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MÉTODO PROPUESTO PARA LA TRASLACIÓN DE LA CURVA I-V DE UN MÓDULO FOTOVOLTAICO
MEDIDA BAJO CONDICIONES REALES DE OPERACIÓN A DIVERSAS CONDICIONES DE
FUNCIONAMIENTO
Lic. Víctor Luis Nakama Martínez
Universidad Nacional de Ingeniería
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OBJETIVO
• Presentar un método matemático capaz de realizar la traslación de la curva IV de un módulo fotovoltaico a ciertas condiciones deseadas de irradiancia y temperatura en base a mediciones realizadas bajo sol real.
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CURVA IV
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CÉLULA SOLAR IDEAL
𝐼 = 𝐼𝑓 − 𝐼𝑠 𝑒𝑥𝑝𝑞𝑉
𝑚𝐾𝑇− 1
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CÉLULA SOLAR REAL
𝐼 = 𝐼𝑠𝑐 − 𝐼𝑆 𝑒𝑥𝑝𝑞 𝑉 + 𝐼𝑅𝑆
𝑚𝐾𝑇− 1 −
𝑉 + 𝐼𝑅𝑆
𝑅𝑝
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CÁLCULO DE 𝐼𝑠
𝐼𝑠 =𝐼𝑠𝑐
𝑒𝑥𝑝𝑞 ∙ 𝑉𝑜𝑐𝑚𝐾𝑇
− 1
𝐼 = 𝐼𝑓 − 𝐼𝑠 𝑒𝑥𝑝𝑞𝑉
𝑚𝐾𝑇− 1
𝐼𝑓 ≈ 𝐼𝑠𝑐
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CURVA IV SIN RESISTENCIA
𝛼
𝛽
𝛾
𝛿
𝑅𝑆 = −𝐶𝑡𝑔(𝛼)
𝑅𝑠𝑖 =𝑚𝐾𝑇
𝑞 ∙ 𝐼𝑓
𝜃
𝑅𝑝𝑖 = 𝑅𝑠𝑖 ∙ 𝑒𝑥𝑝𝑞 ∙ 𝑉𝑜𝑐
𝑚𝐾𝑇
𝑅𝑝 = −𝐶𝑡𝑔(𝛼′)
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CURVA SIN RESISTENCIA
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CÁLCULO DE 𝑚
𝑚 =𝑃𝑚𝑥 − (2𝑃𝑚𝑥_1 − 𝑃𝑚𝑥_2)
(𝑃𝑚𝑥_2 − 𝑃𝑚𝑥_1)
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CÁLCULO DE 𝑚
![Page 13: Presentación de PowerPointxxiiispes.perusolar.org/wp-content/uploads/2016/10... · Lic. Víctor Luis Nakama Martínez Universidad Nacional de Ingeniería . OBJETIVO •Presentar](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042106/5e85765912578934097902b1/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Presentación de PowerPointxxiiispes.perusolar.org/wp-content/uploads/2016/10... · Lic. Víctor Luis Nakama Martínez Universidad Nacional de Ingeniería . OBJETIVO •Presentar](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042106/5e85765912578934097902b1/html5/thumbnails/14.jpg)
CÁLCULO DE 𝐼𝑠𝑐 Y 𝑉𝑜𝑐
![Page 15: Presentación de PowerPointxxiiispes.perusolar.org/wp-content/uploads/2016/10... · Lic. Víctor Luis Nakama Martínez Universidad Nacional de Ingeniería . OBJETIVO •Presentar](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042106/5e85765912578934097902b1/html5/thumbnails/15.jpg)
CÁLCULO DE 𝐼𝑝𝑚𝑥 Y 𝑅𝑠
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CÁLCULO DE 𝑉𝑝𝑚𝑥 Y 𝑅𝑝
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MÓDULOS UTILIZADOS
Módulo Fabricante Tecnología Número de
curvas
NU-E245 Sharp mc-Si 103
STP160 SUNTECH pc-Si 223
HIT-240HDE4 Sanyo a-Si/mc-Si/a-Si 448
POWERMAX 120FB Avancis CIS 457
FS-270 First Solar CdS/CdTe 12422
POWERMAX
STRONG Avancis CIS 13687
PHX-120-LV Phoenix μc-Si/a-Si 15593
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FILTRADO DE PUNTOS
(a) Curva I-V original
(b) Curva I-V filtrada
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PUNTOS FALTANTES
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AJUSTE BICUADRADO
(a) Ajuste por mínimos cuadrados
(b) Ajuste bicuadrado
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MÓDULOS EMPLEADOS
Módulo
Fabricante Certificado de calibración
𝑰𝒔𝒄
(𝑨)
𝑽𝒐𝒄
(𝑽)
𝑷𝒎𝒙
(𝑾)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(𝑨)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(𝑽)
𝑰𝒔𝒄
(𝑨)
𝑽𝒐𝒄
(𝑽)
𝑷𝒎𝒙
(𝑾)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(𝑨)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(𝑽)
UN-E245 8,73 37,5 245 8,04 30,5 8,74 37,44 240,43 8,07 30,17
STP160 5,00 43,2 160 4,65 34,4 5,03 43,61 165,40 4,75 34,80
HIT-
240HDE4 7,37 43,6 240 6,76 35,5 7,54 42,24 233,34 7,23 32,29
PM
120FB 3,12 58,5 120 2,61 46,0 3,10 58,83 112,15 2,68 41,92
FS-270 1,23 88,0 70 1,07 65,5 1,19 91,08 67,30 1,01 66,65
PM
STRONG 3,21 58,5 120 2,80 42,8 3,09 59,04 112,70 2,69 41,89
PHX-120-
LV 3,34 59,2 121 2,69 45,0 3,32 59,29 136,50 2,96 46,07
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ERROR DEL MÉTODO DE EXTRACCIÓN
Módulo
Error Relativo Error Absoluto
𝑰𝒔𝒄
(%)
𝑽𝒐𝒄
(%)
𝑷𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒔𝒄
(𝑨)
𝑽𝒐𝒄
(𝑽)
𝑷𝒎𝒙
(𝑾)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(𝑨)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(𝑽)
UN-E245 0,24 0,06 0,14 0,15 0,05 0,02 0,02 0,26 0,01 0,01
STP160 0,17 0,13 0,21 0,75 0,57 0,01 0,05 0,30 0,03 0,17
HIT-
240HDE4 0,08 0,08 0,24 0,11 0,14 0,01 0,03 0,52 0,01 0,05
PM
120FB 0,80 0,09 0,18 0,12 0,27 0,02 0,05 0,16 0,01 0,11
FS-270 1,00 0,11 0,61 0,61 0,19 0,01 0,09 0,35 0,01 0,11
PM
STRONG 0,50 0,07 0,27 0,09 0,23 0,01 0,04 0,23 0,01 0,09
PHX-120-
LV 1,64 0,12 0,34 0,66 0,42 0,05 0,06 0,31 0,01 0,16
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ERROR DEL MÉTODO DE TRASLACIÓN
Módulo
Error Relativo Error Absoluto
𝑰𝒔𝒄
(%)
𝑽𝒐𝒄
(%)
𝑷𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒔𝒄
(𝑨)
𝑽𝒐𝒄
(𝑽)
𝑷𝒎𝒙
(𝑾)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(𝑨)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(𝑽)
UN-E245 0,68 1,03 2,88 1,70 1,29 0,06 0,35 5,86 0,13 0,34
STP160 0,57 0,35 1,14 1,99 1,02 0,03 0,14 1,66 0,09 0,31
HIT-240HDE4 1,51 0,38 2,55 2,23 0,60 0,11 0,16 5,74 0,15 0,20
PM 120FB 2,02 1,13 3,68 2,88 1,08 0,06 0,65 4,13 0,07 0,46
FS-270 3,41 0,72 4,66 4,69 1,16 0,04 0,61 2,65 0,04 0,73
PM STRONG 2,52 1,16 4,96 4,44 1,86 0,07 0,62 4,87 0,11 0,74
PHX-120-LV 4,08 1,10 5,45 4,62 1,74 0,12 0,61 5,31 0,11 0,71
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ERROR EN LA TRASLACIÓN A STC
Módulo
Error relativo con respecto al fabricante Error relativo con respecto al certificado de calibración
𝑰𝒔𝒄
(%)
𝑽𝒐𝒄
(%)
𝑷𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒔𝒄
(%)
𝑽𝒐𝒄
(%)
𝑷𝒎𝒙
(%)
𝑰𝒑𝒎𝒙
(%)
𝑽𝒑𝒎𝒙
(%)
UN-E245 3,92 1,60 3,41 0,96 4,42 3,80 1,44 1,58 0,58 3,37
STP160 5,53 1,73 0,54 2,66 2,04 4,91 2,66 2,74 0,50 3,16
HIT-
240HDE4 1,14 2,11 2,86 0,24 3,09 1,14 1,04 0,09 6,27 6,55
PM
120FB 2,76 1,20 1,93 2,52 4,39 3,42 0,63 4,93 0,16 4,92
FS-270 1,93 0,12 7,94 7,24 0,87 1,36 3,26 4,24 1,73 2,58
PM
STRONG 5,58 0,93 5,52 8,14 2,99 1,91 1,84 0,60 4,39 5,23
PHX-120-
LV 0,86 5,29 9,79 3,55 6,51 0,26 5,43 20,04 12,35 8,68
![Page 27: Presentación de PowerPointxxiiispes.perusolar.org/wp-content/uploads/2016/10... · Lic. Víctor Luis Nakama Martínez Universidad Nacional de Ingeniería . OBJETIVO •Presentar](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042106/5e85765912578934097902b1/html5/thumbnails/27.jpg)
CONTROL DE CALIDAD
Módulo 𝑷𝒎𝒙 (W) Erro relativo (%)
Fabricante Calibración Calculado Fab-Calib Fab-Calc Calib-Calc
UN-E245 245 240,43 236,64 1,90 3,41 1,58
STP160 160 165,40 160,87 3,26 0,54 2,74
HIT-240HDE4 240 233,34 233,12 2,85 2,86 0,09
PM 120FB 120 112,15 117,69 7,00 1,93 4,93
FS-270 70 67,30 64,44 4,01 7,94 4,24
PM STRONG 120 112,70 113,38 6,48 5,52 0,60
PHX-120-LV 121 136,50 109,15 11,36 9,79 20,04
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![Page 29: Presentación de PowerPointxxiiispes.perusolar.org/wp-content/uploads/2016/10... · Lic. Víctor Luis Nakama Martínez Universidad Nacional de Ingeniería . OBJETIVO •Presentar](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042106/5e85765912578934097902b1/html5/thumbnails/29.jpg)
CONCLUSIONES
• Se ha implementado un método capaz de realizar la extracción de los parámetros de la curva IV de una célula solar.
• Se ha implementado un método capaz de realizar la traslación de la curva IV de un módulo fotovoltaico.
• El 100% de los errores relativos del método de extracción de parámetros se encuentran debajo del 5%.
• El 97,1% de los errores relativos del método de traslación se encuentran debajo del 5%.
• El 81,4% de los errores relativos de la traslación a STC se encuentran debajo del 5%.
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AGRADECIMIENTOS
CENTRO DE ENERGÍAS RENOVABLES Y USO RACIONAL DE LA ENERGÍA
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