CAPITULO 4: LA UPS SOLAR Y SISTEMAS PARECIDOS EN EL MERCADO

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1 CAPÍTULO 4 46

2 CAPITULO 4: LA UPS SOLAR Y SISTEMAS PARECIDOS EN EL MERCADO 4.1 Introducción Este es el capítulo donde se presenta el proyecto, es decir, la UPS Solar que se ha diseñado junto con su explicación. Y después lo compararemos con otros sistemas que podrían llamarse también UPS solares. 4.2 UPS Solar Ya se ha explicado lo que es una UPS en el anterior capítulo, mientras que en el segundo capítulo se hizo la introducción a la energía solar y como se puede obtener. Ahora con dichos conocimientos se diseñó una UPS Solar y la figura 4.1 nos muestra el diagrama del diseño. El diagrama muestra cada parte de la UPS solar, comenzando con las dos fuentes de alimentación que tiene. Siendo estas como primario las celdas solares y como segundario el tomacorriente. Seguido de inmediato las celdas por un sistema de acondicionamiento que controlan el primer par de interruptores. Mientras tanto, el voltaje que da el tomacorriente es pasado por un rectificador que no solo la convierte en corriente continua, si no que también baja el voltaje hasta 15V, para después llegar hasta donde están el primer par de interruptores. En ellos es donde se elije cual de las dos fuentes es la que alimentará todo el sistema así como la carga final. El convertidor CC-CC se encarga de convertir todo el voltaje ya sea, de ambas celdas o del tomacorriente, en un voltaje continuo de 12 V aproximadamente. Este proceso es controlado por el primer microprocesador, en la figura 4.1 se le encuentra como Control A. El microprocesador se encarga de controlar tanto al convertidor reductor así como el voltaje que llega a este, debido a que el voltaje de las celdas puede variar dependiendo de la cantidad de luz solar que reciban las celdas, y el segundo par de interruptores. 47

3 48

4 Luego del convertidor reductor, viene el segundo par de interruptores electrónicos que se encargan de abrir y cerrar según les indique el primer microprocesador. Esto con el fin de que los 12V que salen en ese punto hacia el resto del sistema sean dados ya sea por las fuentes o en caso necesario por la batería. Siendo ya ahora 12V los que salen del segundo par de interruptores, es el voltaje perfecto para que el convertidor elevador CC- CC que implementamos nos de al final un voltaje de aproximadamente 169V pico. Por otro lado, el cargador de la batería se encarga de tomar el voltaje que necesita antes que el voltaje de las fuentes llegue hasta el convertidor reductor. Es decir, 15V aproximadamente, de cualquiera de las fuentes. El cargador de batería, se encarga de alimentar a la batería para que esta se encuentre siempre cargada, pero presenta un auto desconección del cargador a la batería, evitando de esta forma el desgaste de la batería por causa de que esté en constante carga. Finalmente llegamos a la última etapa, donde se realiza la parte más pesada de todo el proceso, la conversión CC-CC y CC-CA. Los 12V que salen del segundo par de interruptores pasan primero al convertidor elevador; pero por las especificaciones y requerimientos del sistema se decidió usar dos convertidores elevadores en cascada en lugar de solo un convertidor elevador. Ahora tenemos 169V aproximadamente a la salida del convertidor elevador que pasan al convertidor CC-CA y se encarga de pasar el voltaje de directa a alterna. Y para terminar, el voltaje ahora de 120V en alterna pasa por un filtro RCL que se encarga de hacer más senoidal el voltaje en alterna que sale del inversor. Con este último proceso obtenemos el voltaje que deseamos para poder alimentar nuestro equipo, en nuestro caso a una Impresora EPSON STYLUSC67 que se alimenta de 100 a 220V aproximadamente y 0.2 A. Explicándolo de nuevo de forma muy general, el diseño esta hecho para que capte tanto energía de las celdas como del tomacorriente normal. De la celda solar se toma el voltaje que entrega esta y lo convierte a 12V. Y del tomacorriente, se rectifica y regula su voltaje para dejarlo también en 12V. Ambos voltajes pasan por el primer conjunto de interruptores que dejarán pasar primordialmente a la energía que proviene de la celda, y 49

5 cuando esta falle se cambiará de inmediato a la energía proporcionada por el tomacorriente. A partir de ahí esos 12V van al segundo conjunto de interruptores electrónicos. El cargador toma corriente de ambas fuentes y se encarga de abastecer de suficiente energía a la batería. Mientras el segundo conjunto de interruptores hace lo mismo que el primero pero ahora es con el voltaje de las fuentes o con el de la batería y en esta parte es donde se realiza el regulado y control del voltaje de tal forma que no tenga variaciones ni altas ni bajas. Al igual puede suceder que fallen ambas fuentes y en ese caso se usará la carga de la batería hasta que esta se termine o que alguna de las fuentes de energía se restablezca. Finalmente los 12V son elevados en 120V y luego convertidos a corriente alterna que se le suministra a la impresora para que esta trabaje, con lo cual se cumple con el objetivo del proyecto. 4.3 Comparación con otros sistemas Al investigar y buscar información para la realización de este proyecto, se encontraron algunos otros proyectos y UPS muy parecidos al diseño propuesto en esta tesis. Tal es el caso como sistemas de energía solar para casas y viviendas que cuentan con los mismos principios, pero es clara la marcada diferencia con ellos debido a que son sistemas que manejan varios equipos y aparatos a la vez, lo cual los convierte en sistemas que trabajan de 400W en adelante [16,17]. Por otro lado también se encontraron sistemas de energía solar semiportátiles que cuentan solo con la celda y un solo equipo con un recargador de batería y un inversor. Y esta claro que tanto el diseño, el tamaño, la funcionalidad y la capacidad que tiene, son diferentes. Y finalmente, se encontró un sistema que es la misma idea y propósito pero con un diseño diferente. De todos los sistemas encontrados este es el más parecido, ya que la idea es la misma pero por el diseño y las capacidades son diferentes. Este sistema es conocido como Generador de Energía portátil de SunWize Technologies, Inc. Las características de este generador y los demás sistemas se encuentran en las páginas anexadas al apéndice B. [16,17] 50

6 Resumiendo todo, a pesar de ser sistemas parecidos son diferentes uno del otro en sus diseños, ya que fueron hechos de formas diferentes haciendo algunos más económicos, otros con mayor capacidad y otros más prácticos. 51

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