Control de velocidad del motor de CD alimentado por un panel solar con enfoque ADRC

Abstract

En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un sistema que controla la velocidad del motor de CD de la marca Baldor modelo CD3425 que tiene una potencia nominal de 1/4 HP, alimentado por un panel solar de la marca Eco Green Energy modelo EGE-260P-60 situado en el punto de máxima potencia. Para cumplir los objetivos, este sistema contempla la interconexión en cascada de un convertidor CD/CD tipo SEPIC con un convertidor CD/CD tipo reductor. Para situar al panel solar en el punto de máxima potencia se emplea el algoritmo Perturb and Observe, ya que el panel solar no es una fuente de alimentación que proporcione un voltaje y/o corriente constante, sino que su comportamiento es no lineal y depende principalmente del nivel de irradiancia incidente. Los resultados muestran que la energía suministrada por el panel solar situado en el punto de máxima potencia es entre siete y diez veces mayor que cuando no lo está, donde la máxima potencia obtenida experimentalmente fue de 233 𝑊 con un nivel de irradiancia máximo de 1,263 𝑊 • 𝑚−2. Para regular la velocidad del motor de CD se utiliza el controlador por rechazo activo de perturbaciones basado en un observador GPI y en la propiedad de planitud diferencial. Los resultados indican que este controlador mantiene la velocidad deseada de 145 𝑟𝑎𝑑/𝑠 cuando el motor opera hasta con un 83.1% de su potencia nominal, a pesar de que en el sistema no se mantienen las mismas condiciones ya que son consideradas como perturbaciones que se cancelan mediante su estimación. Debido a que ambos controladores trabajan de manera independiente, el software se implementa en la tarjeta de desarrollo Nexys 4 con un FPGA Artix–7 100T, ya que se utilizaron operaciones concurrentes, la principal ventaja de un FPGA frente a los demás dispositivos digitales. En el diseño e implementación del sistema se sigue la metodología para sistemas empotrados propuesta por A. S. Berger, ya que esta metodología es la que mejor se adapta al sistema porque considera aspectos de diseño, implementación e integración del hardware y software que componen este sistema de aplicación específica.