Diseño e implementación de un microinversor modular para optimizar el desempeño de un sistema fotovoltaico reduciendo el efecto de sombreado parcial

Abstract

Los sistemas fotovoltaicos constituyen una alternativa eficiente y sostenible para la generación de energía. Sin embargo, su desempeño puede verse limitado por factores como el sombreado parcial, que reduce la potencia total generada por los módulos interconectados. En este proyecto se aborda esta problemática mediante el diseño de un microinversor modular (MI), capaz de operar de forma independiente en cada módulo fotovoltaico de 220 W, maximizando la generación de energía, optimizando la eficiencia global del sistema y minimizando el impacto de fallas locales. El MI propuesto integra dos etapas principales: potencia y control. La etapa de potencia combina un conversor de corriente continua a corriente continua (DC-DC) de topología Push-Pull, que ofrece un aislamiento galvánico y una conversión eficiente a voltaje elevado, y un inversor de corriente continua a corriente alterna (AC) de puente completo, conocido como Full-Bridge o puente H en serie con un filtro inductor – capacitor (LC), asegurando una salida AC de baja distorsión armónica. Por su parte, la etapa de control implementa modulación por ancho de pulso sinusoidal (SPWM) y un seguidor de punto de máxima potencia (Máximum Power Point Tracking, MPPT) inteligente basado en lógica difusa, optimizando la captura de energía incluso bajo condiciones de irradiación variable. La validación del sistema se llevó a cabo mediante simulaciones y pruebas experimentales con un prototipo físico, sometido a diversas condiciones de irradiación y carga. Los resultados demostraron una eficiencia del 93.67 %, con una potencia útil de 24.51 W, restando un autoconsumo del prototipo de 20 W para un consumo promedio de 22.96 W. Adicionalmente, se logró una distorsión armónica total (TDH) de 28.47 %. Las simulaciones confirmaron la efectividad del seguimiento MPPT, evidenciando la capacidad del sistema para adaptarse a variaciones en la irradiación.