Barrido del punto de potencia explicado

El barrido del punto de potencia, también conocido como técnica de búsqueda del punto de máxima potencia, es una estrategia utilizada por los sistemas MPPT para encontrar y seguir el punto de máxima potencia de los paneles solares.

El proceso de barrido del punto de potencia se basa en el principio de que la potencia generada por un panel solar es el producto de la corriente y la tensión de salida. Para determinar el punto de máxima potencia, se realizan mediciones periódicas de la corriente y la tensión de salida del panel solar en diferentes combinaciones. A partir de estas mediciones, se calcula la potencia correspondiente a cada combinación y se selecciona la combinación que produzca la mayor potencia.

El algoritmo de barrido del punto de potencia se basa en un enfoque de prueba y error. Comienza operando el sistema con una carga o tensión de salida inicial. Luego, el sistema monitorea la potencia generada y realiza ajustes incrementales en la carga o la tensión de salida para probar diferentes combinaciones y determinar cuál produce la mayor potencia. Este proceso de ajuste y prueba continúa hasta que se encuentra el punto de máxima potencia.

El barrido del punto de potencia es un proceso continuo que se repite a intervalos regulares, ya que las condiciones ambientales y las características de los paneles solares pueden cambiar con el tiempo. El sistema MPPT realiza mediciones periódicas y realiza los ajustes necesarios para mantenerse en el punto de máxima potencia y maximizar la generación de energía.

La fórmula del barrido del punto de potencia en el contexto del Máximo Punto de Potencia (MPPT) se basa en el cálculo de la potencia en función de la corriente y la tensión del panel solar. La fórmula general es:

P = I × V

Donde:

• P es la potencia generada por el panel solar.
• I es la corriente de salida del panel solar.
• V es la tensión de salida del panel solar.

Es importante destacar que la fórmula anterior representa el concepto general de la potencia en función de la corriente y la tensión en un panel solar. Sin embargo, la implementación específica del barrido del punto de potencia en un algoritmo de MPPT puede involucrar cálculos adicionales y técnicas más avanzadas para lograr una búsqueda más precisa y eficiente del punto de máxima potencia. Estos algoritmos y técnicas pueden variar según el fabricante y el modelo del regulador de carga MPPT.

Es importante destacar que existen diferentes algoritmos y técnicas utilizadas en el barrido del punto de potencia, como Perturb and Observe (P&O), Incremental Conductance (IC), entre otros. Cada algoritmo tiene sus propias características y enfoques para encontrar el punto de máxima potencia, pero todos comparten el objetivo de optimizar la generación de energía solar fotovoltaica.

Perturb and Observe (P&O)

El algoritmo Perturb and Observe (P&O) es una técnica comúnmente utilizada en los sistemas de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para encontrar y mantener el punto óptimo de operación de los paneles solares. El algoritmo P&O sigue un enfoque simple pero efectivo, donde perturba la tensión de salida del panel solar y observa los cambios en la potencia para determinar la dirección del punto de máxima potencia.

El funcionamiento básico del algoritmo P&O es el siguiente:

1. Inicialización: Se establece una tensión de referencia inicial. Esto podría ser la tensión de circuito abierto del panel solar o un valor predeterminado.
2. Perturbación: Se realiza una pequeña perturbación en la tensión de salida del panel solar, ya sea incrementándola o disminuyéndola. La perturbación puede ser un paso fijo o una fracción de la tensión de referencia actual.
3. Medición de potencia: Se mide la potencia generada por el panel solar en respuesta a la perturbación de tensión. Esto se calcula multiplicando la corriente y la tensión de salida del panel solar.
4. Comparación: Se compara la potencia medida con la potencia anterior registrada. Si la potencia actual es mayor que la anterior, la perturbación se mantiene en la misma dirección para seguir acercándose al punto de máxima potencia. Si la potencia actual es menor que la anterior, se cambia la dirección de la perturbación.
5. Ajuste y repetición: Basándose en la dirección de perturbación determinada en el paso anterior, se ajusta la tensión de salida del panel solar y se repiten los pasos del 2 al 4 para encontrar la siguiente potencia medida.

Algoritmo P&O

1. Inicialización:
   - V_referencia = Valor inicial de la tensión de referencia
   - delta_V = Tamaño de la perturbación de tensión

2. Bucle principal:
   while (condición de terminación no se cumple) do
      - Medir la potencia actual (P_actual) del panel solar
      - Comparar P_actual con la potencia anterior (P_anterior):
          - Si P_actual > P_anterior:
               - Mantener la dirección de la perturbación
          - Si P_actual < P_anterior:
               - Cambiar la dirección de la perturbación
          - Si P_actual = P_anterior:
               - Mantener la dirección actual
      - Actualizar la tensión de referencia:
          - Si la dirección es positiva:
               - Incrementar V_referencia en delta_V
          - Si la dirección es negativa:
               - Decrementar V_referencia en delta_V
      - Actualizar la potencia anterior (P_anterior) con P_actual
   endwhile

3. Fin del algoritmo

El algoritmo P&O continúa iterando los pasos de perturbación, medición y comparación en un bucle continuo. A medida que se acerca al punto de máxima potencia, las perturbaciones se vuelven más pequeñas para evitar oscilaciones en torno al punto óptimo.

Es importante destacar que el algoritmo P&O tiene algunas limitaciones. Puede sufrir de problemas de oscilación cuando se encuentra cerca del punto de máxima potencia, especialmente bajo condiciones de radiación solar variable o sombreado parcial. Para abordar estas limitaciones, existen variantes más avanzadas del algoritmo P&O y otros algoritmos MPPT que utilizan técnicas adicionales para mejorar la eficiencia y la estabilidad del seguimiento del punto de máxima potencia.

Incremental Conductance (IC)

El algoritmo Incremental Conductance (IC) es otro método comúnmente utilizado en los sistemas de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en paneles solares. A diferencia del algoritmo Perturb and Observe (P&O) que perturba la tensión, el algoritmo IC se basa en las variaciones de la conductancia para encontrar el punto óptimo de operación.

El funcionamiento básico del algoritmo IC es el siguiente:

1. Inicialización: Se establecen dos variables: la conductancia anterior (G_prev) y la tensión anterior (V_prev). Estas variables se inicializan con valores adecuados, como la conductancia instantánea y la tensión del panel solar en el inicio del algoritmo.
2. Medición de la conductancia: Se mide la conductancia instantánea (G) del panel solar en función de la tensión actual (V) y la corriente de salida (I) utilizando la siguiente fórmula: G = dI / dV, donde dI y dV son los cambios infinitesimales en la corriente y la tensión, respectivamente.
3. Comparación de conductancias: Se comparan la conductancia actual y la conductancia anterior. Si la conductancia actual es mayor que la conductancia anterior y la corriente de salida no es cero, se deduce que el punto de máxima potencia está en la dirección en la que se incrementa la tensión. Si la conductancia actual es menor que la conductancia anterior y la corriente de salida no es cero, se deduce que el punto de máxima potencia está en la dirección en la que se disminuye la tensión. Si la conductancia actual es igual a la conductancia anterior, se mantiene la misma dirección.
4. Ajuste y repetición: Basándose en la dirección deducida en el paso anterior, se ajusta la tensión de salida del panel solar en consecuencia. Luego, se repiten los pasos 2 y 3 para encontrar la siguiente conductancia y determinar la siguiente dirección de ajuste.

Algoritmo IC

1. Inicialización:
   - V_anterior = Valor inicial de la tensión anterior
   - G_anterior = Valor inicial de la conductancia anterior

2. Bucle principal:
   while (condición de terminación no se cumple) do
      - Medir la corriente (I) y la tensión (V) del panel solar
      - Calcular la conductancia actual (G_actual):
          - G_actual = (I - I_anterior) / (V - V_anterior)
      - Comparar G_actual con la conductancia anterior (G_anterior):
          - Si G_actual > G_anterior y I ≠ 0:
               - Ajustar la tensión en la dirección en la que se incrementa
          - Si G_actual < G_anterior y I ≠ 0:
               - Ajustar la tensión en la dirección en la que se decrementa
          - Si G_actual = G_anterior:
               - Mantener la dirección actual
      - Actualizar V_anterior y G_anterior con los valores actuales de V y G
   endwhile

3. Fin del algoritmo

El algoritmo IC continúa iterando los pasos de medición de conductancia, comparación y ajuste en un bucle continuo para encontrar y mantener el punto de máxima potencia.

A diferencia del algoritmo P&O, el algoritmo IC no perturba directamente la tensión, sino que utiliza la información de la conductancia para determinar la dirección del punto de máxima potencia. Esto puede proporcionar un seguimiento más preciso y rápido del punto óptimo de operación, especialmente en condiciones de sombreado parcial o cambios rápidos de radiación solar.

Sin embargo, el algoritmo IC también puede sufrir de oscilaciones alrededor del punto de máxima potencia bajo ciertas condiciones, lo que puede requerir la implementación de técnicas adicionales para mejorar la estabilidad y el rendimiento del MPPT.

Constant Voltage (CV)

El algoritmo Constant Voltage (CV), también conocido como algoritmo de tensión constante, es una estrategia de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) utilizada en algunos sistemas fotovoltaicos. A diferencia de otros algoritmos como Perturb and Observe (P&O) o Incremental Conductance (IC), el algoritmo CV mantiene una tensión de salida constante en el panel solar para encontrar el punto óptimo de operación.

El funcionamiento básico del algoritmo CV es el siguiente:

1. Inicialización: Se establece una tensión de referencia inicial que se considera cercana al punto de máxima potencia del panel solar.
2. Comparación de potencia: Se calcula la potencia generada por el panel solar a la tensión de referencia actual.
3. Ajuste de tensión: Si la potencia medida es mayor que la potencia anterior, se mantiene la tensión de referencia actual. Si la potencia medida es menor que la potencia anterior, se ajusta la tensión de referencia en una dirección específica. La cantidad de ajuste de tensión puede ser constante o proporcional a la diferencia de potencia entre la medida actual y la anterior.
4. Repetición: Se repiten los pasos 2 y 3 de manera continua para iterar y ajustar la tensión de referencia con el objetivo de alcanzar el punto de máxima potencia.

Algoritmo CV

1. Inicialización:
   - V_referencia = Valor inicial de la tensión de referencia

2. Bucle principal:
   while (condición de terminación no se cumple) do
      - Medir la potencia actual (P_actual) del panel solar a la tensión de referencia actual
      - Calcular la potencia anterior (P_anterior) en base a la tensión de referencia anterior
      - Comparar P_actual con P_anterior:
          - Si P_actual > P_anterior:
               - Mantener la tensión de referencia actual
          - Si P_actual < P_anterior:
               - Ajustar la tensión de referencia en una dirección específica
      - Actualizar P_anterior con P_actual
   endwhile

3. Fin del algoritmo

El algoritmo CV busca encontrar el punto de máxima potencia al mantener una tensión constante en el panel solar y observar los cambios en la potencia generada. Si la potencia medida es mayor que la potencia anterior, significa que la tensión de referencia actual está en el rango cercano al punto de máxima potencia. Si la potencia medida es menor, se ajusta la tensión de referencia para acercarse al punto de máxima potencia.

Es importante tener en cuenta que el algoritmo CV puede requerir una calibración inicial y ajustes periódicos para garantizar que la tensión de referencia se establezca correctamente y que el punto de máxima potencia se mantenga en condiciones variables. Además, este algoritmo puede no ser tan eficiente o preciso en comparación con otros algoritmos MPPT más avanzados. Por lo tanto, su implementación y eficacia pueden variar según el sistema fotovoltaico y las condiciones específicas de operación.