Resumen de Comparison of the performance of MPPT methods applied in converters Buck and Buck-Boost for autonomous photovoltaic systems

Julio López Seguel, S.I Seleme Jr, Lenin Martins Ferreira Morais

• español

  En sistemas de generación fotovoltaica (PV), la energía producida es limitada por la baja eficiencia de los paneles solares, la variabilidad de las condiciones climáticas y las características de la carga conectada, así el uso de métodos de ajuste del punto de máxima potencia (MPPT) es esencial para maximizar la potencia suministrada. La implementación de un MPPT requiere de un conversor de potencia como interface entre el arreglo PV y la carga, así el comportamiento del conversor también es un factor importante a ser considerado en el rendimiento global de un sistema PV. A lo largo de los años diversas técnicas MPPT han sido propuestas, pero poca literatura hay todavía disponible cuando se requiere comparar el desempeño combinado de diferentes conjuntos MPPT/conversor. En este contexto el presente trabajo presenta un estudio comparativo del desempeño de tres técnicas MPPT: voltaje constante (CV), perturba y observa (P&O), y conductancia incremental (IncCond), actuando en dos diferentes topologías de conversores de potencia CD-CD: Buck y Buck-Boost. Cada combinación es analizada considerando su respuesta transiente y eficiencia media en estado estable. El estudio fue desarrollado en base a simulaciones en ambiente Matlab/Simulink. En orden a obtener condiciones más realistas, un modelo para el módulo PV comercial Kyocera KC85TS fue desarrollado. Resultados obtenidos del sistema PV operando bajo diversas condiciones de radiación y temperatura, son comparados y discutidos, los cuales muestran que la combinación CV/Buck-Boost presentó el mejor comportamiento transiente, y que la combinación IncCond/Buck, la mayor eficiencia en estado estacionario.

• English

  In photovoltaic (PV) generation systems, the energy produced is limited by the low efficiency of the solar panels, the variability of weather conditions, and the characteristics of the load connected, so the use of maximum power point tracking (MPPT) methods is essential to maximize the power supplied. Implementing an MPPT requires a power converter as the interface between the PV array and the load, so the converter's behavior is also an important factor to be considered in the overall performance of a PV system. Several MPPT techniques have been proposed over the years, but little literature is still available when required to be compared to the combined performance of different MPPT/converter sets. In this context, the present work presents a comparative study of the performance of three MPPT techniques: constant voltage (CV), perturb and observe (P&O), and incremental conductance (IncCond), acting on two different topologies of DC-DC power converters: Buck and Buck-Boost. Each combination is analyzed considering its transient response and steady-state average efficiency. The study was carried out based on simulations in Matlab/Simulink environment. To obtain more realistic conditions, a model for the commercial PV module Kyocera KC85TS was developed. Results obtained from the PV system operating under various radiation and temperature conditions are compared and discussed, which show that the CV/Buck-Boost combination showed the best transient behavior and that the IncCond/Buck combination had the highest steady-state efficiency.