CONCURSO DE PROYECTOS

INVERSOR TRIFÁSICO DE ALTO RENDIMIENTO ALIMENTADO

POR UN SISTEMA VECTORIAL DE ENERGÍA

AUTORES Miguel Ángel Miranda Ugarte, m.miranda.ugarte@ieee.org

Luis Manuel Maguiña Vega, luismagve_4@hotmail.com

ASESORES Edgar del Aguila Vela, edgar_del_aguila@hotmail.com

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO - UNAC

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Av. Juan Pablo II 306, Bellavista - Callao - Perú

Teléfono: (051) 4299740 - 4299748 – 4299749

E-mail: webmaster@unac.pe

RESUMEN El presente proyecto de investigación, está relacionado con el Diseño e Implementación de un Inversor Trifásico de Alto

Rendimiento provista por un Sistema de Seguimiento de la mejor posición del SOL, para su utilización en el campo de las

Energías Alternativas, específicamente en el ámbito de la energía solar: el uso del panel solar asociada con banco de baterías

(Plomo y otros) para transformarlas en una energía eléctrica aprovechable. Dicho panel solar está provisto de un Sistema Seguidor

Solar, que permitirá aprovechar en todo momento el mejor vector de posición del SOL. El Banco de Baterías almacenará la

energía eléctrica provista por las celdas solares y las almacenará para su uso en ausencia del Sol. La energía eléctrica almacenada

en el Banco de Baterías, proveerá la tensión de corriente continua, la que se convertirá en Tensión de Corriente Alterna, siendo el

Inversor Trifásico de Alto Rendimiento, el Sistema electrónico que facilita la mejor transferencia de la ENERGÍA.

Palabras clave: Inversor Trifásico de Alto Rendimiento, Panel Solar, Vector de Posición, Seguidor Solar, Banco de Baterías,

heliotrópica.

ABSTRACT The current research project is related with Design and Implementation of a High performance Threephase Inverter, its use in

the area of the alternative energy sources, specifically in the solar energy field; the use of the solar panel associated with a

battery bank (for example lead and others) for being transformed in an usable electric energy source.This solar panel is

controlled by a Solar tracking electronic system, which will allow to profit all the time the most useful solar vector position.

Meanwhile, the battery bank will store the solar energy provided by the solar cells and will save them for its use in the absence

of sunlight. The electric energy stored up into the battery bank will provide the direct current voltage that later will become in

alternating current voltage, being our high performance three-phase inverter the electronic system that eases the best power

transfer.

KEY WORDS: High performance Three-phase inverter, Solar panel, Vector position, Solar tracker, Battery bank.

CONCURSO DE PROYECTOS

1. INTRODUCCIÓN.

En el presente proyecto de investigación titulado

“INVERSOR TRIFÁSICO DE ALTO

RENDIMIENTO ALIMENTADO POR UN SISTEMA

VECTORIAL DE ENERGÍA” para la concreción de los

objetivos propuestos, se ha canalizado el estudio en dos

partes, la que está relacionado con el: (A) El Sistema

Fotovoltaico y el Sistema Vectorial de Energía, y (B) El

Sistema Inversor Trifásico de Alto Rendimiento.

(A) Los sistemas fotovoltaicos muchas veces son

diseñados con paneles solares estáticos o paneles solares

de uno o dos ejes de giro, dirigidos para tratar de tomar la

mejor posición del sol, sin embargo; en el presente trabajo

de Investigación se plantea construir un Sistema de

Seguimiento de la mejor posición del SOL (electrónico-

mecánico) que permita optimizar el proceso de orientación

de manera automática de los paneles solares hacia la

región de mayor incidencia de radiación incrementando así

la eficiencia de éstos en la conversión de la radiación solar

a energía eléctrica; usando un Sistema de Sensores

dispuestos de manera vectorial y espacial.

En el sistema de control desarrollado, se evalúan,

acondicionan y procesan los niveles de radiación

correspondientes a dos puntos diferentes de la distribución

vectorial de los sensores en cada uno de los tres planos

para articular sobre los motores DC dispuestos para cada

eje usando interfaces de potencia puente tipo H, la que a

su vez este último activaran los actuadores, para orientar el

panel solar a la posición de máximo rendimiento de

incidencia de la luz solar. El sistema de seguimiento

diseñado puede usarse además, en aplicaciones donde se

requieran el uso de la propiedad heliotrópica, tales como:

colectores solares y medidores de radiación directa.

(B) Los sistemas de inversores de energía, son de vital

importancia, toda vez que para tener una energía limpia y

de calidad, influye en gran manera el factor de forma y la

forma de onda, a fin de reducir la repercusión de los

armónicos que están siempre presentes, sin embargo el

rendimiento de los inversores, como el propuesto, está

fuertemente ligado a los procesos de conmutación, disparo

y el acoplamiento magnético de transformación

2. PLANTEAMIENTO DE ESTUDIO.

La justificación del problema el cual conduce a nuestro

proyecto se sustenta tecnológica, científica y socialmente.

Tecnológicamente: los sistemas implicantes del proyecto

son sistemas (A) y (B) que escapan de lo convencional,

son desarrollos tecnológicos propios, que aplican y usan

aportes tecnológicos enmarcados a la realidad nacional.

Científicamente: Los conceptos y constructos generados en

la presente investigación, permitirán realizar

modelamientos específicos relacionados con el

seguimiento de la mejor posición del SOL, asociado con la

distribución espacial y vectorial de los sensores, y el

diseño del inversor trifásico asociado con el rendimiento

energético, y su alimentación proveniente de energías

alternativas como la SOLAR.

Socialmente se justifica, toda vez que se puede tomar

como una alternativa aplicable a nuestra realidad concreta

en el ámbito energético rural dentro de nuestro País, pues

existe la necesidad de contar con suministro energético

específicamente en el ámbito rural, para solventar sus

necesidades, fomentar el crecimiento y desarrollo de sus

actividades, artesanales e industriales con valor agregado a

las materias primas extraídas, y su posterior

comercialización. Y que mejor generando tecnología

propia. Para tales fines se dispone una solución alternativa

frente a lo convencional como es un tendido eléctrico

desde una subestación, lo cual resulta caro para el

empresario rural, siendo sugerible recurrir a las energías

renovable como el propuesto en el presente proyecto de

investigación para disponer de energía eléctrica alterna,

obtenida en forma limpia y barata, limpia por que lo hace

sin degradar al medio ambiente y barata porque es

alternativa y viable.

Hasta aquí podemos sugerir las siguientes prerrogativas:

¿Porque el inversor trifásico será alimentado por un

sistema fotovoltaico?, ¿Cómo deberá ser la recepción de

energía a través de los paneles solares?, ¿Cómo se dará

el suministro de energía del panel solar al sistema inversor

trifásico de alto rendimiento?,¿Cómo será el sistema del

inversor trifásico para generar corriente alterna en tres

fases?

3. OBJETIVO GENERAL.

El objetivo de este proyecto es fomentar la utilización de

sistema fotovoltaico inteligentes en las zonas rurales a fin

de fortalecer la industria y tener mayor eficiencia en la

captación de la energía solar de esta manera impulsar el

desarrollo rural mediante tecnología nacional.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

4.1 Diseñar e Implementar un Inversor Trifásico de

Alto Rendimiento, provista por un Sistema de Seguimiento

de la mejor posición del SOL, para su alimentación y

utilización en el ámbito energético rural.

4.2 Diseñar e implementar un Sistema Fotovoltaico

Inteligente (seguidor solar) con ejes de giro

tridimensionales (en el espacio) para una mejor captación

de los rayos de incidencia solar.

CONCURSO DE PROYECTOS

5. HIPÓTESIS GENERAL.

HG: El uso de energías renovables resulta ventajoso y

relativamente accesible en las zonas rurales donde se desee

procesar materia prima, a lo cual una solución sería el

hacer un tendido eléctrico que sería inviable debido a sus

altos costos, por ello el uso de energías renovables es una

buena alternativa en cuanto no altere el medio ambiente y

no tenga efectos contaminantes.

6. HIPÓTESIS ESPECÍFICO.

HE: Mediante el Diseño e Implementación del Inversor

Trifásico provisto de un sistema fotovoltaico inteligente

con ejes de giro tridimensionales, será posible aprovechar

en todo momento la mejor incidencia de luz solar durante

la presencia del SOL, para convertirla en energía eléctrica

alterna de calidad y Rendimiento.

7. MARCO TEÓRICO.

7.1.-CONCEPTOS GENERALES:

7.1.1.-LA LUZ SOLAR EN EL PERÚ.

El Perú está considerado entre los 6 países con mayor

incidencia de energía solar en el planeta. Al encontrarse

entre el paralelo 0º 08 Latitud Norte y 18º 13 Latitud Sur,

dentro de los trópicos, dispone de energía solar con poca

variación anual, en comparación con latitudes medias y

altas.

Los valores extremos de radiación solar, son en promedio

de 1000 y 600 calorías gramo por centímetro cuadrado por

DÍA durante los meses de verano e invierno,

respectivamente; esto es ignorando la presencia de la capa

atmosférica. Esta poca variación se atribuye al hecho que

en estas latitudes los rayos solares son casi perpendiculares

a la superficie terrestre durante todo el año, dando lugar a

una máxima incidencia de la radiación solar por unidad de

área y tiempo.

7.2.- CONCEPTOS ESPECÍFICOS:

7.2.1.- SENSORES

7.2.1.1.-El LDR

Los rayos solares emitidos se pueden considerar como un

haz de rayos paralelos que van a incidir sobre cualquier

punto sobre la superficie de la tierra.

Fig.1:Rayos Solares

Por ello para la captación del paquete de rayos paralelos

no dirigidos el LDR se encapsulara dentro de un cilindro

oscuro, así direccionaremos la captación de rayos solares

en una sola dirección, eliminando la captación de los rayos

en otras direcciones.

Fig.3: Modelo de un LDR

7.2.1.2 DISTRIBUCIÓN VECTORIAL

Dentro de la distribución espacial de los LDRs, se busca

tener un sistema vectorial y espacial donde la resultante de

trabajo, sea aquella definida como:

A = Axi + Ayj + Azk………………(1)

Donde A es el vector resultante de los vectores:

Ax=Acos(α)………….(2)

Ay=Acos(β)…………(3)

Az=Acos(γ)………….(4

Fig.4:Planos Espaciales y vectoriales

CONCURSO DE PROYECTOS

Dentro del diseño se ha propuesto la utilización de tres

pares de sensores distribuidos de forma vectorial, el cual

cada par esta tendrá una inclinación de 45 grados (dicha

inclinación puede variar según los estudios de incidencia

solar propios de la zona donde se instale el proyecto).

7.2.2 ELEMENTOS DE CONTROL

7.2.2.1 SISTEMAS DE CONTROL LAZO CERRADO

Son los sistemas en los que la acción de control está en

función de la señal de salida. Los sistemas de circuito

cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final

para ajustar la acción de control en consecuencia.

Fig.5: Realimentación

7.2.3 ETAPA DE COMPARACIÓN:

En esta etapa realizamos una configuración simple usando

OPAMs que es la encargada de traducir mi señal

analógica en digital, la cual va a ser procesada por el micro

controlador.

Fig.6: Comparación y Referencia

Dentro del proceso de comparación de señal optamos

por la distribución de dos LDR en un solo eje como se

había propuesto, los cuales se encuentran uno en función

de prendido y el otro en función de apagado. Los cuales

deben lograr tener una tensión de referencia en

determinada en 2.5 voltios a fin e poder hacer la

comparación.

7.2.4 LÓGICA Y PROCESAMIENTO

7.2.4.1 PROCESAMIENTO DE DATOS:

Diagrama de flujo de control correspondiente a la

secuencia de los tres motores actuadores del sistema

seguidor solar que llevarán a un punto de ubicación del

espacio al panel solar; en esta etapa se utilizara un

controlador PIC 16F877A.

Fig.7: PIC 16f877A

Pic 16F877A:

Memoria de Programa tipo Flash 8Kx14

Memoria Datos 368 bytes

EEPROM 256 bytes

33 pines de Entrada/Salida

Encapsulado: 40 pines DIP, 44 pines PLCC y 44 pines

TQFP

Soporta Xtal de 20MHz

Voltaje de Operación: 2.0 hasta 5.5VDC

Periféricos:

1 Conversor A/D de 10-bits (8 canales)

2 Módulos CCP (Captura, Comparador, PWM)

1 Modulo I2C

1 USART (Puerto Serie)

2 Timers de 8 bits

3

2

1

84

U4:A

LM358

0.1 LDR1LDR

0.1 LDR2LDR

RV1

1k RV2

50k

R14.7k

R2

10k

R3

10k

RV3

100k

R4

1k

RV1(2)

RV1(1)1

2

JS1

CONCURSO DE PROYECTOS

1 Timer 16 bits

Programación:

Las variable están definidas según las salidas del

comparador realimentado por lo cual tenemos una triada

de 2 variable por eje, las cuales serán procesadas con un

rango de error de 0.3 voltios como margen de error parea

así hacer que los motores tengan estabilidad.

Cada juego de las triadas seguirá el procesamiento de

datos que proponemos en nuestro siguiente diagrama de

flujo:

Fig.8: Tiempos y Razón de Testeo

El diagrama de flujo nos muestra como los sensores tienen

que estar en un rango de voltaje, de esa manera

deshabilitar el movimiento de los motores; al estar el sol,

en movimiento durante el día los sensores tenderán a salir

del rango de referencia es entonces donde cumple la

función principal y en ese caso se define el movimiento

del motor tanto a la derecha como a la izquierda de

acuerdo al voltaje de referencia proporcionado por mi

interface analógica – digital (fig.6), hasta lograr un

estabilidad y parar el movimiento.

El mismo sistema estar actuando en los tres motores los

cuales determinaran el punto de posicionamiento en el

espacio.

7.2.5 INTERFASE DE POTENCIA

Para el Control de los motores, se ha provisto, por

comodidad, implementar la configuración tipo H, de

transistores, pudiendo ser en base a BJT, MOSFET e

IGBT. En esta versión se usara drivers de potencia L293B,

que es un driver de 4 canales capaz de proporcio9nar una

corriente de salida hasta de 1 Amperio por canal. Cada

canal es controlado por señales de entrada compartida TTL

y cada pareja de canales dispone de una señal de

habilitación que desconecta la salida de los mismos.

Fig.9: Diagrama del driver

Para el complemento del diseño mostramos en el siguiente

diagrama la disposición de etapas de control (PÍC

16F877A) y de potencia (L293B) en el que se definen las

entradas de datos previamente procesados por el

Comparador: JS1, JS2, JS3; y definimos las salidas hacia

el driver, en este caso se usaron 2 driver l293para el

control de los tres motores.

CONCURSO DE PROYECTOS

Fig.10: Diagrama de control y de potencia.

7.2.6 MARCO TEORICO CONCEPTUAL DEL

INVERSOR TRIFASICO

7.2.6.1.- Elementos a Utilizar:

A) Elemento Conmutador:

Los transistores que se utilizaran para manejar la potencia

suministrada por el panel solar.

Fig.11: Simbología del IGBT

En este proyecto utilizaremos los transistores IGBT ya que

su activación es por voltaje y es de base aislada, teniendo

las ventajas de los BJT y de los MOSFET.

Fig.12: Parámetros Análogos entre Tecnologías

En nuestro circuito de 81 niveles los IGBT se conectaran

de la siguiente manera:

Fig.13:Disposición de IGBTS.

(Fuente*)

7.2.6.2 CIRCUITO DE DISPARO

El circuito de disparo se conforma:

Fig.14: Sistema de Disparo (fuente*)

7.2.6.3 CONTROL Y PROCESOS

Para el circuito de control utilizaremos CI CMOS para las

compuertas negadas y PIC para poder programar los

tiempos de disparo.

A[4]

A[5]

C[5]

C[6]

A[0]

A[2]

A[1]

A[3]

C[2

]

C[3

]

C[1

]

C[0

]

C[3]

C[0]

C[1]

C[2]

A[3

]

A[2

]

A[1

]

A[0

]

A[4

]

A[5

]

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

M11

+5V

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GND GND

U2

L293D

+5v

+8

8.8

+8

8.8

+9v

M12 M21 M22

+5V

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GND GND

U3

L293D

5v 5v

+8

8.8

M31 M32

OF

FO

N1 2 3 4 5 6

12

11

10 9 8 7

DSW3DIPSW_6

CONCURSO DE PROYECTOS

Fig.15: Micro controlador PIC y Periféricos

7.2.6.4.- Explicación General:

En esta parte del proyecto, primigeniamente se ha optado

usar técnicamente posible una onda de tendencia senoidal.

Para ello dividiremos en 2 etapas y cada etapa con sub

etapas, como podemos ver en la fig. 16

Fig.16: Diagrama General del Inversor Trifasico

A) Etapa de control:

En esta etapa es donde se forma los trenes de

impulsos para los disparos del triac, consta de una

fuente continua de 15v derivando 5v para los

circuitos de control que está conformado por los

PIC, y componentes discretos. Esta etapa la

dividiremos en 2 sub. Etapas.

La primera sub. etapa hace mención a la

modulación de voltaje, es aquí donde los PIC

están programados para generar pulsos de

diferente ancho diseñado para cada grupo de

IGBT.

La segunda sub. Etapa, llamado sub. etapa de

disparo, porque es aquí donde encontramos

los circuitos para el manejo de los IGBT, ya

que el tren de pulsos generado por los PIC no

tiene suficiente energía para activar los

IGBT, también aprovechando la separación

de la etapa de señal con la etapa de potencia

que veremos más adelante.

B) Etapa de Potencia:

Una vez que ya hemos obtenido los trenes de

impulso, y el voltaje suficiente para disparar los

IGBT, pasamos a la siguiente etapa que la hemos

llamado etapa de potencia. Es aquí donde los

IGBT controlan la potencia de la carga reflejado

en el lado primario del transformador que

veremos más adelante.

En esta primera sub etapa llamado “Control

de Potencia” Es donde hacen todo el trabajo

los IGBT, conmutando entre dos valores On,

Off.

En la segunda sub etapa es donde recién

podemos ver la onda senoidal formada por 81

niveles. Que es generada gracias a los

transformadores que es en esta etapa donde

se producen los diferentes niveles de tensión

sumando y restando voltajes siguiendo un

orden.

C) Etapa de Desfase:

Dsfc* es el tiempo que se le da a cada una de las

fases para distribuirlas dentro del periodo. Es

decir darles espacio de 120 grados. Este se puede

explicar mediante la fig. 17.

Fig.17:Diagrama de Desfases

La fase “R” es activado inmediatamente

.

La fase “S” es activado luego de un intervalo

de tiempo .

CONCURSO DE PROYECTOS

La fase “T” es activado luego de un intervalo

de tiempo .

Donde podemos graficar en función del tiempo como

podemos ver en la siguiente figura.

Fig.18: Diagrama de Desfase

Para mayor detalle veremos la simulación del circuito.

Fig.19: Desfase (Simulación)

Como podemos ver en la simulación, aquí hemos usado un

contador tipo J K, estaos tres contadores están distribuidos

de una forma específica, haciendo que se activen durante

un tiempo, este tiempo depende de los pulsos del reloj

donde este ha sido ajustado para una frecuencia de 360hz.

En la figura 20 podemos observar los desfases de R, S y T

donde la frecuencia del reloj es de 360hz y la frecuencia de

cada fase es de 60hz.

Fig.20: Simulación de Ondas

6.2.4.2.- Análisis de la Conformación de la Onda:

Hemos visto a grandes rasgos las partes que conforman el

inversor trifásico, ahora analizaremos como podremos

formar la onda a través de ondas cuadradas.En la

siguiente tabla 1, podremos ver que los diferentes voltajes

son generados gracias a un orden de activación.

Para generar los 81 niveles tendremos que hacer todas las

combinaciones posibles completando así la tabla con 81

casos.

Considerando:

- Fuentes independientes.

- Variación de tiempo constante

- Para la cuarta parte del tiempo.

La constitución de la forma de onda es muy importante y

significativa, los valores que implican la formación del

mismo se detalla a continuación:

Se tiene:

J14

Q12

CLK1

K3

Q13

R2

U2:A7473

J7

Q9

CLK5

K10

Q8

R6

U2:B7473

J14

Q12

CLK1

K3

Q13

R2

U3:A7473

R4

DC7

Q3

GN

D1

VC

C8

TR2

TH6

CV5

U1

555

D11N4001

R1202

R2125

C10.1uF

A

B

C

D

C210uF

V15V

CONCURSO DE PROYECTOS

0.6 1.8v 5.4v 16.2v

0 0 0 0 0v

1 0 0 0 0.6v

-1 1 0 0 1.2v

0 1 0 0 1.8v

1 1 0 0 2.4v

-1 -1 1 0 3v

0 -1 1 0 3.6v

1 -1 1 0 4.2v

-1 0 1 0 4.8v

0 0 1 0 5.4v

1 0 1 0 6v

-1 1 1 0 6.6v

0 1 1 0 7.2v

1 1 1 0 7.8v

-1 -1 -1 1 8.4v

0 -1 -1 1 9v

1 -1 -1 1 9.6v

-1 0 -1 1 10.2v

0 0 -1 1 10.8v

1 0 -1 1 11.4v

-1 1 -1 1 12v

0 1 -1 1 12.6v

1 1 -1 1 13.2v

-1 -1 0 1 13.8v

0 -1 0 1 14.4v

1 -1 0 1 15v

-1 0 0 1 15.6v

0 0 0 1 16.2v

1 0 0 1 16.8v

-1 1 0 1 17.4v

0 1 0 1 18v

1 1 0 1 18.6v

-1 -1 1 1 19.2v

0 -1 1 1 19.8v

1 -1 1 1 20.4v

-1 0 1 1 21v

0 0 1 1 21.6v

1 0 1 1 22.2v

-1 1 1 1 22.8v

0 1 1 1 23.4v

1 1 1 1 24v

Tabla 1: Tabla de la conformación de voltajes

Donde nos damos cuenta que es un sistema ternario con 4

variables y sus combinaciones posibles que son 81, es

decir . Veremos esta tabla en los ejes voltaje y tiempo

en la figura 21, donde se observa cómo se forma una

onda triangular tan solo conmutando los IGBT (sumando y

restando voltajes) .

Fig.21:Cuarta parte de una onda triangular

Completando la onda se tiene:

Fig.22:Comparación de una onda triangular con una senoidal

Para darle una forma senoidal modularemos el ancho de

pulso: Si tenemos los voltajes: 0, 1, 2, 3, 4,… 40, si el

periodo es podremos hallar los intervalos ya que para

todo exsiste un según la fórmula:

(

)

Donde los valores son: 1v 2v 3v 4v … 38v 39v 40v

… 1.253s 1.3467s 1.571s

Tabla 2: Tiempos de Encendido

*Esto ocurre siempre y cuando el periodo es s.

Obteniendo la gráfica de la figura 23.

CONCURSO DE PROYECTOS

Fig.23: Modulación del ancho de pulso, para una onda

senoidal aproximada.

En la parte de potencia:

Fig.24: Etapa de transformación

Para el diseño de los transformadores necesitamos la

intensidad de corriente, que lo define la carga, en este caso

utilizaremos un motor de

Donde:

(√ )

Es la intensidad que pasa por los transformadores es una

parte del para cada fase.

6.2.4.5-Análisis de los Disparos del grupo de IGBT.

En esta parte veremos como deberá ser la forma de la señal

para cada grupo de IGBT para ello observaremos la forma

como están conectados, según la figura 25.

Fig25: Puente en H con 4 entradas y 2 salidas

De acuerdo a la Tabla 1, vemos que existen 3 posibles

voltajes a la salida por cada grupo de IGBT, que está en

función de algunas combinaciones posibles en la entrada

dando lugar a la jerarquía siguiente mostrada en Tabla 3.

A B B’ A’

0 0 0 1 1

1 0 1 0

0 1 0 1

Tabla 3: Conmutación de los IGBTs.

Según la Tabla 3 que hay variables que guardan relación

como ̅ y ̅ guardan una relación inversa es

por ello que nuestra conexión la podremos simplificar,

como podemos ver en la figura 26.

Fig. 26: Circuito simplificado

Ventajas en el circuito:

Entrada en forma digital.

Simplicidad de conexión.

Protección (evita cruce de la fuente)

CONCURSO DE PROYECTOS

6.2.4.6-Análisis de los trenes de pulsos:

Para A y B:

Para un periodo, la señal A esta apagado las 2

terceras partes del total y luego se enciende

terminando su periodo, a la vez siendo muy

parecido a al tren de impulsos B solo que en B

esta desfasado. Siendo así en toda la cuarta parte

del periodo de la onda senoidal (ver en la figura 27)

Fig.27: Tren de pulsos

Donde completamos toda la onda tanto para A y

para B donde veremos una irregularidad para cada

señal (Ver figura 28.)

Fig.28: Tren de pulsos Completo

Se observa que la señal sufre una pequeña

variación, se desactiva un cierto tiempo que lo

tomaremos en cuenta en la programación

8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL

PROYECTO.

8.1. VENTAJAS:

El Sistema de control diseñado para el panel

solar, responde a la disposición y necesidad para

captar la mayor incidencia de luz la que influye

en el mejor aprovechamiento de la energía solar,

dicho Sistema es inteligente.

El sistema de seguimiento puede adaptarse a otras

aplicaciones, y en aquellas que estén relacionados

con la propiedad heliotrópica.

El sistema Inversor Trifásico de Alto

Rendimiento, diseñado aplica componentes de

estado sólido de vanguardia, en todo las etapas de

su diseño, asociados con el aprovechamiento de la

energía provista por el SOL, permitiendo obtener

mejor rendimiento y calidad de energía eléctrica,

para disponerlos en el manejo de las cargas

monofásica o trifásica.

Técnica y económicamente es rentable y viable, el

desarrollo de nuestros sistemas, con una mejor

incidencia en la no contaminación del medio

ambiente, como producto de consumo de energía.

8.2. DESVENTAJAS:

Habría que implementar medios de seguridad para que

nuestros equipos no se vean afectados por los cambios

climáticos, relacionados con la ubicación de la zona

rural (lluvias, vientos, temperatura extremas, etc.).

9. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO.

Los procedimientos para la realización de los cálculos

para el diseño e implementación de nuestros sistemas,

están asociadas holísticamente a tres instancias, y

corresponden a lo que antecede, lao que procede y a lo que

concluye.

9.1.- RELACIONADO CON EL DISEÑO E

IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA

FOTOVOLTAICO INTELIGENTE

9.1.1.-Antecede

La mejor posición del sol donde existe la mayor

incidencia de luz solar con respecto a un plano de

referencia, es aquella donde el producto vectorial de los

vectores de eje del plano, acusan con la Normal a la

posición del sol.

9.1.2.-Procede

Si disponemos de tres planos referenciales en el espacio,

el producto vectorial de sus ejes, acusan una resultante

donde espacialmente se puede aprovechar la mayor

incidencia de luz solar.

9.1.3-Concluye:

El seguidor solar, para su mejor desempeño, desde el

punto de vista del proceso, es aquella donde los tiempos y

la razón de testeo, dan la confiabilidad en el seguimiento,

útil por aplicar criterio propio en su diseño.

9.2.- RELACIONADO CON EL DISEÑO E

IMPLEMENTACIÓN DEL INVERSOR TRIFÁSICO

DE ALTO RENDIMIENTO.

CONCURSO DE PROYECTOS

9.2.1.-Antecede

La mejor disposición para obtener energía limpia, barata y

de calidad, es aquella donde el sistema que convierte la

energía de una FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA

A CORRIENTE ALTERNA, incorpora elementos de

conmutación suave y rápidas, a fin de reducir las pérdidas

de energía por conmutación, y además es aquel sistema

que entrega una forma de onda tendente a lo SENOIDAL,

y que la orden de armónicos presentes sean los menos

perjudiciales, para las cargas.

9.2.2.-Procede

Si disponemos de un sistema INVERSOR TRIFÁSICO

para obtener alto rendimiento, el acoplamiento magnético a

niveles de trabajo del orden de los 60 Hz, corresponde a

aquella donde no va más allá de la saturación del material,

sin embargo el factor de forma y la forma de la onda de

corriente alterna obtenida, con un diseño altamente

confiable como la propuesta, mejora el rendimiento de la

energía convertida.

9.2.3-Concluye:

EL INVERSOR TRIFÁSICO DE ALTO

RENDIMIENTO, para su mejor desempeño, desde el

punto de vista del proceso, es aquella donde los pulsos de

disparo hacen que las fases estén desfasadas 120°.

Veamos algo interesante:

Para activar los IGBT necesitamos un voltaje de excitación

mayor que 13 voltios:

…………………………….(5)

Debemos evitar en todo momento la sobre

corriente, ya que por cada disparo el conmutador

se acciona entregándole una corriente al

transformador haciendo que este genere picos de

corriente tanto altos según la ecuación:

Si:

…………………………………………………..(6)

Para

.

10. BIBLIOGRAFÍA.

Referencia a Libros:

[1] EDUARDO GARCIA BREIJO: “Compilador C CCS

y simulador Proteus para Microcontroladores

PIC”.Alfaomega Grupo Editor, S.A. México D.F,

2008, cap 15, pp. 117-165.

[2] OGATA “Ingeniería de Control Moderna

KATSUHIKO”. Japón: Prentice Hall Inc,1970.

[3] FRANKLIN KUO “Análisis y Síntesis de Redes”.

Perú: Colección Ciencias.1991.

Referencia a Reportes Técnicos:

[4] WALTER HULSHORST (ECON Internacional) y

Víctor Criado (Universidad Politécnica de Madrid), "

Manual Práctico de evaluación de una instalación de

energía fotovoltaica a pequeña escala," Leonardo &

Energy, España,

www.leonardo-energy.org/espanol

[5] WIDAWA CHOU, “Application

Engineer,International Rectifier”. Power Electronic

Technology,2008.

[6] Tesis desarrollada en la Pontificia Universidad

Católica de Chile

http://web.ing.puc.cl/~power/paperspdf/dixon/tesis/Breton.pdf).

11. ANEXOS.

Las siguientes actividades se han programado para ser

implementados en un año de trabajo.

ACTIVIDADES MESES

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.-MODELAMIENTOS

2.- DISEÑOS

3.- IMPLEMENTACION

4.- PUESTA A PRUEBA

5.- PRESENTACION Y

APLICACIÓN DE PROTOTIPO