Diseño y construcción de una microrred de cc

Abstract

El presente trabajo final consiste en el estudio de las microrredes de corriente continua (CC) y en el posterior diseño, construcción prototípica y verificación experimental de una microrred de CC. En el capítulo 2 se introducen las generalidades de la temática; se explican las principales aplicaciones y arquitecturas de las microrredes de CC, los estándares y una breve comparación con la distribución en corriente alterna. El caso de estudio se desarrolla a partir de la arquitectura de microrredes más simple, compuesta por: una fuente de energía de CC basada en paneles fotovoltaicos; un convertidor electrónico de potencia CC/CC tipo boost que convierte la tensión variable de los paneles en la tensión correspondiente al bus de CC de la microrred; un sistema de almacenamiento de energía que define la tensión del bus de CC; y distintos tipos de cargas. El sistema de almacenamiento basado en baterías funciona en modo carga o en modo descarga, según sea el estado de carga de las baterías, la demanda de las cargas y la provisión de energía de los paneles. Las baterías pueden ser cargadas en modo corriente constante o en modo tensión constante. Todas estas situaciones implican la existencia de un sistema de control que verifica el punto de operación de cada uno de los componentes de la microrred de CC y en función de ello determina el tipo de control que se debe realizar. El capítulo 3 se divide en tres partes: un análisis de los elementos de la microrred, con un estudio teórico y experimental; un diseño final a partir de la información obtenida; y un estudio de los conductores y protecciones eléctricas necesarios para el montaje de la MRCC. La microrred construida consta de: un panel fotovoltaico de 290 Wp; un convertidor comercial tipo boost; un banco de baterías de 960 Wh compuesto por cuatro acumuladores de plomo-ácido en serie; un bus de CC de tensión nominal 48 V; cargas resistivas, electrónicas y un motor universal. En el capítulo 4 se presentan ensayos experimentales con un emulador solar para verificar la operación de la microrred de CC en los distintos modos de funcionamiento. En el capítulo 5 se desarrolla el diseño de un control PID para que con su aplicación futura se pueda obtener el comportamiento deseado de la microrred. Finalmente, en el capítulo 6, se proponen mejoras para la ampliación y trabajo autónomo de la red.