Fotovoltaico - parte terza

INVERTER

Gli INVERTER fanno parte di una famiglia di dispositivi elettrici chiamati

CONVERTITORI STATICI, ossia un sistema che converte una grandezza elettrica

come la tensione o la frequenza. Più precisamente l’inverter ha lo scopo di

convertire la tensione continua proveniente dal generatore fotovoltaico in una

tensione alternata avente le caratteristiche della rete elettrica alla quale lo

stesso è connesso che può essere di BT o MT a 50hz nel nostro caso. La quasi

totalità degli inverter opera in Bassa Tensione, Monofase (230 Vac) o Trifase

(400Vac) oppure ad alta frequenza, con l’interposizione di un trasformatore

idoneo. Oltre alla conversione della tensione, gli inverter per applicazioni

fotovoltaiche sono dotati di un sistema di inseguimento della massima potenza

(MPPT: Maximum Power Point Tracking). Ossia l’inverter cerca di far lavorare il

pannello alla condizione di P indipendentemente dalle condizioni di

MAX

irraggiamento e temperatura ambiente attraverso una serie di impedenze che

vengono disinnescate o innescate per avere P .

MAX

I primi inverter utilizzavano un circuito a ponte di tiristori (altro non sono che

dei diodi comandati). Oggi i tiristori sono stati sostituiti dai mofset.

mentre i tiristori creano di

fatto un’onda quadra che diviene sinusoidale grazie a filtri, i Mofset creano

un’onda sinusoidale grazie ad un tempo d’impulsi a durata variabile (PWM)

facendo un duty cycle (durata accensione mofset rispetto al tempo del ciclo di

commutazione).

A valle dell’Inverter può essere posizionato un trasformatore operante alla

frequenza di rete (50 Hz), in questo modo la tensione di uscita viene adattata

alla tensione di rete. Questo aumenta però costo, peso e perdite, dunque per

impianti piccoli non viene utilizzato deve essere necessario in questo caso



garantire che la tensione del generatore fotovoltaico sia molto più alta della

tensione di rete. (per convertire in alternata). Nel caso in cui la tensione

prodotta dai pannelli sia troppo bassa per essere gestita dall’inverter uso uno

Step Up DC – DC che mi aumenta la tensione fino a un livello accettabile. Si usa

nel caso di impianti piccoli o basso irraggiamento. Il fenomeno di conversione

da corrente continua in alternata degli inverter è chiamato commutazione.

Per la scelta dell’inverter devo tener conto di:

1. La potenza massima del generatore FV deve essere inferiore alla potenza

massima consentita dall’Inverter, ma quanto più prossima ad essa (per

non lavorare a carico parziale)

2. V (-10gradi)<V massima tensione a vuoto del generatore

La

OC max inverter

FV, che avviene alla minima temperatura, non deve superare la massima

tensione in ingresso tollerata dall’inverter. Altrimenti l’inverter va in

stand-by

3. V (70 gradi)>V La minima tensione MPP del generatore FV,



m min inverter

valutata alla massima temperatura di esercizio, deve essere superiore

alla minima tensione di funzionamento MPPT dell’Inverter. Altrimenti

l’inverter va in stand-by

4. V (-10) < V massima tensione MPP del generatore FV,

La

m max inverter

valutata alla minima temperatura deve essere inferiore alla massima

tensione MPPT dell’Inverter

5. I <I La massima corrente MPP del generatore FV deve essere

m max inverter

inferiore della massima corrente tollerata in ingresso dall’inverter.

TIPOLOGIE PROGETTUALI INVERTER (ossia quanti inverter uso e come

li dispongo)

A seconda della circostanza e dell’utilizzo possiamo avere:

1. un inverter unico per l’intero impianto fotovoltaico (IMPIANTO MONO

INVERTER)

2. un inverter per ogni stringa (IMPIANTO CON INVERTER DI STRINGA)

3. un inverter per più stringhe (IMPIANTO MULTI INVERTER)

4. un inverter per ogni modulo (MODULI AC)

Vediamoli in dettaglio

IMPIANTO MONO INVERTER

L’impianto monoinverter detto anche con inverter centrale presenta un unico

inverter per tutto il campo fotovoltaico. Si può utilizzare questa soluzione se i

moduli sono orientati e inclinati nella stessa maniera e sono dello stesso tipo.

Con l’estensione del campo fotovoltaico aumentano i problemi di

ombreggiamento e da protezione contro le sovracorrenti, specie quando

l’esposizione dei moduli non è costante in tutto il campo l’inverter si troverà



a lavorare male. il modulo che riceve meno radiazione solare è quello

che determina la corrente dell’intera stringa.

Un impianto con inverter centralizzato

può essere a bassa tensione o a tensione medio alta.

La bassa tensione (Vcc≤120[V]) si ottiene connettendo pochi moduli in serie

a formare una stringa (normalmente da 3 a 5 moduli di dimensioni standard).

Uno dei vantaggi di stringhe così corte è dato dalla minimizzazione dell’effetto

di riduzione della potenza complessiva in caso di ombreggiamento parziale di

un modulo. Lo svantaggio principale invece è dovuto alla poca tensione che

causa dispersioni di corrente (perdite di corrente). Per mitigare questo effetto

uso cavi di grosse dimensioni. Inoltre, il limite dei 120 Vcc o 50 Vac non sono

pericolosi.

La medio-alta tensione usa stringhe più lunghe con un maggior numero di

moduli connessi in serie. Questo permette di avere V più alti ma ho problemi in

caso di ombreggiamento parziale di un modulo.

I mono inverter non si utilizzano più perché in caso di guasto tutto il sistema si

arresterebbe. Inoltre, si arrivano a inverter di 800V così da avere poche perdite

di rete. Inoltre, questi inverter hanno un solo ingresso MPPT (punto di massima

potenza): se una stringa/cella o gruppo è ombreggiato, questo influenza

negativamente la produzione dell’intero impianto.

IMPIANTO CON INVERTER DI STRINGA

Ogni stringa che compone l’impianto fotovoltaico è connessa ad un proprio

inverter. Ogni stringa lavora secondo il proprio punto di massima potenza.

Questo limita le perdite per ombreggiamento. In stringhe diverse posso usare

moduli con caratteristiche differenti (sulla stessa stringa no però!). Aumentano

rendimento ed affidabilità ma aumentano anche i costi.

IMPIANTO MULTINVERTER

In un impianto multinverter il campo fotovoltaico è suddiviso in più parti

(sottocampi) ognuno servito da un proprio inverter.

Rispetto al caso precedente, un

numero minore di inverter consente di ridurre i costi di impianto e

manutenzione. Rimane peraltro il vantaggio di ridurre i problemi dovuti a

ombreggiamento, oppure la possibilità di usare moduli con caratteristiche

diverse tra loro (tra i sottocampi però).

MODULI CON INVERTER DEDICATO