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3.1.5. Cálculo del regulador

Además de los módulos y las baterías, debemos dimensionar el regulador de carga de las baterías. El regulador es el elemento más importante al cual se conectan los módulos. Por lo tanto, habrá que escoger con cuidado sus características, así como la configuración del campo fotovoltaico.

Como los reguladores trabajan dentro de un rango de tensiones, debemos calcular la corriente máxima que van a tener.

La corriente que circula hacia el regulador se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Donde:

  •   es la corriente que entra al regulador,
  •   es la máxima potencia que puede proporcionar el campo fotovoltaico, y
  •   es la tensión que existe en los bornes de entrada del regulador.

Nos interesa evaluar dos casos para encontrar

  • la corriente correspondiente al valor máximo posible de la tensión de máxima potencia y
  • la corriente cuando la tensión de entrada al regulador es mínima, esta representaría la corriente máxima que puede recibir el regulador. 

SIGAMOS CON EL EJEMPLO

Supongamos que para el ejemplo que estamos realizando valoramos usar un regulador con las siguientes características:

  •  Tritensional: 12/24/48 V
  •  VMAXreg = 125 V
  •  IMAXreg = 45 A
  •  Rango V (para MPPT) = 17 – 100 V

Puede verse que es un regulador de seguimiento del punto de máxima transferencia de potencia.

Hay que tener en cuenta que este regulador nos asegura el seguimiento del punto de máxima transferencia de potencia si la tensión está dentro de un rango de tensiones (17 – 100 Vcc), por lo tanto debemos calcular el valor de esa corriente de entrada para ambos valores extremos de tensión.

Intensidad máxima de entrada (con 100 Vcc):
La corriente máxima de entrada al inversor es 585 W / 100 V = 5,85 A, como mínimo. El valor de la potencia corresponde a los 9 módulos de 65 W.

Intensidad máxima de entrada (con 17 Vcc):

La corriente máxima de entrada al inversor es 585 W / 17 V = 34.4 A como máximo.

 

Después se debe determinar cómo se van a conectar entre sí los módulos. Para esto se calcula la cantidad de cadenas que se utilizarán y la cantidad de módulos en serie que formarán cada cadena. El número de módulos que forman cada cadena (NS) se calcula como:

A continuación se debe determinar la cantidad de cadenas que se deben poner en paralelo (NP):

CONTINUANDO CON EL EJEMPLO

Continuando con el ejemplo, vamos a determinar la cantidad de módulos que deben conectarse en serie y en paralelo.

Estos son los datos que nos faltan de los módulos elegidos:

  • Vmp = 17,2 V, Voc = 21,6 V
  • Imp = 3,8 A, Isc = 4,2 A
  • Vmáx = 1000 V
  • Coeficiente de variación de la potencia con la Tª: -0,30 (%/ºC)
  • Coeficiente de variación de la tensión con la Tª: -0,105 (V/ºC)
  • Coeficiente de variación de la intensidad con la Tª: 2,14 (mA/ºC)

1. Primero determinamos la cantidad de módulos que deben conectarse en serie para cumplir con la tensión de entrada que requiere el regulador. Hay que tener en cuenta que el regulador nos asegura el seguimiento del punto de máxima potencia (MPP) si la tensión está dentro de un rango de tensiones (17 – 100 Vcc).

Número mínimo de módulos en serie (17 Vcc):

Ns = 17 V / 17,2 V = 0,98

Lo que se puede redondear a 1 panel formando cada cadena.

Número máximo de módulos en serie (100 Vcc):

Ns = 100 V / 17,2 V = 5,81

Que se redondea a 5 módulos en serie como máximo. No se puede redondear hacia arriba ya que se sobrepasaría la tensión máxima de 100 V.

2. Ahora determinamos la cantidad de cadenas en paralelo que se pueden conectar. Hay que tener en cuenta que previamente hemos calculado la corriente máxima de entrada al regulador y hemos obtenido un valor máximo (34,4 A) y un valor mínimo (5,85 A).

Número mínimo de cadenas en paralelo (5,85 A):

Np = 5,85 A / 3,8 A = 1,54

En este caso se deben colocar al menos 2 cadenas en paralelo como mínimo, esto para que la corriente no baje de los 5,85 A.

Número máximo de cadenas en paralelo (34,4 A):

Np = 34,4 A / 3,8 A = 9,05

Se pueden colocar 9 cadenas en paralelo como máximo, de forma que no se sobrepase la corriente máxima de 34,4 A.

3. Luego deben revisarse los resultados para determinar cuáles son las combinaciones posibles para la distribución en serie y en paralelo de los módulos.

Se eligió utilizar 9 módulos para cubrir la potencia que se requiere. Se sabe que la cantidad de módulos en serie por cada cadena puede  estar entre 1 y 5. Además, se deben tener entre 2 y 9 cadenas en paralelo.

Tomando esto en cuenta hay 8 combinaciones que se pueden realizar:

  • Opción 1: 9 módulos con 2 cadenas en paralelo:  9/2 = 4,5 módulos por cadena.
  • Opción 2: 9 módulos con 3 cadenas en paralelo:  9/3 = 3 módulos por cadena.
  • Opción 3: 9 módulos con 4 cadenas en paralelo: 9/4 = 2,25 módulos por cadena.
  • Opción 4: 9 módulos con 5 cadenas en paralelo: 9/5 = 1,8 módulos por cadena.
  • Opción 5: 9 módulos con 6 cadenas en paralelo: 9/6 = 1,5 módulos por cadena.
  • Opción 6: 9 módulos con 7 cadenas en paralelo: 9/7 = 1,29 módulos por cadena.
  • Opción 7: 9 módulos con 8 cadenas en paralelo: 9/8 = 1,13 módulo por cadena.
  • Opción 8: 9 módulos con 9 cadenas en paralelo: 9/9 = 1 módulo por cadena.

Las opciones 2 y 8 son físicamente posibles ya que no se pueden poner fracciones de módulo.

En las próximas pantallas se analizarás estas dos opciones.