inverter

Corso di specializzazione per
Tecnico Fotovoltaico
INVERTER
INVERTER
• Un inverter è un apparato elettronico in grado di
convertire corrente continua in corrente alternata
eventualmente a tensione diversa, oppure una
corrente alternata in un'altra di differente
frequenza.
INVERTER
• Deve essere idoneo a supportare il trasferimento della
corrente prodotta dal generatore fotovoltaico alla rete di
distribuzione, rispettando sia i requisiti tecnico normativi,
sia quelli di sicurezza.
• Gli inverter per applicazioni fotovoltaiche possono
essere suddivisi in due tipi:
- per impianti isolati (o stand alone)
- per impianti connessi alla rete elettrica (grid-connected)
INVERTER
•
Devono garantire continuità e affidabilità, tollerando transitori e
sovraccarichi (es. per l’avviamento di motori elettrici) e fornendo
potenza reattiva ai carichi non rifasati
•
Il contenuto di armoniche deve essere sufficientemente basso,
per
consentire
il
funzionamento
delle
apparecchiature
elettroniche sensibili
•
Non sono realizzati in modo speciale per le applicazioni
fotovoltaiche; le potenze nominali partono da qualche centinaio
di watt, per arrivare a diversi chilowatt
TECNOLOGIA
• La conversione può avvenire con diverse modalità
tramite sistemi e circuiti differenti
• Consideriamo il seguente circuito che realizza la
funzione di conversione:
TECNOLOGIA
• L’onda quadra presenta infinite armoniche che
vengono filtrate dalla coppia LC in modo da
ottenere una sinusoide il più pura possibile
TECNOLOGIA
• Si può ottenere la sinusoide voluta mediante un altri
circuiti che lavorano a frequenza molto più elevata di
quella di rete (50Hz) e sfruttano il cosiddetto PWM
• Commutando alla frequenza di rete, il contenuto di
armoniche è piuttosto elevato anche a valle della
sezione di filtraggio, mentre con la tecnica PWM si
ottengono risultati migliori
TECNOLOGIA
• La modulazione pwm è usata in svariate applicazioni
TECNOLOGIA
TECNOLOGIA
• La tipologia LCL pur necessitando di un maggior numero
di componenti è attualmente la più utilizzata per medie
potenze, permettendo di ottenere un elevato potere
filtrante con modesti valori dei componenti.
TECNOLOGIA
• I dispositivi utilizzati per implementare le
funzioni degli interruttori sono transistor
Mosfet o IGBT
• Nelle applicazioni di alta potenza
mantengono una posizione importante i
tiristori
INVERTER STAND ALONE
• Questa categoria di inverter può essere
schematizzata come in figura:
Nota: è necessario inizialmente innalzare la tensione continua proveniente dal pannello
INVERTER STAND ALONE
• L’energia FV in eccesso ai fabbisogni è
accumulata in un banco di batterie disponibile
per le utenze durante la notte o quando le
condizioni ambientali sono sfavorevoli
INVERTER STAND ALONE
• Le caratteristiche principali e i requisiti che deve
possedere un inverter sono:
- basso contenuto di armoniche
- stabilità della sua uscita
- immunità ai disturbi di rete
- non deve risentire delle variazioni di carico
- in assenza di carico non deve consumare
INVERTER GRID CONNECTED
• Immettono l’energia proveniente dal
campo fotovoltaico nella rete elettrica
• L’energia immessa deve rispettare i
parametri e le specifiche del fornitore di
energia
• Sono dotati di sistemi per ottimizzare la
potenza prodotta, come l’MPPT (Maximum
Power Point Tracker)
INVERTER GRID CONNECTED
Nota: Il blocco filtro lato c.c. non è necessario negli inverter stand alone
INVERTER GRID CONNECTED
MPPT
• L’MPPT è un circuito elettronico che consente di
mantenere il punto di lavoro del pannello in
quello in cui si ha la massima potenza.
• Deve avere le caratteristiche mutuamente
esclusive di velocità e precisione
• È un convertitore DC-DC molto preciso che
funziona come carico ottimale per il PV, e
converte la potenza ottenuta in tensione o
corrente adeguata al carico da pilotare
MPPT
MPPT
Max assoluto
Max relativi
INVERTER A COMMUTAZIONE
• Questo tipo di inverter la frequenza della
sinusoide generata è agganciata a quella
di rete.
• In caso di black out danno problemi dalla
parte della corrente continua.
• Non presentano tale inconveniente gli
inverter autocommutati, che generano la
frequenza di 50Hz internamente.
SEPARAZIONE GALVANICA
• I solar inverter devono avere una sparazione galvanica
tra la parte in CC e la parte in AC
• La separazione evita l’immissione in rete di corrente
continua non desiderata
• Per impianti <20 kW la protezione deve intervenire per
superamenti dello 0,5% del valore efficace della
componente fondamentale complessiva dei convertitori
come indicato nella guida CEI 82-25
• La scelta o la imposizione nell’utilizzo di un trasformatore
negli inverter comporta dei pro e dei contro
PROTEZIONE DI INTERFACCIA
• In caso di interruzione del servizio di rete, gli
impianti fotovoltaici devono staccarsi
automaticamente
• Analogamente in presenza di variazioni di
tensione, frequenza o improvvisi picchi di
corrente
• Per impianti <5kWp la funzione può essere
integrata. Per impianti con potenza superiore
tale funzione deve essere implementata
esternamente
REQUISITI EMC
• Per soddisfare i requisiti normativi per
quanto riguarda l’EMC (electromagnetic
compatibiltiy) gli inverter come molti altri
dispositivi elettronici adottano un filtro
apposito.
• In generale comunque è bene installare gli
inverter lontano da apparecchiature
sensibili ai disturbi quali TV, centraline
allarme, sistemi di telecontrollo , etc
EFFICIENZA E COMPORTAMENTO
• È importante conoscere il comportamento e l’efficienza
dell’inverter in modo tale da stimare correttamente
l’energia che verrà prodotta da un impianto