DC-to-AC Power Converter in a Solar Power Plant

Abstract

Este proyecto consiste en un convertidor de corriente continua a corriente alterna monofásico con el objetivo de ser conectado a la red. Desde todas las controversias que han sido generadas sobre el uso de los combustibles fósiles en la generación de energía, especialmente la relacionada con electricidad, la solución más prometedora dentro de las renovables es la energía solar fotovoltaica. Sin embargo, el uso de esta tecnología va acompañada de una instalación dedicada a su acondicionamiento, con al menos dos convertidores. El primero se encarga de extraer toda la potencia del panel solar, mientras el segundo transforma la electricidad en continua a alterna; este es el enfoque del proyecto. Si se quiere un flujo continuo de potencia, se deberá poner una batería conectada a través de otro convertidor. El convertidor estará compuesto de (1) un inversor en puente, que se modulará usando técnicas PWM; (2) un filtro pasivo amortiguado compuesto por dos bobinas y un condensador (LCL) para reducir los harmónicos de alta frecuencia que van a la red; y (3) un filtro de entrada formado por una bobina y un condensador (LC), para prevenir daños aguas-abajo causadas por el rizado de la corriente. El principal objetivo del proyecto era construir una planta solar fotovoltaica, y por ello, se construyó un modelo de este convertidor. Después exitosas simulaciones, la idea se llevó a la realidad. Sin embargo, se tuvieron problemas con el controlador, que afecto al comportamiento del convertidor y no se pudo probarlo en un caso real.

This project consists of a single-phase DC–AC converter with the purpose of being connected to the grid. Since all the controversies that have been generated about the use of fossil fuels in energy production, especially regarding electricity generation, and the refusal of many countries to use nuclear power, one of the most promising renewable alternatives is using photovoltaic solar energy. However, the use of this technology requires an installation of at least two converters. One to extract the most power of the panel and another one to transform the electricity from DC to AC, which is the scope of this project. Another one might be useful if we want a steady flow of power, that can be achieved by placing a battery. The converter will be made up of (1) a full-bridge inverter, that will be modulated using PWM techniques; (2) a passive damp resonance output filter made by two inductors and a capacitor (LCL) to reduce the high–frequency harmonic load that goes into the grid; (3) and an input filter made by an inductor and a capacitor (LC), to prevent damages downstream the inverter caused by ripple current. The main purpose of the entire project was to build a complete photovoltaic solar plant, and this is why a model of this converter has been built. After successful simulations, the idea has been brought to reality and the converter was built. Nevertheless, some issues with the controller affected its behaviour, which did not allow us to test it in a real case.