Inversor CHB-7 con capacidad de múltiples algoritmos MPPT simultáneos en sistemas fotovoltaicos asimétricos de media tensión

Abstract

Este artículo presenta un inversor trifásico de puente H en cascada (PHC) de 7 niveles con capacidad de múltiples algoritmos simultáneos de seguimiento del punto de máxima potencia (PMP) en sistemas fotovoltaicos asimétricos de media tensión sin transformador. La contribución del presente trabajo de investigación es la propuesta de una novedosa estrategia de control de balanceo basada en la modificación de la modulación de ancho de pulso desplazada en fase (PWM-DF). Esta estrategia permite superar la limitante en trabajos previos de solo poder conectar arreglos con un número igual de paneles fotovoltaicos en serie/paralelo en cada puente H, y que todos ellos solo deban operar bajo condiciones iguales de irradiancia solar. Es importante resaltar que para la implementación de estos algoritmos simultáneos MPPT no se utiliza el clásico convertidor elevador de voltaje en cada puente H, lo que representa un ahorro económico y un aumento en la eficiencia del sistema. Por otro lado, la topología PHC-7 estudiada está basada en interruptores IGBT comerciales de 6.5kV, los cuales permiten la conexión directa del inversor a la red eléctrica de 13.8kV, eliminando así la necesidad de un transformador elevador, y con ello su peso, volumen y alto costo. Los resultados de simulación obtenidos en Matlab/SimPowerSystems validan el correcto y alto desempeño de los diferentes algoritmos MPPT operando al mismo tiempo con un conjunto de arreglos fotovoltaicos asimétricos teniendo una capacidad combinada de generación de 3MW. Con el inversor PHC-7 utilizado se logró alcanzar una eficiencia total de 98% en la potencia transferida a la red eléctrica y una muy buena calidad de la corriente de la red con tan solo 0.2% de distorsión armónica, además de que los IGBTs operaron por debajo del 86% de su voltaje colector-emisor máximo.