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 - in assenza di carico non deve consumare 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