MPPT de lógica difusa para mejorar el rendimiento del sistema fotovoltaico

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Investigadores de la Universidad Comsats de Islamabad, en Pakistán, y de la Universidad Hohai de China han desarrollado una nueva técnica de rastreo del punto de máxima potencia (MTTP) que se basa en un algoritmo de lógica difusa y que, según afirman, proporciona resultados más rápidos que los métodos convencionales, como la conducción incremental.

«Rastrea la potencia máxima en 0,03 segundos como se muestra en los resultados de la simulación», dijeron los científicos.

Se sabe que la lógica difusa proporciona soluciones claras a problemas complejos, ya que refleja el pensamiento y la toma de decisiones de los humanos. Mientras que la lógica convencional trabaja con entradas precisas y produce salidas definidas como «verdadero» o «falso» y «sí» o «no», la lógica difusa tiende a incluir el rango de posibilidades entre «sí» o «no» –como «ciertamente sí» o «posiblemente no», por ejemplo–. Se trata de un enfoque de la informática que se basa en «grados de verdad» en lugar de la dicotomía habitual de «verdadero o falso».

Los investigadores presentaron sus hallazgos en «Design and analysis of robust fuzzy logic maximum power point tracking based isolated photovoltaic energy system«, que fue recientemente publicado en Engineering Reports. La técnica propuesta fue simulada a través del software Simulink basado en MATLAB. Los científicos utilizaron un panel solar de Canadian Solar de 250 W con una tensión de circuito abierto de 59,9 V y una corriente de cortocircuito de 5,49 A, en condiciones estándar de 25 C y 1.000 W/m2 de irradiación.

También utilizaron un controlador de lógica difusa (FLC) en un sistema fotovoltaico simulado fuera de la red y lo potenciaron a través de un convertidor CC-CC de empuje y tracción, que consiste en un transformador para proporcionar el aislamiento y un aumento adecuado del voltaje.

«La energía de CC aumentada se invierte en CA usando un inversor de onda sinusoidal y un filtro LCL», dijeron los científicos. El filtro LCL se usa comúnmente para atenuar las armónicas de frecuencia de conmutación producidas por los inversores conectados a la red.

«El inversor de fuente de voltaje de lógica difusa propuesto es capaz de producir diferentes tipos de salida como onda cuadrada, onda cuadrada modificada y onda sinusoidal pura dependiendo de los requisitos de la aplicación», explicaron los científicos.

El transformador aumenta el voltaje de salida de CC del sistema fotovoltaico a 330 V de CC, que a su vez se convierte en media cuadrática (RMS) 220 V de CA a través del inversor de potencia de lógica difusa y un inversor H-Bridge. El inversor de puente H es una topología de inversor que permite aplicar voltaje a una carga en cualquier dirección. «Este inversor está diseñado a una frecuencia de conmutación de 10 kHz y el controlador de lógica difusa se utiliza para eliminar los armónicos de orden inferior», dijeron los científicos.

Los científicos concluyeron que la tecnología de convertidor propuesta tiene un impacto significativo en la eficiencia del sistema fotovoltaico, a la vez que proporciona aislamiento entre la carga y el conjunto fotovoltaico. El algoritmo de lógica difusa MPPT en el núcleo de su técnica puede ayudarles a detectar el voltaje y la corriente en cada paso de tiempo y luego calcular la potencia.

«Esta potencia se compara con la potencia instantánea anterior chipara obtener el cambio de potencia, así como la corriente también se compara con la corriente anterior para obtener el cambio de corriente», escribieron los científicos. «Este cambio de potencia se divide por el cambio de corriente para obtener el error. Luego este error se compara con el error anterior, para obtener el cambio de error».