Entrenador de Fotovoltaica EFT-900 instrumentado con tarjeta NI USB-6008

"Alecop S. Coop. ha desarrollado un entrenador didáctico de fotovoltaica instrumentado, con tarjeta de adquisición NI USB 6008 y una aplicación desarrollada en LabVIEW para el control de la instalación, la toma de medidas y la realización de ensayos desde el PC en sólo 9 semanas." - Departamento Técnico Alecop S. Coop.,

El Reto: Desarrollar en nueve semanas un equipo didáctico de bajo coste y altas prestaciones didácticas para el estudio de la tecnología fotovoltaica. El entrenador debería estar instrumentado, con soluciones de adquisición integradas y su correspondiente aplicación software para el control de la instalación, la medida de magnitudes desde el PC y la realización de ensayos y obtención de características de los diferentes elementos del sistema.

La Solución: Panel didáctico donde se integran los elementos propios de una instalación fotovoltaica autónoma, una tarjeta interface con circuitos acondicionadores y relés, y una tarjeta de adquisición de datos USB 6008 para la captación de las magnitudes a medir y el control de la instalación. El software para la realización de las actividades, la toma de medidas, realización de ensayos y control de la instalación se realiza en LabVIEW 2010. Autor(es): Departamento Técnico Alecop S. Coop. José Ramón Calvo Izaguirre - Alecop S. Coop. Carlos Olalde Galdós - Alecop S. Coop. Jesús Sánchez - Alecop S. Coop. 1. Introducción Cuando nuestra red comercial nos planteó los requisitos para desarrollar este entrenador no hubiésemos imaginado estar presentándolo en nueve semanas. ¿Cuáles eran las premisas que recibimos para su desarrollo? En líneas generales, las características que debería cumplir el equipo son: Permitir el desarrollo de conocimientos científicos y tecnológicos propios de los sistemas fotovoltaicos mediante la experimentación. Estar instrumentado con soluciones de adquisición integradas y entregado con su correspondiente versión simulada y/o modelizada. Facilitar el uso del equipo, evitando al máximo la necesidad de cableado e instrumentación externa. Idear un sistema “inteligente”, de forma que el entrenador se autoconfigurase en función de la actividad a realizar, incorporando en cada “montaje” la instrumentación virtual necesaria. Permitir realizar actividades en conexión al PC, (mediante instrumentación virtual), de forma manual (mediante instrumentación convencional) o mediante simulación en el PC. Modo conexión a PC: Configuración del panel y toma de medidas desde el PC, sin necesidad de instrumentación externa. La configuración del panel podrá ser definida por el usuario o realizarse de forma automática (configuración automática del panel en función de la actividad a desarrollar). Dos posibles tipos de conexión: Conexión local: PC conectado localmente al entrenador. Conexión remota: Conexión al entrenador a través de una red de área local o Internet. Modo simulación: Mediante la modelización de los diferentes elementos poder simular en el ordenador el comportamiento de diferentes tipos de placas fotovoltaicas, baterías, etc. permitiendo la realización de actividades utilizando elementos virtuales de características diferentes a los disponibles físicamente en el entrenador. Modo manual: Configuración manual del panel en función de la actividad a realizar. Medidas a través de instrumentación convencional.

2. El entrenador EFT-900 Pues bien, para dar solución a la necesidad implementamos en un panel didáctico un Sistema Solar Fotovoltaico Aislado con componentes reales, lo integramos junto con un DAQ Multifunción NI USB-6008 de National Instruments y desarrollamos la correspondiente aplicación en LabVIEW. El sistema completo lo componen los siguientes elementos: Panel didáctico EFT-900 que incorpora: 1. Los elementos propios de una instalación fotovoltaica autónoma (regulador solar, batería, inversor y elementos de consumo). 2. Tarjeta de adquisición de datos USB 6008, para la medida desde el PC de la irradiancia solar, la temperatura, y las magnitudes eléctricas en los diferentes puntos del circuito (tensión, corriente y potencia), así como para el control de la instalación. 3. Aplicación de instrumentación virtual y control de la instalación desarrollada en LabVIEW 2010. 4. Simuladores de elementos fotovoltaicos (paneles solares, reguladores de carga, baterías, etc.) para el estudio conceptual y la interpretación de características de estos elementos. Módulo fotovoltaico con: 1. Captadores para la medida de la irradiancia y temperatura a través de la tarjeta USB 6008 incorporada en el panel didáctico EFT-900. 2. Soporte móvil con ruedas y posibilidad de ajuste de la inclinación del panel solar. Medida de la inclinación a través de escala graduada. 3. Reflectores halógenos para la simulación de la radiación solar en el interior del laboratorio. 4. Brazo articulado para simular la trayectoria solar con los reflectores halógenos. Escala graduada para la medida del ángulo de incidencia. Aplicación desarrollada en LabVIEW 2010 con las siguientes funciones: 1. Ventanas de “Actividades”: Las ventanas de actividades pretenden facilitar la realización de los ejercicios propuestos en el manual de prácticas del entrenador didáctico. 2. Al acceder a una actividad concreta, se muestra el esquema representativo de dicha actividad y la instrumentación virtual asociada. Además, el entrenador se configura automáticamente, mediante los relés internos, conforme al esquema representado. 3. Ventanas de “Medidas”. Para la medida de magnitudes en los diferentes elementos o puntos del circuito. Presentación de magnitudes en formato numérico y gráfico. Medidas en panel solar, batería, carga 12V e inversor. 4. Ventana de “Control”: Permite gobernar los relés internos del entrenador a través de pulsadores virtuales, provocando la apertura y cierre en los distintos puntos del circuito. Para la configuración del equipo desde el PC según el ensayo a realizar. 5. Ventanas de “Ensayos”: Para la realización de ensayos y obtención de curvas características (curva I-V del panel solar, tensión en función de la

1/6

www.ni.com

5. Ventanas de “Ensayos”: Para la realización de ensayos y obtención de curvas características (curva I-V del panel solar, tensión en función de la irradiancia, etc.). Incluyen funciones de configuración de las señales a captar y los tiempos del ensayo, funciones de análisis de resultados, exportar datos, imprimir y guardar imágenes, componer gráficas X-Y, etc. 6. Ventana de “Monitores: Presenta en una única pantalla las magnitudes eléctricas en los diferentes puntos del circuito (tensión corriente y potencia), así como la irradiancia y temperatura en el panel fotovoltaico. 7. Posibilidad de conexión local o remota, vía red de área local o Internet, a través del Web Server de LabVIEW.

3. Conclusiones Se ha desarrollado un entrenador para el estudio de la energía fotovoltaica que utiliza USB 6008 capaz de ofrecer prestaciones didácticas elevadas a bajo coste. Además de su finalidad didáctica para el aprendizaje de los conceptos propios de la tecnología fotovoltaica pensamos que podría servir como aplicación para introducir a los alumnos en la programación en LabVIEW.

Información del Autor: Departamento Técnico Alecop S. Coop. España

Figura 1

2/6

www.ni.com

Figura 2

3/6

www.ni.com

Figura 3

4/6

www.ni.com

Figura 4

Figura 5

5/6

www.ni.com

Figura 6 Legal Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO "COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.

6/6

www.ni.com