Aportes a la conversión DC-AC en sistemas fotovoltaicos: módulos inversores conectados en cascada

Abstract

En este trabajo se propone la evaluación de desempeño de un nuevo enfoque de inversor multinivel fotovoltaico. El inversor multinivel se basa en la conexión en cascada de micro-inversores con etapa intermedia de elevación y reducción de voltaje. La etapa intermedia es un convertidor DC-DC SEPIC que garantiza los niveles de voltaje requeridos en los respectivos buses de DC, para la conversión DC-AC. Adicionalmente, el convertidor DC-DC SEPIC realiza el seguimiento del punto de máxima potencia mediante un control con banda de histéresis, de la corriente de entrada al convertidor. Por otra parte, el control multinivel de los micro-inversores conectados en cascada, usa modulación por ancho de pulso por desplazamiento de fase y dos lazos de control, uno externo de voltaje y otro de corriente. El control de voltaje regula los voltajes en los respectivos buses de DC y el control de corriente permite inyectar la energía buscando optimizar el factor de potencia. Finalmente, los resultados del estudio de desempeño de dicha arquitectura se lograrán analíticamente, se validan a través de simulaciones y experimentos, en el ámbito de aplicación de una instalación residencial

Abstract : The purpose of this research was to evaluate the performance of a new approach of photovoltaic multilevel inverter. The multilevel inverter is based on cascading micro-inverters with an intermediate step up/down voltage stage. The intermediate stage is a DC-DC SEPIC converter that ensures the required voltage levels by the respective DC links, for DC-AC conversion. Additionally, the DC-DC SEPIC converter performs the function of tracking the maximum power point. The tracking algorithm is performed by controlling the input current to the DC-DC converter. For this purpose, a current controller is implemented using a hysteresis band which monitors the panel power-current characteristic. Conversely, the multilevel control for cascade connected micro-inverters uses pulse width modulation by phase shift and two control loops, one external for voltage and an inner one for current. The voltage control regulates the voltages at the respective buses of DC power and the current control allows the injection of the energy to the grid. Finally, the results of the performance study for this architecture will be analytically achieved and validated through simulations and experiments, in the scope of a residential installation