Diseño de un inversor monofásico de un kilowatt para trabajar con la red eléctrica y sin inyección de energía a la red

Abstract

El objetivo del presente trabajo es hacer posible la microgeneración eléctrica en el Perú sin infringir la normativa del sector eléctrico peruano. Un tipo de generación eléctrica responsable con el medio ambiente y que cambia radicalmente la estructura del mercado eléctrico al permitir a los consumidores finales conectados a red ser generadores de energía con capacidad de comercializar sus excedentes. Sin embargo, en el Perú no es posible su desarrollo debido a la normativa del sector eléctrico peruano el cual estipula a las empresas (con un contrato de concesión) como los únicos agentes económicos con capacidad de generar y comercializar electricidad a través de la red eléctrica pública (REP). En tal sentido, se ha desarrollado un inversor monofásico inteligente con conexión a la red eléctrica pública de 1.5 KW y con la capacidad de no retornar los excedentes de energía a ella. Un diseño el cual ofrece la posibilidad de generar electricidad en el punto de consumo y extraer sólo la energía restante de la red eléctrica en caso de ser insuficiente la microgeneración; característica que permitirá al usuario reducir su costo de facturación por este servicio. Para tal fin se planteó dos áreas de diseño: Hardware y Software. En el área de Hardware se diseñó un inversor monofásico de una sola etapa de potencia basada en una estructura resonante caracterizada por su alta eficiencia (debido a la conmutación de los MOSFETs con un voltaje cero (ZVS)) y al hacer posible reducir tanto volumen como el peso del equipo. Este diseño implicó un estudio de los convertidores resonantes serie puente activo doble, configurar el convertidor para operar como una fuente de corriente al interactuar con la red eléctrica, cálculos y selección de los componentes. Con respecto al área de Software, se logró implementar un algoritmo capaz de gestionar el suministro de energía al garantizar el no retorno de esta a la red, así como el diseño de un PLL caracterizado por su rapidez y precisión en la sincronización de las señales generadas por el equipo con la tensión de la red eléctrica. Herramientas como MATLAB y PSIM han sido empleadas para el cálculo de parámetros y/o simulaciones. Estas últimas ha permitido corroborar las hipótesis planteadas y concluir que el diseño se caracteriza por una alta eficiencia del 95% en la conversión de energía.