Modelado en PSPICE de un sistema fotovoltaico de 12 KW conectado a la red eléctrica

Abstract

In this thesis, the simulation of a photovoltaic system connected to the mains using the PSPICE simulation package is presented. The central part of this thesis is the implementation of a model of a photovoltaic module, which can be interfaced with other modules in series and parallel arrangements in order to obtain the levels of current and voltages required. A photovoltaic module 225 W is modeled and its electrical behavior is reported in terms of its voltage-current characteristic to changes in irradiance and operating temperature. The model is based on PV panel voltage and current sources, which is suitable to reproduce the behavior of the panel under arbitrary conditions of temperature and irradiance. This model requires the value of the cell temperature, which is determined by applying the concept known as temperature under nominal operating conditions. The results obtained with this model by simulation are compared properly with the characteristics reported by the manufacturer of the photovoltaic module. The PV generator connection is made through a single-phase inverter, which is modeled in this work at the fundamental frequency. Also, the electrical system is modeled as an infinite bus PSPICE feeding a load. Voltages, currents and power delivered by the photovoltaic generation system to the grid at different irradiance conditions are presented. The simulation results compare well with measurements made in the installation of photovoltaic generating 12 KW.

En esta tesis se presenta la simulación de un sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica utilizando el paquete de simulación PSPICE. La parte central de esta tesis consiste en la implementación de un modelo de un módulo fotovoltaico, el cual puede ser interconectado con otros módulos en arreglos serie y paralelo con la finalidad de obtener los niveles de corriente y voltajes requeridos. Se modela un módulo fotovoltaico de 225 W y se reporta su comportamiento eléctrico en términos de su característica de voltaje-corriente ante cambios de irradiancia y temperatura de operación. El modelo del panel fotovoltaico se basa en fuentes de voltaje y corriente, el cual es adecuado para reproducir el comportamiento del panel bajo condiciones arbitrarias de temperatura e irradiancia. Este modelo requiere el valor de la temperatura de la celda, la cual se determina aplicando el concepto conocido como temperatura bajo condiciones de operación nominal. Los resultados obtenidos con este modelo por medio de simulación se comparan de forma adecuada con las características reportadas por el fabricante del módulo fotovoltaico. La conexión del generador fotovoltaico se realiza a través de un inversor monofásico, el cual se modela en este trabajo a la frecuencia fundamental. Así mismo, el sistema eléctrico se modela en PSPICE como un bus infinito alimentando una carga. Se presentan los voltajes, corrientes y potencias que entrega el sistema de generación fotovoltaica a la red eléctrica ante distintas condiciones de irradiancia. Los resultados de simulación se comparan satisfactoriamente con las mediciones realizadas en la instalación de generación fotovoltaica de 12 KW.