inductivo a un factor de potencia capacitivo con un valor de 0,5; por otro lado el THD de corriente
llega a tener un valor 220 %, esto indica que se ha degradado la calidad de potencia. Este
resultado muestra que el sistema general funciona de manera contraria a un filtro activo, en donde se busca que la red entregue el valor necesario de la fundamental y que el sistema de compensación entregue el contenido armónico, para este caso la red está entregando el contenido armónico y el inversor fotovoltaico entrega el valor de la fundamental. Cabe resaltar que para solucionar este problema hay que compensar por el lado de la carga con sistemas de compensación. ya sea activa o pasiva, sería interesante analizar la dinámica del inversor fotovoltaico para compensar armónicos como se muestra en la figura 2-15, en donde compensa el 5o armónico, sin embargo esa misma estructura se puede desglosar para
En la figura 6-19 se muestra la corriente del inversor y la tensión de la red en marco de referencia sincrónico, se puede corroborar que el sistema es independiente de la carga dado que a pesar de que la potencia en la carga cambia como tal en la salida del inversor la corriente no se ve alterada. 0 19f 0 1000 17f 0 2 2000 13f 0 11f 0 3000 1.5 7f 05f 1 0 0.5 f 0 6-17-aEspectrograma en 3D. 6-17-bEspectrograma en 2D. f 0 5f0 7f0 11f0 13f0 17f0 19f0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 6-17-cTransformada de Fourier
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6
factor de potencia de la red
6-18-a FP. 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 50 100 150 200 250 300 350 6-18-bTHD. Figura 6-18: THD y FP de ired. 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20
Debido a que el sistema no iba a compensar armónicos, la mejor decisión fue trabajar el sistema en marco de referencia sincrónico debido a la simplicidad del sistema en el diseño y uso de los controladores, en el caso contrario en donde se hubiese considerado compensar armónicos la mejor elección hubiese sido en control en marco de referencia estacionario (αβ), esto debido a que la estrategia de control para compensación de
armónicos requiere menos etapas y por tanto menos recursos de hardware en αβ que
en dq.
Los paneles fotovoltaicos han presentado un auge tecnológico reduciendo su costo al pasar de los años gracias a que su recurso no es limitado y es de fácil acceso, no produciendo residuos contaminantes en comparación a las celdas de combustibles, a demás, su instalación es mas sencilla y ocupa menos espacio en comparación a los aerogeneradores.
Los paneles fotovoltaicos que pueden suministrar altas cantidades de potencia se pue- den producir con tecnología monocristalina o policristalina, pero la tecnología policris- talina logra llegar a esa potencia con el uso de una lamina bifacial, por lo que el espacio necesario para la misma potencia se reduce en comparación al espacio necesario a una tecnología monocristalina o policristalina de una sola cara.
Se ratificó que el MPPT presenta una oscilación (figura 6-13-c) alrededor del voltaje de máxima potencia en régimen permanente como lo demuestra el estado del arte, en donde se ve que por más que se reduzca el ∆V siempre se presentará esta oscilación
presentando un comportamiento similar en un controlador ON/OFF, el cual repercute en la respuesta global del sistema como un ruido de alta frecuencia como se nota en la figura 6-13-a.
En la figura 6-7-c se verificó el análisis en la sección 5.2.2 en donde se aproximó el inversor trifásico, dando como resultado un valor óptimo para evitar una sobremodu- lación, esto resulta beneficioso aumentando la estabilidad del sistema con lo que se mejora tanto la respuesta de los controladores como la respuesta global del sistema. A pesar de que la respuesta del inversor fotovoltaico muestra una independencia clara del tipo de carga mostrando buenos resultados en la salida del inversor, para el caso de
carga no lineal degrada la calidad de la potencia dado a que se aumenta la distorsión armónica total de corriente (THD) en la red, como lo muestra la figura 6-18-b, a pesar de que el THD en la carga es constate como se evidencia en la figura 6-16-b, sin embargo esto no se debe a un mal comportamiento del inversor fotovoltaico, sino mas bien a la manera en que se distribuye la corriente en el punto de conexión común (PCC), en donde la componente fundamental la proporciona en gran medida el inversor, mientras que la red proporciona la totalidad de los armónicos, ocasionando que el valor del THD en la red tome valores absurdos, esto deja ver que en caso de implementarse una fuente de generación distribuida con una carga no lineal, es obligatorio que esta cuente con un sistema de compensación de armónicos sea activo o pasivo.
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