CONTROL OF THE MAXIMUM POWER POINT OF A SOLAR PANEL, USING SERVO SYSTEM CONTROLLER WITH INTEGRATOR AND PI CONTROLLER DESIGNED BY THE ROOTS LOCUS METHOD

Luis Eduardo Garcia Jaimes; Diego Alejandro Herrera-Jaramillo; Maribel Arroyave-Giraldo; Habib Elam-Escudero

doi:10.33571/rpolitec.v20n39a13

Autores/as

Luis Eduardo Garcia Jaimes Politecnico Colombiano JIC https://orcid.org/0000-0001-6255-3469
Diego Alejandro Herrera-Jaramillo Magister en Automatización y control industrial, Coordinador de investigación, Institución Universitaria de Envigado https://orcid.org/0000-0002-3914-0794
Maribel Arroyave-Giraldo Magister en Automatización y control industrial, docente investigadora, Institución Universitaria de Envigado https://orcid.org/0000-0001-9654-0543
Habib Elam-Escudero Ingeniería Electrónico en formación, Institución Universitaria de Envigado

DOI:

https://doi.org/10.33571/rpolitec.v20n39a13

Palabras clave:

control tipo servo, RLM control, Controlador de convertidor Buck, Modelo de sistema fotovoltaico

Resumen

Las aplicaciones de sistemas fotovoltaicos requieren el uso de un panel solar, un convertidor de potencia y una carga. Cuando es necesario reducir la tensión de un panel a una batería, se suele proponer un convertidor Buck. En la literatura especializada, existe una gran variedad de controladores orientados a paneles comerciales; sin embargo, aunque la medida de la extracción de energía de un panel solar es el principal indicador, existen otras métricas como el esfuerzo de conmutación que también afectan al rendimiento global del sistema fotovoltaico. La principal contribución de este trabajo es el diseño de dos controladores digitales para la extracción de energía fotovoltaica: un servo controlador de sistema con integrador y un controlador PI basado en técnicas de root locus considerando un algoritmo MPPT y perturbaciones del sistema para demostrar la fiabilidad y eficiencia de los controladores bajo diferentes escenarios del sistema. Finalmente, se ofrece una explicación detallada del rendimiento de los controladores, mostrando que los dos algoritmos son adecuados para controlar el punto de máxima potencia en paneles fotovoltaicos.

Photovoltaic system applications require to use a solar panel, a power converter, and a load. When voltage reduction from a panel to a battery is necessary, a buck converter is usually proposed. In the specialized literature, there are a wide variety of controllers oriented to commercial panels; However, even though measuring the energy extraction of a solar panel is the main indicator, there are other metrics such as switching effort that also affect the overall performance of the PV system. The main contribution of this work is the design of two digital controllers for photovoltaic energy extraction: a servo system controller with integrator and a PI controller based on root locus techniques considering an MPPT algorithm and system perturbations to demonstrate the reliability and efficiency of the controllers under different system scenarios. Finally, a detailed explanation of the performance of the controllers is given, showing that the two algorithms are suitable for controlling the point of maximum power in photovoltaic panels.

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