Inversores de conexión a red

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Características generales      

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El inversor TAURO PRM es un equipo diseñado para inyectar en la red eléctrica la energía producida por un generador fotovoltáico.

Estos inversores trabajan con una tensión de entrada de entre 100 y 170 voltios de continua y generan una tensión de alterna de la misma amplitud y frecuencia que la tensión de la red eléctrica monofásica a la que se conectan.

 

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Instalación de los inversores

Funcionamiento  

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   L
os inversores convierten la energía eléctrica de corriente continua producida en los paneles solares fotovoltáicos en corriente alterna monofásica y la inyectan a cada una de las fases de la red de suministro eléctrico. La etapa de potencia presenta una configuración en puente monofásico, utilizando como semiconductores de potencia transistores MOSFET.

   El inversor de conexión a red TAURO PRM dispone de un sistema de control que le permite un funcionamiento completamente automatizado.

   La tensión generada por el inversor es senoidal y se obtiene mediante la técnica de modulación de ancho de pulsos. Un microcontrolador determina el tipo de onda que se genera a partir de una tabla de valores disponibles en la memoria auxiliar del sistema.
De esta forma se hace trabajar a los transistores MOSFET de potencia a una frecuencia de conmutación de 20kHz, con lo que se consigue una forma de onda senoidal de muy baja distorsión, menor del 1% y con un contenido de armónicos bajo.

Puesto que la salida de los inversores está conectada a la red eléctrica, el sincronismo con esta es un aspecto fundamental en el funcionamiento del inversor. El control principal lo trata de forma prioritaria, realizando un seguimiento muy sensible a cualquier cambio en la red. Ello permite introducir las correcciones necesarias cada 10 milisegundos. El control de la red se realiza mediante un circuito analógico, que permite ajustes del sistema, mediciones de tensión, corriente y factor de potencia.

Al arrancar los inversores, hay que esperar  un tiempo hasta que empiezan a funcionar porque tienen que sincronizarse con la red. Es necesario que estén conectados a la red para poder arrancar.

Para conseguir el mejor rendimiento de la instalación, el sistema de control de los inversores trabaja detectando continuamente el punto de máxima potencia (MPPT) de la característica tensión-corriente de los paneles fotovoltáicos. La situación de dicho punto de máxima potencia es variable, dependiendo de diversos factores ambientales, como variaciones en la radiación solar recibida o por variaciones de la temperatura de los paneles. La sensibilidad del circuito detector del punto de máxima potencia es de 30W y el tiempo de respuesta en la búsqueda del nuevo punto oscila entre 2 y 10 segundos.

A partir de los parámetros de la red eléctrica, de la situación del sincronismo, y el seguimiento del punto de máxima potencia, el sistema de control principal del inversor comunica al generador de forma de onda senoidal S.P.W.M. las acciones a realizar en cada momento.

Durante los períodos nocturnos el inversor permanece parado vigilando los valores de tensión del bus DC del generador fotovoltáico. Al amanecer, la tensión del generador fotovoltáico aumenta, lo que pone en funcionamiento el inversor que comienza a inyectar corriente en la red si la potencia disponible en paneles supera un valor umbral o mínimo. A continuación se describe el funcionamiento del equipo frente a situaciones particulares.

1. Fallo en la red eléctrica

   En el caso de que se interrumpa el suministro en la red eléctrica, el inversor se encuentra en situación de circuito abierto, en este caso el inversor se desconecta por completo y espera que se restablezca la tensión en la red para iniciar de nuevo su funcionamiento.

2. Tensión fuera de rango

   Si la tensión de red se encuentra fuera del rango de trabajo aceptable, tanto si es superior como si es inferior, el inversor interrumpe su funcionamiento hasta que dicha tensión vuelva a encontrarse dentro del rango admisible. A partir de 250 Vca el equipo reduce la potencia a fin de no incrementar más esta tensión. Si a pesar de esta reducción la tensión sobrepasa 255 Vca, se parará.

3. Frecuencia fuera de limites

   Si la frecuencia de la red está fuera de los limites de trabajo el inversor se para inmediatamente pues esto indicaría que la red es inestable o está en modo isla.

4. Temperatura elevada

   El inversor dispone de un sistema de refrigeración por convección. Está calculado para un rango de temperaturas similar al que puede haber en el interior de una vivienda.
  En el caso de que la temperatura ambiente se incremente excesivamente o accidentalmente se tapen los canales de ventilación, el equipo seguirá funcionando pero reducirá la potencia de trabajo a fin de no sobrepasar internamente los 75ºC. Esta situación se indica con el led de temperatura intermitente.
  Si internamente se llega a 80ºC, se parará y el intermitente se quedará fijo iluminado.

5. Tensión del generador fotovoltáico baja

   En este caso, el inversor no puede funcionar. Es la situación en la que se encuentra durante la noche, en días muy nublados o si se desconecta el generador solar.
  El led de paneles estará fijo apagado.

6. Intensidad de generador fotovoltáico insuficiente

   Los generadores fotovoltáicos alcanzan el nivel de tensión de trabajo a partir de un valor de radiación solar muy bajo (de 2 a 8mW/cm²). Cuando el inversor detecta que se dispone de tensión suficiente para iniciar el funcionamiento, el sistema se pone en marcha solicitando potencia del generador fotovoltáico. Si el generador no dispone de suficiente potencia debido a que la radiación solar es muy baja, el valor de intensidad mínima de funcionamiento no se verifica, lo que genera una orden de parada del equipo. Y posteriormente se inicia un nuevo intento de conexión. El  intervalo entre intentos es aproximadamente de 3 minutos

 

Características técnicas de los inversores  

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Características Eléctricas

Inversor: modelo Tauro 3000 / 8 fabricado por ATERSA (España).
Sistema de aislamiento red / panel: Transformador toroidal norma UNE 60742

Potencia Nominal (VA) 3000
Potencia pico de paneles: 4 KVA
Potencia mínima de conexión: 110 W
Consumo en vacío: 4 W a 230 V AC
Rango de tensión de entrada
(Panel en vacío a 25 ºC)
Máx. 170 Vdc, Mín. 100 Vdc
Rango de potencia pico instalada: 1500 / 3000 W
Rango de temperatura de trabajo: - 5 / + 40 ºC
Rango de tensión de red admisible: 205 / 255 Vac
Frecuencia de trabajo: 49.8 / 50.2 Hz
Distorsión de la intensidad a 1500 VA con THD de red< 2% < 3.5 %
Relé de potencia de estado sólido Conexión en paso por 0
Sistema de aislamiento Red / Panel Transformador toroidal (UNE 60742)
Humedad relativa máxima: 90% sin condensación
Rendimiento al 60% de Pn: 93%
Sistema de refrigeración: Convección natural y ventilación forzada
Sensibilidad en PMP: 40 W
Tiempo de respuesta búsqueda PMP: 3 segundos / 3 minutos
Tiempo entre arranques: 2 minutos (aproximadamente)
Forma de onda : Senoidal sincronizada
Protección de entrada y salida: Con varistores
Cos j : Mejor del 0.98
Conexiones de los Inversores

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Cada inversor está conectado a una combinación de las líneas de DC provenientes de los paneles solares (ver Conexión de los paneles). Las características nominales de la entrada de continua en los inversores son:
      - Tensión: 136V
      - Corriente: 17.6A

Los inversores tienen 3 ó 2 entradas de corriente continua (una entrada para el  negativo de continua, otra para el positivo y además una toma de puesta a tierra) y una salida de corriente alterna con dos cables: uno para el Neutro y otro para la Fase.

 

Las líneas de salida de alterna de los seis inversores se conectan tal y como se indica en la siguiente figura:


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Dentro de la  caja de los seccionadores se ha dispuesto un transformador de corriente cuya relación de transformación es de 20/5. El primario del transformador viene de los inversores y el secundario va al sistema de medida Yokogawa en el que se medirá de intensidad alterna sobre un fondo de escala máximo de 5 A..

 

Los inversores disponen de una salida de comunicación por fibra óptica, por la que el microcontrolador que gestiona el inversor puede transmitir un fichero con datos relativos a su funcionamiento. Esta línea va a un ordenador en el que se pueden monitorizar los parámetros de cada inversor de manera instantánea.

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Central Solar, GEP, Universidad Politecnica Valencia © 2000