Dimensionado del inverso1 - Arturo Lara

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2.4. Dimensionado del inversor
En primer lugar, antes de proceder al dimensionado del inversor, se debe decidir si se utiliza un inversor monofásico o trifásico.
El R.D. 1663/2000 que regida, entre otras, las condiciones técnicas básicas de conexión a la red de baja tensión de las instalaciones solares fotovoltaicas de aplicación a las instalaciones de potencia nominal no superior a 100 kVA y cuya conexión a la red de distribución se efecrúe en baja tensión (tensión no superior a l kV), especifica que «si la potencia nominal de la instalación fotovoltaica a conectar a la red de distribución es superior a 5 kW, la conexión de la instalación fotovoltaica a la red será trifásica. Dicha conexión se podrá realizar mediante uno o más inversores monofásicos de hasta 5 kW, a las diferentes fases, o directamente un inversor trifásico».
En función de esta norma, en las instalaciones de hasta 5 kW de potencia nominal, el inversor es monofásico. En instalaciones de más de 5 kW de potencia nominal la conexión a la red es trifásica y la potencia debe repartirse los más uniformemente posible entre las fases, no debiendo superar la diferencia de potencia de alimentación entre dos fases (asimetría) los 5 kW.
En base a estas condiciones se pueden utilizar diferentes alternativas:
· Dividir el generador fotovoltaico en varios subgeneradores que permitan utilizar inversores monofásicos de hasta 5 kW, conectados a las tres fases de forma equilibrada (figura 5.21).
· Utilizar un inversor multicadena trifásico (figura 5.22). Es una opción económica para potencias nominales de 8 a 12 kW.
· Utilizar un inversor central trifásico (figura 5.23). Hay inversores centrales de 10 kW, aunque lo más frecuente es utilizar esta opción a partir de 30 kW.
· Utilizar varios inversores trifásicos en paralelo (figura 5.24). Esta solución se utiliza en generadores de mucha potencia y consiste en dividir el generador fotovoltaico en secciones para mejorar su fiabilidad. También se emplea para sistemas dotados de seguidores solares, donde cada seguidor dispone de su propio inversor trifásico.
Una vez decidido el tipo de sistema, monofásico o trifásico, se dimensiona el inversor como vimos en el apartado 11 de la unidad 3.
En los inversores para conexión a red los parámetros que se utilizan para realizar el dimensionado son:
Potencia nominal (P¡nv). Debe estar entre el 80% y el 90% de la potencia del generador fotovoltaico (Pq máx)<
[7] Pim = 0,8...0,9.PGmáx
Rango de tensiones de entrada del seguidor MPP del inversor (Uinvnu'n...U¡Ilvm4x). Este rango debe contener los valores máximo y mínimo que puede suministrar el generador fotovoltaico en el punto de máxima potencia especificados para una temperatura de célula de -10 °C y 70 °C respectivamente (UcmppnO’C) V UG mpp( 10 "(?))■ En los dos casos con una irradiancia de 1.000 W/m2.
[8] Uinv mfn £ Ug mpp(70°C)
[9] l/inv máx S tfa mppí-10 ’C)
T Figura 5.21. Inversores monofásicos conectados a la red trifásica.
Generador fotovoltaico
t Figura 5.22. Inversor multicade- na trifásico.
Generador fotovoltaico
1' Figura 5.23. Inversor central trifásico.
t Figura 5.24. Inversores trifásicos en paralelo.
Instalaciones fotovoltaicas (II)
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Tensión máxima (Umáx vacío)- El inversor debe soportar la tensión máxima que puede producir el generador fotovoltaico en circuito abierto con una temperatura de célula de -10 °C y una irradiancia de 1.000 W/m2.
[10] LAnáx vacío — L^O oc(-10 °C)
Intensidad máxima (I¡nv m.¡x). El inversor debe soportar la intensidad de cortocircuito del generador con una temperatura de célula de 70 °C y una irradiancia de 1.000 W/m2.
[11] Env máx — lü sc(70 °C)
EJEMPLO
Un generador fotovoltaico de 15 kW de potencia nominal (figura 5.25)
está constituido por 102 módulos fotovoltaicos Photowatt, tipo
PW1650, organizados en 6 ramas de 17 módulos cada una. Se quiere
utilizar tres inversores monofásicos Sunways, tipo NT6000, con dos ra-
mas del generador conectadas en cada inversor. Comprobar si las ca-
racterísticas del inversor son adecuadas para los parámetros del gene-
rador fotovoltaico.
Solución:
Las características de los módulos se obtienen del apartado Mundo Técnico
de la unidad 1. Para un módulo Photowatt, tipo PW1650, las características
son:
P,1)¡Sx: 165 W, U¡K: 43,2 V; lw: 5,1 A; Umpp: 34,3 V; a: 1,46 mA/°C; p: -158 mV/°C.
Las características de los inversores se obtienen del apartado Mundo Técnico
de la unidad 3. Las características de un inversor Sunways, tipo NT6000, son:
· Potencia nominal: 5.000 W
· Rango de tensión MPP: 350...750 V
· Tensión de vacío máxima: 850 V
· Corriente nominal en la salida de c.a.: 21,7 A
· Corriente máxima en la entrada de c.c.: 18 A
· Potencia máxima del generador: 6.250 W
La potencia nominal de la instalación (15 kW) se reparte entre los tres inver-
sores: 5 kW por inversor.
Potencia del generador fotovoltaico:
Pomáx = Ns ■ Np ■ Pmax = 17 • 6 ■ 165 = 16.830 W
La potencia del generador fotovoltaico que corresponde a cada inversor es:
PGmáxinv = N, • Np - Pmáx = 17-2-165 = 5.610 W
1. Comprobamos que la potencia nominal del inversor (5.000 W) cumple la
condición 0,8...0,9 • ífomáx¡nV:
Pinv = 0,8...0,9 • PGmixinv = 0,8...0,9 - 5.610 = 4.488...5.049 W
caso práctico inicial
Ejemplo de cómo se dimensiona el
inversor en un sistema fotovoltaico
conectado a la red.
Red de distribución
T Figura 5.25. Esquema unifilar del
generador fotovoltaico del ejem-
plo (se omiten los aparatos de ma-
niobra y protección).
82
Unidad 5
	
	2. Comprobamos el rango de tensiones de entrada del seguidor MPP del inversor (350...750 V), la tensión máxima en vacío (850 V) y la intensidad máxima (18 A):
	v cabulario
	a. Calculamos los parámetros del módulo fotovoltaico en el rango de tem
	Español - Inglés
Potencia de pico:
	peraturas -10°...70DC:
- Valor mínimo del rango:
	máximum power, peak power. Potencia nominal del inversor:
	Unpp (70 ’C) = urapp + p • (T - 25) = 34,3 + (-158 • 10*3) • (70 - 25) = 27,19 V
	rated power inverter.
Tensión máxima:
	-Valor máximo del rango:
	máximum voltage. Intensidad máxima:
	Umpp (-10-C) = Umpp + p • (T - 25) = 34,3 + (-158 ■ 10 J) -(-10-25) = 39,83 V
	máximum current.
Rango de tensiones de entrada:
	-Tensión máxima en vacío del módulo fotovoltaico:
	input voltage range.
	Uoc(-io-c) =	+ p - (T - 25) = 43,2 + (-158 • W3) • (-10 - 25) = 48,73 V
· Intensidad máxima del módulo fotovoltaico:
Iíc(70.C} = IK + a-(T- 25) = 5,1 + 1,46- 10“3 ■ (70 - 25) = 5,17 A
b. Parámetros del generador fotovoltaico por cada inversor (2 ramas de 17 módulos):
-Valor mínimo del rango:
Uo mpp <70 ’C) = N, • Umpp = 17-27,19 = 462,23 V
· Valor máximo del rango:
UG mpP (-10’C) = N, • Umpp =17- 39,83 = 677,11 V
· Tensión máxima en vacío del generador fotovoltaico:
UGoc(-io’C) = N, ■	= 17 • 48,73 = 828,41 V
· Intensidad máxima del generador fotovoltaico por cada inversor:
Ig«(70’C) = Np •	= 2.5,17 = 10,34 A
c. Comprobamos que cumple las condiciones de:
· Rango de tensiones de entrada del seguidor MPP del inversor (350...750 V):
Cljnv mfn S Ug mpp (70 ’C) “> 350 < 462,23 V
máx 4 Uq mpp (-10 ’C)	750 £ 677,1 1 V
· Tensión máxima en vacío (850 V):
C-Anáx vacío LJgoc(-io’C) -> 850 > 828,41 V
· Intensidad máxima (18 A):
finv máx I—	sc (70’C)	~18 £10,34 A