Electronic PV generation system for agro-industrial machines

Este proyecto se realizó con el fin de brindar una solución para las granjas productoras en zonas rurales de Colombia que se ven perjudicadas ante la deficiencia del servicio de energía eléctrica, debido a que en su gran mayoría los procesos de producción involucran el uso de este recurso, que consecutivamente es interrumpido y los costos del kWh son elevados en la zona. Teniendo en cuenta que Colombia es uno de los países que anualmente recibe mayores niveles de radiación solar, dada su cercanía a la zona ecuatorial, permite que las aplicaciones fotovoltaicas sean de gran potencial. Dada estas circunstancias y la problemática anteriormente mencionada, se desarrolló un sistema electrónico de generación PV aislado de la red que contribuyese con el suministro de energía para máquinas agroindustriales involucradas en el proceso del maíz en granjas ubicadas en la zona rural de los Palmitos, Sucre, zona que recibe aproximadamente 4850 KWh/m² por día. El sistema desarrollado fue diseñado para suministrar aproximadamente 19.65kW e implementa una etapa inicial que consta de un convertidor Buck-Boost con control MPPT de conductancia incremental con el fin de seguir y establecer la operación de los paneles en el punto máxima potencia. Como etapa intermedia un convertidor DC/DC bidireccional integrado a un banco de baterías funciona como un sistema respaldo ante situaciones donde los paneles no suministren la energía necesaria a las cargas. La etapa final consta de un inversor DC/AC trifásico conectado a las cargas y regulado para una tensión de 220 VL-L RMS. Finalmente, la simulación del sistema se validó a través del software Matlab/Simulink se realizaron pruebas de funcionamiento que involucraban variación en la irradiancia de entrada y la carga conectada al sistema teniendo como resultados un sistema capaz de responder apropiadamente ante perturbaciones, suministrar la potencia requerida y cumplir con la norma IEEE 519-2014 obteniendo un THDi de salida menor al 5%. This project was carried out in order to provide a solution to farms in rural areas of Colombia that are affected by the deficiency of electricity service, since most of the production processes involve the use of this resource, which is interrupted consecutively and the costs of kWh are high in the area. Considering that Colombia is one of the countries that annually receives the highest levels of solar radiation, given its proximity to the equatorial zone, it allows photovoltaic applications to have great potential. Given these circumstances and the aforementioned problem, an electronic PV generation system was developed out of the grid that would contribute to the supply for the energy for agro-industrial machines involved in the corn process in farms located in the rural area of Los Palmitos, Sucre, an area that receives approximately 4850 KWh / m² per day. The developed system was designed to supply approximately 19.65kW and implements an initial stage consisting of a Buck-Boost converter with MPPT control of incremental conductance to follow and establish the operation of the panels at the maximum power point. As an intermediate stage, a bidirectional DC / DC converter integrated into a battery bank working as a backup system in situations where the panels do not supply the necessary energy to the loads. The final stage consists of a three-phase DC / AC inverter connected to the loads and regulated for a voltage of 220 VL-L RMS. Finally, the simulation of the system was validated through the Matlab / Simulink software, performance tests were carried out that involved variation in the input irradiance and the load connected to the system, resulting in a system capable of responding appropriately to disturbances, supplying the required power. and comply with the IEEE 519-2014 standard obtaining an output THDi of less than 5%.