Ver 5ª PARTE
Topologías de electrónica de potencia
Las topologías de electrónica de potencia del sistema
fotovoltaico pueden categorizarse sobre la base del número de etapas de proceso
de energía, la localización de los condensadores de desacoplamiento de energía,
utilización de transformadores, y los tipos de comunicaciones de red. Veamos
cuales son las clasificaciones básicas basándonos en las fases de salida del
inversor.
La topología
fundamental de un inversor fotovoltaico es un sistema autoconmutado
monofásico. La salida DC de la disposición fotovoltaica se conecta a través de
un condensador de filtro. El condensador se usa para limitar las corrientes de
armónicos en la disposición. La salida del condensador se conecta al
convertidor de puente y la salida del convertidor se conecta a un inductor,
limitando los armónicos de alta frecuencia inyectados en el sistema AC. Un
voltaje de salida AC sintetizado es producido por un control apropiado de los
conmutadores y consiste en una serie controlada de pulsos positivos y negativos
que corresponden a medio ciclo positivo y negativo de un sinusoide. Para
permitir la operación en o cerca del factor de potencia unidad, los
conmutadores se controlan en respuesta al voltaje de salida de la disposición
fotovoltaica medida para producir el voltaje de salida AC requerido. Se utiliza
un bucle de fase bloqueado para sincronizar el voltaje de salida del inversor
al voltaje de la red. La disposición PV luego se conecta a la red a través de
un transformador de aislamiento eléctrico. Hay varias desventajas de esta
topología, una es que todos los módulos están conectados al mismo dispositivo
MPPT. Esto causa varias pérdidas de potencia durante el sombreado parcial.
Fase simple – Etapa múltiple
Para evitar transformadores de baja frecuencia demasiado
grandes, que son mirados como un componente pobre principalmente debido a su
tamaño relativamente grande y baja eficiencia, se usan sistemas de conversión
(dos etapas) de etapas múltiples en generación fotovoltaica. Las topologías de
dos etapas más comunes consisten en una red DC-AC conectada a un pulso de
fuente de voltaje conectado a la red con inversor de modulación ancha de pulso
(PWM) con algún tipo de convertidor conectado a los paneles fotovoltaicos
DC-DC. En general, el convertidor DC-DC realiza un rastreo del punto de máxima
potencia y, quizás, amplificación de voltaje. El inversor de puente DC-AC
controla la corriente de red por medio de PWM u operación bang-bang. El voltaje DC de entrada es invertido para
producir AC de alta frecuencia a través del primario del transformador de alta
frecuencia. El voltaje del secundario del transformador es rectificado y la
salida DC resultante se conecta con el voltaje de línea a través de un inversor
de tiristores de voltaje conmutado de línea y de frecuencia de línea. Ya que la
corriente de línea se requiere sea sinusoidal y en fase con el voltaje de
línea, la forma de onda del voltaje de línea se mide para establecer la forma
de onda de referencia para la corriente de línea sinusoidal cuya amplitud es
determinada por un controlador rastreador de potencia pico. El inversor puede
ser controlado usando controladores de corriente regulada. Varias topologías
existen para inversores conectados a la red de una etapa y etapa dual.
Tres fases
Para sistemas por encima de 10 kW, los inversores trifásicos
son a menudo usados. Todas las configuraciones descritas para conexiones
monofásicas pueden ser usadas para las tres fases. De nuevo, el aislamiento de
la red puede hacerse usando un transformador de frecuencia de línea o un
transformador de alta frecuencia. En el último caso, se requiere un convertidor
adicional para convertir DC de PV en AC de alta frecuencia.
Bibliografía:
- Advanced Power Electronic Interfaces for Distributed Energy Systems. Part 1: Systems and Topologies. NREL National Renewable Energy Laboratory. Technical Report NREL/TP-581-4672. March 2008
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