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Guía docente 2017-18 - 13113003 - Electrónica aplicada a los sistemas fotovoltaicos
TITULACIÓN: | Grado en Ingeniería electrónica industrial |
CENTRO: | ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN) |
CURSO: | 2017-18 |
ASIGNATURA: | Electrónica aplicada a los sistemas fotovoltaicos |
NOMBRE: Electrónica aplicada a los sistemas fotovoltaicos | |||||
CÓDIGO: 13113003 | CURSO ACADÉMICO: 2017-18 | ||||
TIPO: Optativa | |||||
Créditos ECTS: 6.0 | CURSO: 4 | CUATRIMESTRE: SC | |||
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_crs_433168.html |
NOMBRE: AGUILAR PEÑA, JUAN DOMINGO | ||
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable] | ||
DEPARTAMENTO: U133 - ING. ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA | ||
ÁREA: 785 - TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA | ||
N. DESPACHO: 90 - A3-430 | E-MAIL: jaguilar@ujaen.es | TLF: 953212348 |
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/610 | ||
URL WEB: http://blogs.ujaen.es/jaguilar/ | ||
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1903-1264 | ||
NOMBRE: ALMONACID PUCHE, GABINO | ||
IMPARTE: Teoría - Prácticas | ||
DEPARTAMENTO: U133 - ING. ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA | ||
ÁREA: 785 - TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA | ||
N. DESPACHO: A3 - A3-437 | E-MAIL: galmona@ujaen.es | TLF: 953212433 |
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/23910 | ||
URL WEB: http://www10.ujaen.es/conocenos/departamentos/ingauto/4744 | ||
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6484-8903 |
Se sitúa en segundo semestre del último curso del Grado de Ingeniería, cuando el alumno tiene unos conocimientos básicos de otras materias relacionadas con la electrónica, y ha cursado una asignatura obligatoria de fundamentos de energía solar fotovoltaica. Esta asignatura es complemento de las demás asignaturas de la mención y trata de abordar conceptos básicos de electrónica como el funcionamiento de la célula, módulo solar y por otra parte algunos cocimientos más avanzados como reguladores, convertidores dc-dc aplicados al mpp e inversores.
Para la correcta asimilación de los contenidos que se imparten, es muy aconsejable que el alumno haya cursado la asignatura troncal de fundamentos de Energía solar Fotovoltaica, la optativa de Instalaciones Fotovoltaicas del primer cuatrimentre y tenga los conocimientos impartidos en las asignaturas de Electrónica Analógica y Electrónica de Potencia.
El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
Código | Denominación de la competencia |
CB2R | Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio |
CB3R | Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. |
CB4R | Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. |
CB5R | Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. |
CEX2 | Conocimiento de los fundamentos y aplicaciones de la electrónica analógica. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos analógicos. |
CEX4 | Conocimiento aplicado de electrónica de potencia. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos de potencia. |
CT2 | Capacidad para la gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnica y la legislación necesaria para la práctica de la ingeniería. |
CT4 | Capacidad para aplicar nuevas tecnologías incluidas las tecnologías de la información y la comunicación. |
Resultados de aprendizaje | |
Resultado 63 | Analizar el papel que desempeñan los convertidores estáticos en una instalación de energía solar fotovoltaica. |
Resultado 64 | Comprender la necesidad de utilización de diodos de paso y de bloqueo en SFV |
Resultado 65 | Analizar el efecto del sombreado parcial sobre el funcionamiento de un SFV |
Resultado 66 | Comprender la necesidad de utilización de un regulador en sistemas fotovoltaicos |
Resultado 67 | Distinguir las configuraciones típicas de inversores autónomos y conectados a red |
Resultado 68 | Analizar el funcionamiento de un sistema FV en el punto de máxima potencia y analizar los distintos algoritmos de control empleados para controlar el circuito de potencia. |
Resultado 70 | Capacidad de elección del modelo de inversor adecuado a una instalación |
Resultado 71 | Analizar los distintos tipos de lámparas del mercado y la elección adecuada en instalaciones fotovoltaicas autónomas y comparar los distintos tipos de balastos electrónicos en sistemas de iluminación fotovoltaica |
Resultado 72 | Interpretación de documentación técnica sobre elementos de una instalación solar fotovoltaica |
Resultado 73 | Empleo de técnicas de simulación electrónica en el diseño de sistemas fotovoltaicos |
Resultado 74 | Comprender las diferentes partes de un sistema de monitorización en una instalación de energía solar fotovoltaica. |
Sistema fotovoltaico. Diodos de bloqueo y de paso. Efecto del
sombreado sobre el funcionamiento del SFV. Reguladores. Seguidores
del punto máximo
de potencia: circuitos de control y potencia, algoritmos de
control.
Inversores autónomos. Inversor conectado a red:
Configuración y principios de funcionamiento, rendimiento y
otras características. Modelos
comerciales. Alimentación de sistema de
iluminación en instalaciones de
ESF:Lámparas. Arranque electrónico.
Monitorización de instalaciones.
TEORÍA(25h)
UNIDAD Nº 1. INTRODUCCIÓN (4h)
(Resultados Aprendizaje
63)
Lección 1.- Introducción, distribución
temporal, bibliografía, prácticas(2h)
Lección 2.- Introducción a la
electrónica en Instalaciones de energía solar
fotovoltaica. Dispositivos electrónicos. Eficiencia
(2h).
UNIDAD Nº 2. LA CÉLULA SOLAR Y EL GENERADOR
FOTOVOLTAICO (8h)
(Resultados Aprendizaje
64,65)
Lección 3. -La célula solar. Estructura y
principio de funcionamiento, eficiencia, pérdidas. Tipos de
células FV. Células multiunión.
Fabricación células solares (2h)
Lección 4. -La célula solar.
Característica I-V Modelo ideal, modelo real (2h)
Lección 5.- Interconexionado de células,
módulo FV. Fabricación y tipos (2h).
Lección 6.- Generador. Sombreado de módulos
fotovoltaicos: Efectos en el funcionamiento del generador.
Punto caliente. Diodo de paso (2h).
UNIDAD Nº 3. REGULADORES ELECTRÓNICOS (2h)
(Resultados Aprendizaje
66)
Lección 7- Regulador de carga. Circuito
electrónico en reguladores de carga. Algoritmos de carga.
Criterios de selección, hojas de características
comerciales de reguladores de carga (h)
UNIDAD Nº 4. Seguidores del punto máximo de potencia (MPPT), circuitos de control y potencia (algoritmos de control) (4h) (Resultados Aprendizaje 68)
Lección 8.- Seguimiento del punto de máxima
potencia. Circuitos electrónicos de potencia (2h)
Lección 9.- Seguimiento del punto de máxima
potencia y algoritmos de control MPP: Algoritmos de control
indirectos. Algoritmos de control directos. Otros algoritmos de
control (2h)
UNIDAD Nº 5.
Inversores en Sistemas
fotovoltaicos(6h)
(Resultados Aprendizaje
67,69,70)
Lección 10.-Inversores: Principios y requerimientos.
Circuitos de potencia (2h)
Lección 11.-Circuitos de Potencia en inversores SFA y
SFCR. Técnicas de control (2h)
Lección 12.- Configuraciones avanzadas.
Características de fabricantes.(2h)
UNIDAD Nº 6.
OTROS DISPOSITIVOS
ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DE
INTERÉS(2h)
Lección 13.Monitorización.
Iluminación:Balastos electrónicos. LED (2h)
(Resultados Aprendizaje
71)
Común a las distintas unidades didácticas: Resultados Aprendizaje 72
ACTIVIDADES | HORAS PRESENCIALES | HORAS TRABAJO AUTÓNOMO | TOTAL HORAS | CRÉDITOS ECTS | COMPETENCIAS (códigos) |
---|---|---|---|---|---|
A1 - Clases expositivas en gran grupo
|
25.0 | 37.5 | 62.5 | 2.5 |
|
A2R - Clases en pequeño grupo
|
30.0 | 45.0 | 75.0 | 3.0 |
|
A3 - Tutorías colectivas/individuales
|
5.0 | 7.5 | 12.5 | 0.5 |
|
TOTALES: | 60.0 | 90.0 | 150.0 | 6.0 |
TEORIA (25h)
SEMINARIOS GRUPO: DUDAS Y ACLARACIONES (5h)
PRÁCTICAS DE LABORATORIO (30h) (sesiones de
2h)
Hay dos tipos de prácticas, las de simulación
con ordenador en áula de informática (Práctica
PS) y las de laboratorio con montaje practico (PL).
PRACTICAS SIMULACION (PS)(20h)
(Resultados Aprendizaje
73) :
INTRODUCCIÓN(6h)
PS1. Introducción a la simulación con Pspice
de sistemas fotovoltaicos (2h)
CÉLULA FV
PS2. Modelo de la célula solar.
Simulación de curva característica V-I de la
célula mediante Pspice en condiciones estándar.
Simulación en cualquier condición y paso a
condiciones estándar (2h).
PS3. Efectos de las resistencia serie y paralelo. Efectos de
la temperatura e irradiancia. Modelo régimen transitorio:
Comportamiento ante un estímulo de irradiancia y temperatura
a lo largo de un dia(2h).
MÓDULOY GENERADOR FV(6h)
PS4. Simulación del comportamiento de conexión
de células serie y paralelo. Efectos del sombreado. Diodo de
paso (2h)
.
PS5. Modulo fotovoltaico. Datos sobre medida a
sol real y paso a condiciones estándar. Comportamiento en
régimen transitorio del módulo Isofotón
I-106/12V con condiciones de irradiancia y temperatura ambiente
diarias teóricas. Conexión serie y paralelo
módulos FV (2h).
PS6. Simulación del comportamiento de un generador
fotovoltaico y comparación con el cálculo
teórico. MPPT y cálculo de la energía generada
a lo largo de un dia(2h).
CONVERTIDORES(8h)
PS7.Convertidores DC/DC, aplicación a los SFV:
Reductor, elevador(2h).
PS8. Simulación inversor trifásico (4h).
PS9.Lazos de control en los convertidores dc/dc. seguidores
MPP (Pspice-Matlab) [VOLUNTARIA](2h)
LABORATORIO (10h) :
PL1 Carga electrónica capacitiva para la
obtención de la curva característica VI de un
módulo FV. Trazadores de curvas
PL2 Trazado de curva VI de una célula fotovoltaica
mediante una carga capacitiva
PL3 Trazado de curva VI de módulo FV con trazador de
curvas
PL4 Convertidor elevador con CI ( LM2577 National
Semiconductor)(4h)
Planteamiento de posibles Trabajos Fin de grado dentro de
la asignatura:
1. Trazado de curva VI de un módulo
fotovoltaico(Carga electrónica)
2. Convertidores dc-dc y algoritmo de control MPPT ( con
microcontrolador)
3. Simulación de convertidores de potencia y
algoritmos de control MPPT con Pspice.-Matlab
4. Simulación de SFV mediante MATLAB-SIMULINK,
PSPICE
ASPECTO | CRITERIOS | INSTRUMENTO | PESO |
---|---|---|---|
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales | Asistencia y participación | Asistencia y participación | 10.0% |
Conceptos teóricos de la materia | Conceptos teóricos de la materia evaluando los distintos resultados de aprendizaje detallados anteriormente | Dominio de los conocimientos teóricos y operativos de la materia. Realización de cuestionarios tipo test | 50.0% |
Realización de trabajos, casos o ejercicios | Diseño y desarrollo Práctico / simulación de circuitos en SFV. Realización de los distintos ejercicios propuestos sobre comportamiento y modelos utilizados en la simulación de sistemas fotovoltaicos. Modelo de la célula, módulo y generador fotovoltaico y comportamiento en diversas condiciones de funcionamiento | Realización de prácticas y evaluación de la documentación elaborada | 40.0% |
De acuerdo con la distribución presentada anteriormente se evaluarán las distintas competencias relacionadas con esta materia CEX2,CEX4,CT2,CT4 y los distintos resultados del aprendizaje desde el R63 al R73 mediante las distintas actividades y examenes propuestos.
Cada resultado de aprendizaje coincide con la parte de la materia correspondiente señalada anteriormente.
- Planning and installing photovoltaic systems: a guide for installers, architects and engineers. Edición: 3rd ed.. Autor: -. Editorial: Abingdon : Routledge, 2013 (C. Biblioteca)
- Fundamentos, dimensionado y aplicaciones de la energía solar fotovoltaica. Edición: -. Autor: -. Editorial: Madrid: CIEMAT, 2009 (C. Biblioteca)
- Sistemas fotovoltaicos: introducción al diseño y dimensionado de instalaciones de energía solar foto. Edición: 2ª ed. rev. y aum. Autor: Alonso Abella, Miguel. Editorial: Madrid: SAPT, 2006 (C. Biblioteca)
- Electricidad solar fotovoltaica. Edición: -. Autor: Lorenzo, Eduardo. Editorial: Mairena del Aljarafe (Sevilla): Progensa, 2006- (C. Biblioteca)
- Photovoltaics : system design and practice . Edición: -. Autor: Häberlin, Heinrich. Editorial: Chichester, West Sussex : John Wiley & Sons Ltd, 2012 (C. Biblioteca)
- Alternative energy in power electronics. Edición: -. Autor: -. Editorial: Amsterdam: Elsevier, 2015 (C. Biblioteca)
- Power electronics and control techniques for maximum energy harvesting in photovoltaic systems [Recu. Edición: -. Autor: -. Editorial: Boca Raton, FL : CRC Press, 2013 (C. Biblioteca)
- Handbook of photovoltaic science and engineering. Edición: 2nd ed. Autor: -. Editorial: West Sussex : John Wiley & Sons, 2011 (C. Biblioteca)
Semana | A1 - Clases expositivas en gran grupo | A2R - Clases en pequeño grupo | A3 - Tutorías colectivas/individuales | Trabajo autónomo | Observaciones | |
---|---|---|---|---|---|---|
Nº 1 29 ene. - 4 feb. 2018 |
2.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | UNIDAD Nº 1.- INTRODUCCIÓN(4h) Lección 1.- Presentación(distribución temporal- temario-prácticas) (2h) | |
Nº 2 5 - 11 feb. 2018 |
2.0 | 0.0 | 2.0 | 2.0 | Lección 2.- Introducción a la electrónica en Instalaciones de energía solar fotovoltaica. Dispositivos electrónicos. Eficiencia (2h) PS 0.- Introducción a la simulación con Pspice | |
Nº 3 12 - 18 feb. 2018 |
4.0 | 0.0 | 0.0 | 6.0 | UNIDAD Nº 2. LA CÉLULA SOLAR Y EL GENERADOR FOTOVOLTAICO (8h) Lección 3. -La célula solar. Estructura y principio de funcionamiento, eficiencia, pérdidas. Tipos de células FV. Células multiunión. Fabricación células solares (2h) ( G. Almonacid) Lección 4. -La célula solar. Característica I-V Modelo ideal, modelo real (2h) (G. Almonacid) | |
Nº 4 19 - 25 feb. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | Lección 5.- Interconexionado de células, módulo FV. Fabricación y tipos (2h).( G. Almonacid) PL1 Carga electrónica capacitiva para la obtención de la curva característica VI de un módulo FV. Trazadores-LAB | |
Nº 5 26 feb. - 4 mar. 2018 |
0.0 | 4.0 | 0.0 | 6.0 | PS 1.- Introducción a la simulación con Pspice Aplicado a los sistemas fotovoltaicos PL2 Trazado de curva VI de una célula fotovoltaica mediante una carga capacitiva | |
Nº 6 5 - 11 mar. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | Lección 6.- Sombreado de módulos FV: Efectos en el funcionamiento del generador. Punto caliente. Diodo de paso (2h) PL3 Trazado de curva VI de módulo FV con trazador de curvas( G. Almonacid) | |
Nº 7 12 - 18 mar. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | UNIDAD Nº 3. REGULADORES ELECTRÓNICOS (2h) Lección 7.- Regulador de carga. Circuito electrónico en reguladores de carga. Algoritmos de carga. Criterios de selección, hojas de características comerciales de reguladores de carga (2h) PS 2. Modelo de la célula solar. Simulación de curva V-I y de potencia de la célula mediante Pspice en condiciones estándar. Simulación en cualquier condición y paso a condiciones estándar.(2.1-2.2) | |
Nº 8 19 - 25 mar. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | UNIDAD Nº 4. SEGUIDORES DEL PUNTO MÁXIMO DE POTENCIA (MPPT), CIRCUITOS DE CONTROL Y POTENCIA (ALGORITMOS DE CONTROL) (4h) Lección8.- Seguimiento del punto de máxima potencia. Circuitos electrónicos de potencia (2h) PS 3. Efectos de las resistencia serie y paralelo célula solar. Efectos de la temperatura e irradiancia. Modelo régimen transitorio: Comportamiento ante un estímulo de irradiancia y temperatura a lo largo de un dia. (2.3-2.4-2.5-2.6) | |
Período no docente: 26 mar. - 1 abr. 2018 | ||||||
Nº 9 2 - 8 abr. 2018 |
2.0 | 0.0 | 0.0 | 6.0 | Lección 9.- Seguimiento del punto de máxima potencia y algoritmos de control MPP: Algoritmos de control indirectos. Algoritmos de control directos. Otros algoritmos de control (2h) | |
Nº 10 9 - 15 abr. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 6.0 | UNIDAD Nº 5. INVERSORES EN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS (6h) Lección 10.-Inversores: Principios y requerimientos. Circuitos de potencia (2h) PS 4. Simulación del comportamiento de conexión de células serie y paralelo. Efectos del sombreado. Diodo de paso | |
Nº 11 16 - 22 abr. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 8.0 | Lección 11.-Circuitos de Potencia en inversores SFA y SFCR. Técnicas de control (1h) PS 5. Modulo fotovoltaico. Datos sobre medida a sol real y paso a condiciones estándar. Comportamiento en régimen transitorio del módulo Isofotón I-106/12V con condiciones de irradiancia y temperatura ambiente diarias teóricas. Conexión serie y paralelo módulos. Modelo de diferentes modulos fv con pspice | |
Nº 12 23 - 29 abr. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 8.0 | Lección 12.- Configuraciones avanzadas. Características de fabricantes.(2h) PS 6. Simulación del comportamiento de un GFV y comparación con el cálculo teórico. MPPT y cálculo de la energía generada a lo largo de un dia. | |
Nº 13 30 abr. - 6 may. 2018 |
2.0 | 2.0 | 0.0 | 8.0 | UNIDAD Nº 5. OTROS DISPOSITIVOS(2h). Lección 13.-Monitorización. Sensores de interés Iluminación. Balastos electrónicos. LED (2h) PS7.Convertidores DC/DC, aplicación a los SFV: Reductor, elevador. | |
Nº 14 7 - 13 may. 2018 |
0.0 | 4.0 | 0.0 | 8.0 | PS 8. Simulación inversor trifásico. Trifásico PWM. PL4.-Convertidores dc-dc I con CI(2h). | |
Nº 15 14 - 20 may. 2018 |
0.0 | 4.0 | 0.0 | 8.0 | PL4.-Convertidores dc-dc II con CI(2h). PS9.Lazos de control en los convertidores dc/dc. seguidores MPP (Pspice-Matlab) [VOLUNTARIA] | |
Total Horas | 26.0 | 28.0 | 2.0 | 90.0 |