UNIVERSIT DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA FACOLT

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA DELL’ AUTOMAZIONE A. A. 2009/2010 Tesi di Laurea SISTEMA DI CONTROLLO PER UN INSEGUITORE SOLARE FOTOVOLTAICO RELATORE Ing. Daniele Carnevale CANDIDATO Mattia Adducchio

Introduzione Università degli Studi di Roma Tor Vergata INTRODUZIONE Ø Realizzato un inseguitore solare a due gradi di libertà Ø Sviluppato la legge di controllo per il corretto posizionamento dell’inseguitore solare Ø Effettuato le misure confrontando l’inseguitore solare con un pannello fotovoltaico fisso 2 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata EFFETTO FOTOVOLTAICO Si basa sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori in grado di convertire l'energia della radiazione solare in energia elettrica. 3 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata MOTORI PASSO-PASSO I motori passo-passo hanno la proprietà di ruotare di un angolo fisso, detto passo. Sono caratterizzati da elevata precisione ed affidabilità. Per ottenere il movimento dobbiamo alternare dall’esterno il passaggio della corrente nei suoi avvolgimenti, in modo tale da permettere la rotazione del magnete che viene attirato da un passo all’altro con l’attivazione delle elettrocalamite opportunatamente disposte. 4 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata DRIVER MOTORE PASSO-PASSO Il motore passo-passo utilizzato è il NEMA-17: Coppia: 4800 g-cm Corrente massima assorbita: 2. 4 A Passo: 0. 9° Resistenza: 1 Ω 5 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata DRIVER MOTORE PASSO-PASSO Per il pilotaggio del motore è stato utilizzato il ponte H SN 754410: Corrente massima: 1 A; Spegnimento termico; Minimizza la dissipazione di potenza; Range del voltaggio di alimentazione da 4. 5 V a 36 V. 6 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata DRIVER MOTORE PASSO-PASSO HEX INVERTER 7 PONTE H Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata CIRCUITO DI MISURA Caratteristiche tecniche del pannello fotovoltaico utilizzato: Materiale: Silicio Monocristallino Tensione: 6. 25 V Corrente: 40 m. A Potenza massima : 250 m. W 8 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata CIRCUITO DI MISURA Misura della tensione: corrente: POTENZA=TENSIONE • CORRENTE 9 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata CIRCUITO DI MISURA Schema di amplificazione usato per la misura della corrente: Rapporto di amplificazione: 1: 101 Attenzione al rapporto segnale-rumore!! I=V 1/101 FILTRO RC PARALLELO 10 Mattia Adducchio

Realizzazione ARDUINO Università degli Studi di Roma Tor Vergata SCHEDA PONTE H HEX INVERTER AMPLIFICATORE 11 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata LA STRUTTURA Pannello fotovoltaico adagiato sopra un lastra di compensato e fissato tramite Pattafix. Struttura ad L che permette di posizionare il pannello fotovoltaico sopra il motore di base. Blocco di compensato e quattro staffe angolari per fissaggio del motore di base. 12 Mattia Adducchio

Realizzazione Università degli Studi di Roma Tor Vergata CIRCUITO DI MISURA SOLUZIONE: CAUSA: PROBLEMA: Questo iproblema è dovuto al disturbosinella Durante test effettuati in laboratorio è notato Per ovviare a questo problema si è mediato la misura dalla frequenza di rete. Infatti come causato la potenza generata dal pannello solare misura in 40 campioni, con un tempo di anchedelle se impercettibile ai nostri occhi la il avesse piccole variazioni anche quando campionamento di 1 ms. lampadina variaera d’intensità. pannello fermo. 13 Mattia Adducchio

Software Università degli Studi di Roma Tor Vergata SOFTWARE EXTREMUM SEEKING: IL PROBLEMA: • Processo dinamico Motore • g() funzione da massimizzare • u: segnale di controllo θ Ma poiché la dinamica dei motori passo-passo è approssimabile ad un piccolo ritardo -> algoritmo line-search. g() u OBIETTIVO: • Disegnare un controllore per trovare dinamicamente un u*: g(y*)=max{g(y)} (localmente). Controllore • Il sistema a ciclo chiuso sia stabile asintoticamente 14 Mattia Adducchio

Software Università degli Studi di Roma Tor Vergata SOFTWARE IDEA DI FONDO: t = 013 2 Tempo Potenza Confronto [s] [m. W] t=0 10 - t=1 8 < t=2 10 > t=3 12 > 15 Mattia Adducchio

Software Università degli Studi di Roma Tor Vergata SOFTWARE CARATTERISTICHE DELLA LEGGE DI CONTROLLO SVILUPPATA: ü QUANTIZZAZIONE DELLE VARIAZIONI ANGOLARI IN FUNZIONE DELLE VARIAZIONI DI POTENZA ü QUANDO LA POTENZA DIMINUISCE INVERTE LA DIREZIONE E DIMEZZA IL PASSO ü NUMERO DI OSCILLAZIONI FISSATO ü RIATTIVAZIONE DELLA RICERCA QUANDO SI REGISTRA UNA VARIAZIONE DI POTENZA MAGGIORE DI 0. 4 m. W. 16 Mattia Adducchio

Software Università degli Studi di Roma Tor Vergata SOFTWARE Algoritmo ha proprietà locali: 17 Mattia Adducchio

Misure Università degli Studi di Roma Tor Vergata MISURE ALGORITMO PER IL CALCOLO DELLA TRAIETTORIA SOLARE: “Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications” sviluppato dal Laboratorio Nazionale per l’Energia Rinnovabile di Chicago. CARATTERISTICHE TECNICHE: ü Elevata precisione: errore di ± 0. 0003°; ü Validità dall’anno -2000 fino al 6000; INPUT: • TT: Terrestrial Time • UT: Universal Time • Pressione dell’atmosfera • Temperatura • Longitudine e Latitudine 18 OUTPUT: • Azimuth • Zenith Mattia Adducchio

Misure Università degli Studi di Roma Tor Vergata MISURE UTILIZZO DI UN ROBOT ANTROPOMORFO PER SIMULARE LA TRAIETTORIA DEL SOLE DURANTE UNA GIORNATA ESTIVA 19 Mattia Adducchio

Misure Università degli Studi di Roma Tor Vergata MISURE Se invece si oscura la superficie, il pannello fotovoltaico si posizione frontalmente alla lampadina. Quando la lampadina è molto vicino alla superficie, il pannello si orienta in modo tale da catturare anche questo riflesso 20 Mattia Adducchio

Misure Università degli Studi di Roma Tor Vergata CONFRONTO vs 21 Mattia Adducchio

Misure Università degli Studi di Roma Tor Vergata MISURE PANNELLO FERMO PANNELLO IN MOVIMENTO P o t e n z a [m. W] campioni 22 Mattia Adducchio

Video Università degli Studi di Roma Tor Vergata VIDEO 23 Mattia Adducchio

Video Università degli Studi di Roma Tor Vergata GRAZIE A TUTTI PER LA CORTESE ATTENZIONE 24 Mattia Adducchio