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Controlador MPPT con monitoreo IoT para banco fotovoltaico didáctico replicable en zonas rurales
| dc.rights.license | abierto | es_ES |
| dc.contributor.advisor | Angarita, Wilson Valdimir | |
| dc.contributor.author | Mantilla Barajas, Johan Felipe | |
| dc.contributor.author | Mantilla López, Michael Steven | |
| dc.contributor.other | Linares Amador, Jhon Fredys | |
| dc.contributor.other | Gutiérrez, Cristhiam | |
| dc.contributor.other | Corzo Ruiz, Carlos Lizardo | |
| dc.coverage.spatial | Colombia | es_ES |
| dc.date.accessioned | 2026-10-09T20:11:35Z | |
| dc.date.available | 2026-10-09T20:11:35Z | |
| dc.identifier.citation | Controlador MPPT con monitoreo IoT para banco fotovoltaico didáctico replicable en zonas rurales | es_ES |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/25350 | |
| dc.description | Ingeniería Electrónica | es_ES |
| dc.description.abstract | Este trabajo presenta un controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para la etapa de carga del banco fotovoltaico didáctico de la Universitaria Tecnológica de Santander. Usa el algoritmo Perturba y Observa sobre un ESP32 y un convertidor DC-DC SEPIC, con supervisión por Wi-Fi desde un teléfono. Los objetivos fueron diseñar el convertidor mediante simulación, ensamblarlo en una PCB con el algoritmo operativo en tiempo real y evaluar su desempeño frente a la conexión directa entre el panel y la batería. La metodología fue experimental y cuantitativa. Se caracterizó y modeló el panel, se simuló el sistema en Proteus, se construyó el prototipo y se midió en banco y con el panel en distintos horarios del día. La simulación del Buck-Boost previsto mostró su salida de polaridad invertida, por lo cual se adoptó la topología SEPIC. En simulación, el algoritmo extrajo más del 99,5 % de la potencia máxima del panel en cuatro niveles de irradiancia, el convertidor tuvo una eficiencia cercana al 92 % y la energía diaria entregada a una batería en carga fue 56,5 % mayor que con la conexión directa. En el prototipo, el análisis de pérdidas reveló una resistencia serie excesiva en los primeros inductores, que se reemplazaron. Con la tarjeta definitiva, el algoritmo operó estable sobre el punto de máxima potencia, con monitoreo en tiempo real. En banco, la eficiencia fue de 87,3 % a 0,81 W y de 78,2 % a 13,15 W. A partir de las mediciones realizadas con el panel y de la eficiencia medida del prototipo, se estimó una ganancia diaria de 37,5 % frente a la conexión directa simulada, antes de descontar el consumo propio del controlador Se concluye que el SEPIC facilita la medición directa de la eficiencia del convertidor, que la ventaja del seguimiento aumenta cuando la tensión de la batería se aleja de la de máxima potencia del panel y que el prototipo sirve como plataforma de bajo costo para la formación práctica en energía fotovoltaica. | es_ES |
| dc.description.sponsorship | UTS | es_ES |
| dc.description.tableofcontents | RESUMEN EJECUTIVO 12 INTRODUCCIÓN 14 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 16 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 16 1.2. JUSTIFICACIÓN 17 1.3. OBJETIVOS 18 1.3.1. OBJETIVO GENERAL 18 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 19 1.3.3. AJUSTE DE LA TOPOLOGÍA DEL CONVERTIDOR 19 1.4. ESTADO DEL ARTE 20 2. MARCO REFERENCIAL 22 2.1. MARCO TEÓRICO 22 2.1.1. COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO DEL PANEL FOTOVOLTAICO 22 2.1.2. TRANSFORMACIÓN DE IMPEDANCIA Y FUNCIÓN DEL CONVERTIDOR DC-DC 23 2.1.3. TOPOLOGÍA SEPIC 24 2.1.4. MODO DE CONDUCCIÓN DISCONTINUA 24 2.1.5. ALGORITMO PERTURBA Y OBSERVA 25 2.1.6. MICROCONTROLADOR ESP32 E INSTRUMENTACIÓN 25 2.2. MARCO LEGAL 26 2.3. MARCO AMBIENTAL 26 3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 28 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 28 3.2. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 28 3.3. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN 28 3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN 29 3.5. DISEÑO EXPERIMENTAL 29 3.6. PROCEDIMIENTO 30 3.6.1. FASE 1: DISEÑO ANALÍTICO Y SIMULACIÓN 30 3.6.2. FASE 2: CONSTRUCCIÓN Y DESARROLLO 31 3.6.3. FASE 3: CARACTERIZACIÓN Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL 31 4. DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO 32 4.1. ARQUITECTURA GENERAL DEL SISTEMA 32 4.2. SELECCIÓN DE LA TOPOLOGÍA DEL CONVERTIDOR 33 4.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA ETAPA DE POTENCIA 35 4.3.1. CARACTERIZACIÓN DEL PANEL 35 4.3.2. PARÁMETROS DEL CONVERTIDOR 36 4.4. ETAPA DE EXCITACIÓN DE COMPUERTA 38 4.5. INSTRUMENTACIÓN 40 4.6. MODELO DE SIMULACIÓN 41 4.7. DISEÑO Y FABRICACIÓN DE LA PCB 42 4.8. PROGRAMACIÓN DEL ALGORITMO PERTURBA Y OBSERVA 43 4.9. ALGORITMO P&O MEJORADO 44 4.10. GESTIÓN DE LA CARGA DE LA BATERÍA 46 4.11. SUPERVISIÓN LOCAL Y REMOTA (IOT) 46 4.12. PROTECCIONES POR SOFTWARE 50 4.13. INTEGRACIÓN CON EL MÓDULO INVERSOR DEL BANCO 52 5. RESULTADOS 56 5.1. RESULTADOS DE SIMULACIÓN (OBJETIVO 1) 56 5.1.1. CONVERGENCIA DEL ALGORITMO P&O 56 5.1.2. EL CONVERTIDOR COMO TRANSFORMADOR DE IMPEDANCIA 57 5.1.3. EFICIENCIA Y SENSIBILIDAD A LOS ELEMENTOS PARÁSITOS 58 5.1.4. EFECTO DE LA EXCITACIÓN DE COMPUERTA 60 5.2. PROTOTIPO FÍSICO (OBJETIVO 2) 60 5.2.1. MONTAJE EN PROTOBOARD 60 5.2.2. TARJETA ENSAMBLADA 61 5.2.3. VALIDACIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN 62 5.2.4. OPERACIÓN CON EL PANEL FOTOVOLTAICO 63 5.2.5. EFICIENCIA DEL CONVERTIDOR EN BANCO 65 5.2.6. IDENTIFICACIÓN Y CORRECCIÓN DE LA PÉRDIDA DOMINANTE 67 5.2.7. MODO DE CONDUCCIÓN DEL CONVERTIDOR 69 5.2.8. VERIFICACIÓN DE LAS PROTECCIONES 70 5.3. EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO (OBJETIVO 3) 72 5.3.1. COMPARACIÓN CON LA CONEXIÓN DIRECTA 72 5.3.2. DESCARGA INVERSA DE LA BATERÍA EN CONEXIÓN DIRECTA 75 5.3.3. VALIDACIÓN DEL MONITOREO IOT 75 5.4. ENVOLVENTE DE OPERACIÓN 75 5.5. LIMITACIONES Y AJUSTES RESPECTO A LA PROPUESTA 76 6. CONCLUSIONES 78 7. RECOMENDACIONES 80 | es_ES |
| dc.language.iso | es | es_ES |
| dc.publisher | UTS | es_ES |
| dc.subject | MPPT, convertidor SEPIC, Perturba y Observa, ESP32, monitoreo IoT. | es_ES |
| dc.title | Controlador MPPT con monitoreo IoT para banco fotovoltaico didáctico replicable en zonas rurales | es_ES |
| dc.type | degree work | es_ES |
| dc.rights.holder | UTS | es_ES |
| dc.date.emitido | 2026-10-08 | |
| dc.dependencia | fcni | es_ES |
| dc.proceso.procesouts | investigacion | es_ES |
| dc.type.modalidad | proyecto_de_investigación | es_ES |
| dc.format.formato | es_ES | |
| dc.titulog | Ingeniero Electrónico | es_ES |
| dc.educationlevel | Profesional | es_ES |
| dc.contibutor.evaluator | evaluador | es_ES |
| dc.date.aprobacion | 2026-10-01 | |
| dc.description.programaacademico | Ingeniería Electrónica | es_ES |
| dc.dependencia.region | bucaramanga | es_ES |
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