corso di specializzazione per tecnico fotovoltaico inverter
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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