Implementación de estrategias de control avanzado basadas en MPC para tomar decisiones sobre el uso eficiente de la energía fotovoltaica en la Universidad EIA.

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de grado se proponen dos estrategias de control predictivo basado en modelo o Model Predictive Control (MPC) para evaluar el comportamiento de la microrred instalada en la EIA para diferentes escenarios de cargas resistivas, agregando un índice de evaluación del consumo de energía como criterio de gestión energética. El objetivo de control del MPC es manipular el convertidor elevador de voltaje para la implementación de un seguimiento del punto de máxima potencia «Maximum Power Point Tracking» (MPPT). En términos generales, el MPPT es el encargado de permitir que el arreglo fotovoltaico entregue a la carga su máxima potencia ante los diferentes cambios del entorno. En una conexión del sistema fotovoltaico fuera de la red «off grid», el MPPT es la interfaz entre el módulo solar, el banco de almacenamiento de energía y el inversor. En este sentido, se proponen dos estrategias para el seguimiento de máxima potencia: la primera, conocida en la literatura como Perturbar y Observar (P&O), y la segunda, una técnica basada en control predictivo, que en su respectiva sección se presentará la comparación en desempeño de ambas. Las estrategias de control se implementan en un modelo detallado de la microrred instalada en la Universidad EIA, sede Palmas, el cual fue elaborado en Simulink. Este sistema modelado se probó en condiciones ideales contante (STC) y en condiciones variables reales de irradiancia, en ambos casos la simulación de los paneles en Simulink se comparó con la generación real, lo cual arrojó buenos resultados, demostrando así, que se tiene un comportamiento similar a los paneles instalados en la EIA.

ABSTRACT: In this degree work, two predictive control strategies based on a model or Model Predictive Control (MPC) are proposed to evaluate the behavior of the microgrid installed at EIA for different scenarios of resistive loads, adding an energy consumption evaluation index as energy management criteria. The control objective of the MPC is to manipulate the boost converter to implement Maximum Power Point Tracking (MPPT). In general terms, the MPPT oversees allowing the photovoltaic array to deliver its maximum power to the load in the face of different changes in the environment. In an off grid photovoltaic system connection, the MPPT is the interface between the solar module, the energy storage bank and the inverter. In this sense, two strategies are proposed for maximum power monitoring: the first, known in the literature as Perturb and Observe (P&O), and the second, a technique based on predictive control, which in its respective section will present the comparison in performance of both. The control strategies are implemented in a detailed model of the microgrid installed at the EIA University, Palmas headquarters, which was elaborated in Simulink. This modeled system was tested in ideal constant conditions (STC) and in real variable conditions of irradiance, in both cases the simulation of the panels in Simulink was compared with the real generation, which yielded good results, thus demonstrating that it has a similar behavior to the panels installed at EIA.