Development and implementation of a DC meter for the study and characterization of electrical models of a photovoltaic module

El estudio y la caracterización de los módulos fotovoltaicos que hacen parte de los sistemas aislados o de inyección bidireccional a red, son posibles de realizar a través del desarrollo e implementación de su modelo eléctrico teórico, el cual requiere como parámetros de entrada la irradiación y la temperatura del medio, y determina las características de corriente, tensión y potencia que corresponden a las variables de salida del modelo fotovoltaico. Este modelo se rige en primer lugar a las características y fundamentos de los semiconductores, como también a la tecnología de células fotovoltaicas. Para realizar dicho estudio es necesario adquirir los datos tanto simulados como medidos, siendo estos últimos los más complejos de obtener, ya que no se cuenta con el equipo de medida que permita la adquisición de las variables tanto de entrada como de salida necesarios para la comprobación del modelo circuital. En este trabajo de tesis se desarrolla e implementa un medidor DC portable de bajo costo, que permita el estudio y la caracterización de modelos eléctricos de módulos fotovoltaicos. Para este fin, se desarrolla un sistema embebido que permita la adquisición y el procesamiento de las señales provenientes de los sensores de temperatura, humedad, radiación, tensión, corriente y potencia. De esta forma se puede obtener el conjunto de variables, tanto de entrada como de salida que contemplan los modelos eléctricos de los módulos fotovoltaicos para su comprobación y que, por tanto, se constituyen como parámetros de entrada en los procesos de comprobación de dichos modelos.The study and characterization of the photovoltaic modules that are part of the isolated or bi-directional grid injection systems are possible through the development and implementation of its theoretical electrical model. This model requires the irradiation and the temperature of the medium as input parameters. It also obtains the characteristics of current, voltage and power corresponding to the output variables of the photovoltaic model. This model is addressed according to the characteristics and fundamentals of semiconductors, as well as to the technology of photovoltaic cells. In order to perform this study, it is necessary to acquire simulated and measured data. The latter one is the most complex to obtain since there is no measurement equipment that allows the acquisition of the input and output variables needed to check the circuit model. In this research project, a low cost portable DC meter is developed and implemented. This element allows the study and characterization of electrical models of photovoltaic modules. For that purpose, an embedded system is developed. The mentioned system allows the acquisition and processing of the signals coming from the temperature, humidity, radiation, voltage, current and power sensors. The variables listed above are required for the verification of the electrical models of photovoltaic modules to be developed.Trabajo Final presentado como requisito parcial para optar al título de: Magíster en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica.Maestrí