En este post vamos a describir y explicar con más detalle qué es un inversor fotovoltaico, cuáles son sus principales funciones y aplicaciones en un sistema solar fotovoltaico.
Funcionamiento de un inversor de corriente para paneles solares
Inversores de tipo estático
Los inversores solares estáticos se destinan principalmente para realizar la conmutación, trabajando en conjunto con otros dispositivos semiconductores de potencia. Su modo de trabajo puede ser de dos maneras:
- El modo corte, en OFF
- Y el modo de saturación en ON
Para este tipo de conversión, y por este motivo, la señal de alterna que se obtiene es cuadrada.
Tras ello, es necesario saber que dicha señal de tipo cuadrado puede transformarse en sinusoidal a través de filtros de potencia. Este proceso es conocido como proceso de filtrado en el que los armónicos más semejantes al básico, necesita de condensadores con gran volumen y bobinas que reduzcan el rendimiento de todo el sistema, así como la conexión y desconexión de los mismos dispositivos.
Cuando se diseñan los inversores fotovoltaicos y se encuentran en su fase de fabricación es fundamental tener en cuenta diversos aspectos tales como: las señales de salida, en las que los armónicos que se obtengan sean de pequeño valor. ¿Cómo es posible conseguirlo? Será necesario elevar la frecuencia del conmutado en los semiconductores e ir filtrando de manera correcta las señales que se vayan generando.
Todo inversor solar fotovoltaico debe cumplir la función de regular el valor de la tensión de salida. Ello, se consigue de tres maneras diferentes:
Parámetros fundamentales de un inversor fotovoltaico:
Para la adquisición de un inversor solar fotovoltaico es necesario tener en cuenta los siguientes parámetros:
-Tensión nominal: es aquella que se utiliza en los terminales de entrada del inversor solar fotovoltaico.
- Potencia nominal: es la potencia total capaz de suministrar el inversor de manera continua.
- Capacidad de sobrecarga: hace referencia a la capacidad del inversor solar para ofrecer una potencia mayor a la nominal y también al tiempo que esta situación se puede mantener.
- Forma de onda: se puede encontrar en los terminales de salida del inversor solar una señal alterna que se caracteriza mayoritariamente por una forma de onda, así como por unos valores de tensión eficaz y unos valores de frecuencia.
- Eficiencia o rendimiento: es el valor que denota la relación entre las potencias presentes a la salida y a la entrada del inversor solar y se expresa en tanto por ciento. Este valor está en función de las condiciones de carga del inversor solar, según la potencia total de todos los dispositivos que tengamos conectados en consumo y que estén siendo alimentados por el inversor, teniendo en cuenta su potencia nominal.
Tipos de inversores fotovoltaicos:
Es necesario tener en cuenta dos criterios básicos para diferenciar los tipos de inversores solares fotovoltaicos:
- La aplicación para la que estén destinados
- La forma de su onda
Con carácter general también se pueden diferenciar en dos grupos:
- Los inversores de aislada para sistemas con baterías con tensiones de 12V, 24V o 48V.
Los inversores solares de interconexión son aquellos que son conectados a la red eléctrica externa, bien sea para el autoconsumo propio o para la venta de energía. Estos tipos de inversor solar son conocidos como inversores solares de interconexión a red y es necesario que cumplan una serie de requisitos técnicos y características.
Clasificación según su forma de onda:
- De onda cuadrada. Este tipo de onda la tienen los inversor solar con un precio más económico y de baja potencia, destinados exclusivamente a la alimentación de dispositivos tales como iluminación.
- De onda cuadrada modulada. Esta onda la tienen modelos también de baja potencia, pero con consumos más elevados que los anteriores, como, por ejemplo, pequeños motores, equipos electrónicos y alumbrado.
- De onda senoidal pura. Los inversores solares que tienen este tipo de onda en su salida son los más demandados en el sector fotovoltaico, ya que la onda senoidal pura se asimila casi al 100% a la red eléctrica general y permite la alimentación de cualquier tipo de dispositivo de consumo así como la conexión a la red.
De onda senoidal modificada, también conocida como trapezoidal. Es una onda con un carácter intermedio entre las dos últimas, la cual, amplia el espectro de los dispositivos de consumo y de su potencia, el cual, si está limitado en el de onda cuadrada modulada.
Rendimiento de un inversor fotovoltaico:
A la hora de comprar un inversor fotovoltaico hay que tener en cuenta las pérdidas que puedan producirse y que afectan a la eficiencia del dispositivo. Hablamos de pérdidas por conmutación así como por las producidas por elementos pasivos como condensadores, filtros o transformadores.
La terminación de eficiencia de la conversión de todo el sistema abarca los filtros de entrada, los filtros de salida, los dispositivos de conmutación y los transformadores, todo ello, es más adecuado que tener solo en cuenta la eficiencia del inversor solar.
La eficiencia de los inversores solares es carga plena, entre el 90 y el 94%. estos datos se ofrecen teniendo en cuenta sistemas a 400V de baja tensión y también otros modelos de mayor gama como los productos de Growatt o de Fronius.
A grandes rasgos, la eficiencia de los inversores fotovoltaicos es más elevada en los modelos con mínimas pérdidas y este término crecerá si la tensión continua de entrada de los módulos solares aumenta.
Conexionado a la red eléctrica
Para saber cómo fluctúa el flujo de energía eléctrica hay que visualizar el sentido de las cargas en el momento en el que se produce un corte de suministro de la red; el inversor solar se detiene y no inyecta a la red eléctrica.
Para la conexión a la red eléctrica es necesario tener en cuenta una serie de requerimientos básicos.
- El sistema solar es un componente de la red eléctrica.
- El inversor solar tiene que cumplir las especificaciones de la red eléctrica.
- Es fundamental la seguridad de los operadores.
- Las protecciones son fundamentales, ya que los sistemas fotovoltaicos no deben entregar energía sin antes contar con ellas.
- En caso de darse un fallo, el inversor solar debe desconectarse automáticamente.
- Además, es necesario que se instale un punto accesible de desconexión, para que, en caso de ser necesario, cualquier persona pueda acceder a ellos.
- Los inversores solares fotovoltaicos tienen que trabajar con factor de potencia igual a la unidad.
- Hay que realizar un aislamiento electrice entre la instalación de la red eléctrica y la solar.
- El inversor solar tiene que desconectarse automáticamente si la salida del mismo sobrepasa las condiciones sobre/subtensión, sobre/subfrecuencia.
- Se debe ofrecer la posibilidad de un reinicio tras 3 minutos, cuando el sistema de control y el de la protección a la red esté en correcto funcionamiento.
