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 relativi

Max assoluto

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 INTERFACCIAPROTEZIONE 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