DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO Autor: Giménez Pérez, Álvaro Director: Ibáñez escobar, Fernando Especialidad: electrónica industrial y automática
ÍNDICE GENERAL 1.- Objetivo del proyecto DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO ÍNDICE GENERAL 1.- Objetivo del proyecto 2.- Especificaciones de diseño 3.- Etapa de potencia 4.- Etapa de control 5.- Simulación 6.- Presupuesto 7.- Conclusiones
1.- Objetivo del proyecto DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 1.- Objetivo del proyecto Fuente de alimentación conmutada Configuración Flyback Control Tensión
2.- Especificaciones de diseño DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 2.- Especificaciones de diseño Inversor proporcionado de 400 W Voltaje salida 12.75, con un rango de ± 2 V. Eficiencia del 89%. Salida de los paneles como entrada del convertidor 4 placas en serie de 100 W Voltaje de salida 17-20 V Corriente de salida de 21.28 A
2.- Especificaciones de diseño DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 2.- Especificaciones de diseño La etapa de control se diseñará como lazo de control en modo tensión Se emplea un ciclo de trabajo de 0.5
3.- etapa de potencia C = 0,034 F ESR = 9,9 mΩ R = 0,406 Ω N12 = 1,33 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 3.- etapa de potencia C = 0,034 F ESR = 9,9 mΩ R = 0,406 Ω N12 = 1,33 L1 = 72,25 µH L2 = 40,66 µH Los semiconductores seleccionados para el diseño son: MOSFET, Vishay SiR638DP, con Idm de 50 A y una Rds_on de 18 mΩ Diodo, Vishay VS-40EPS16PbF, con una Vrwm de 30 y una Ifm de 70
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 4.- ETAPA DE CONTROL La etapa de control será llevada a cabo por un lazo de control modo tensión Modelo de convertidor Buck-Boost Mismo comportamiento Parámetros equivalentes Vi’ = 12,753 V Li’ = 40,66 µH Se trabaja primero con el modelo en DC
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 4.- ETAPA DE CONTROL Del modelo de pequeña señal del convertidor se obtiene la función de transferencia Se calculan sus parámetros: Gv0 = 51,013 V Wz1 = 4,902 Krad/s Wz2 = 4,993 Krad/s Wn = 425,248 rad/s Q = 3,918
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 4.- ETAPA DE CONTROL Diseño del lazo de control modo tensión. Valores de diseño: Fc = 220 Hz MF = 50º Valores PWM: Fm = 0,039 1/V Vm = 25,5 V Compensador Tipo 3
4.- ETAPA DE CONTROL R1 = 100 kΩ R2 = 89 kΩ R3 = 3,998 kΩ DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 4.- ETAPA DE CONTROL R1 = 100 kΩ R2 = 89 kΩ R3 = 3,998 kΩ R_lower = 24,39 kΩ C1 = 40,64 nF C2 = 1,625 nF C3 = 36,18 nF Vref = 5 V
Buck-boost lazo abierto DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Buck-boost lazo abierto
Buck-boost lazo abierto DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Buck-boost lazo abierto Voltaje Intensidad
Buck-Boost lazo cerrado DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Buck-Boost lazo cerrado
Buck-Boost lazo cerrado DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Buck-Boost lazo cerrado Intensidad Voltaje
5.- Simulación Flyback lazo cerrado DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Flyback lazo cerrado
5.- Simulación Flyback lazo cerrado Intensidad Voltaje DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 5.- Simulación Flyback lazo cerrado Intensidad Voltaje
6.- presupuesto Coste de amortización de equipos 45,64 € DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 6.- presupuesto Coste de amortización de equipos 45,64 € Coste de personal 3.782,8 € Licencia de mathcad (student edition) 56,00 € Licencia de matlab (student edition) 500 € TOTAL 4.384,44 € Gastos generales de la empresa (20%) 876,88 € Beneficio (15%) 657,66 € Suma 5.918,98 € IVA (21%) 1.242,98 € TOTAL 7.161,96 €
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO 7.- conclusiones Se ha diseñado la etapa de potencia de una fuente conmutada en configuración Flyback Se han calculado los componentes pasivos Se han elegido los semiconductores de potencia Se ha diseñado el circuito de control de la fuente conmutada Se han calculado los valores del compensador Se ha diseñado el lazo de tensión Se ha simulado la respuesta de la fuente conmutada completa El convertidor cumple las especificaciones
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FLYBACK PARA UN SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTOR: GIMÉNEZ PÉREZ, ÁLVARO DIRECTOR: IBÁÑEZ ESCOBAR, FERNANDO ESPECIALIDAD: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA