Un microinversor trifásico es un tipo de microinversor solar diseñado específicamente para suministrar energía eléctrica trifásica . En los diseños de microinversores convencionales que funcionan con potencia monofásica, la energía del panel debe almacenarse durante el período en el que la tensión pasa por cero, lo que hace dos veces por ciclo (a 50 o 60 Hz ). En un sistema trifásico, durante todo el ciclo, uno de los tres cables tiene un voltaje positivo (o negativo), por lo que la necesidad de almacenamiento se puede reducir en gran medida transfiriendo la salida del panel a diferentes cables durante cada ciclo. La reducción en el almacenamiento de energía reduce significativamente el precio y la complejidad del hardware del convertidor, además de aumentar potencialmente su vida útil esperada.
Concepto
Fondo
La energía de corriente alterna convencional es un patrón de voltaje sinusoidal que se repite durante un período definido. Eso significa que durante un solo ciclo, el voltaje pasa por cero dos veces. En los sistemas europeos, el voltaje en el enchufe tiene un máximo de 230 V y ciclos 50 veces por segundo, lo que significa que hay 100 veces por segundo donde el voltaje es cero, mientras que los sistemas derivados de América del Norte son 120 V 60 Hz, o 120 voltajes cero. un segundo.
Los inversores económicos pueden convertir la energía de CC en CA simplemente encendiendo y apagando el lado de CC de la energía 120 veces por segundo, invirtiendo el voltaje cada dos ciclos. El resultado es una onda cuadrada que está lo suficientemente cerca de la alimentación de CA para muchos dispositivos. Sin embargo, este tipo de solución no es útil en el caso de la energía solar, donde el objetivo es convertir tanta energía de la energía solar en CA como sea posible. Si uno usa estos tipos de inversores económicos, toda la energía generada durante el tiempo que el lado de CC está apagado simplemente se pierde, y esto representa una cantidad significativa de cada ciclo.
Para abordar esto, los inversores solares utilizan alguna forma de almacenamiento de energía para amortiguar la energía del panel durante esos períodos de cruce por cero. Cuando el voltaje de la CA supera el voltaje en el almacenamiento, se vierte en la salida junto con cualquier energía que esté desarrollando el panel en ese instante. De esta manera, la energía producida por el panel a lo largo de todo el ciclo se envía finalmente a la salida.
El problema con este enfoque es que la cantidad de almacenamiento de energía necesaria cuando se conecta a un panel solar moderno típico solo puede proporcionarse económicamente mediante el uso de condensadores electrolíticos . Estos son relativamente económicos pero tienen modos de degradación bien conocidos que significan que tienen una expectativa de vida útil del orden de una década. Esto ha llevado a un gran debate en la industria sobre si los microinversores son una buena idea o no, porque cuando estos condensadores comienzan a fallar al final de su vida útil esperada, reemplazarlos requerirá que se retiren los paneles, a menudo en el techo.
Tres fases
En comparación con la corriente doméstica normal en dos cables, la corriente en el lado de suministro de la red eléctrica usa tres cables y fases. En cualquier instante dado, la suma de esos tres siempre es positiva (o negativa). Entonces, mientras que cualquier cable en un sistema trifásico experimenta eventos de cruce por cero exactamente de la misma manera que la corriente doméstica, el sistema en su conjunto no lo hace, simplemente fluctúa entre el valor máximo y un valor ligeramente más bajo.
Un microinversor diseñado específicamente para suministro trifásico puede eliminar gran parte del almacenamiento requerido simplemente seleccionando qué cable está más cerca de su propio voltaje de operación en un instante dado. Un sistema simple podría simplemente seleccionar el cable más cercano al voltaje máximo, cambiando a la siguiente línea cuando comience a acercarse al máximo. En este caso, el sistema solo tiene que almacenar la cantidad de energía desde el pico hasta el mínimo del ciclo en su conjunto, que es mucho menor tanto en diferencia de voltaje como en tiempo.
Esto se puede mejorar aún más seleccionando el cable que esté más cerca de su propio voltaje de CC en un instante dado, en lugar de cambiar de uno a otro simplemente con un temporizador. En cualquier instante dado, dos de los tres cables tendrán un voltaje positivo (o negativo) y el uso del más cercano al lado de CC aprovechará las ligeras mejoras de eficiencia en el hardware de conversión.
La reducción o eliminación total de los requisitos de almacenamiento de energía simplifica el dispositivo y elimina el único componente que se espera que defina su vida útil. En lugar de una década, se podría construir un microinversor trifásico para que dure toda la vida útil del panel. Tal dispositivo también sería menos costoso y menos complejo, aunque a costa de requerir que cada inversor se conecte a las tres líneas, lo que posiblemente conduce a más cableado.
Desventajas
La principal desventaja del concepto de inversor trifásico es que los únicos sitios con energía trifásica que pueden aprovechar estos sistemas. El trifásico está fácilmente disponible en sitios comerciales y de escala de servicios públicos, y fue a estos mercados a los que se dirigieron los sistemas. Sin embargo, las principales ventajas del concepto de microinversor implican problemas de sombreado y orientación del panel, y en el caso de sistemas grandes, estos se abordan fácilmente simplemente moviendo los paneles, los beneficios del micro trifásico son muy limitados en comparación con el Caso residencial con espacio limitado para trabajar.
A partir de 2014, los observadores creían que los micros trifásicos aún no habían logrado alcanzar el precio en el que sus ventajas parecían valiosas. Además, se espera que los costos de cableado de los microinversores trifásicos sean más altos.
Combinar fases
Es importante contrastar un inversor trifásico nativo con tres microinversores monofásicos conectados a salida en trifásico. Esta última es una característica relativamente común de la mayoría de los diseños de inversores, lo que le permite conectar tres inversores idénticos juntos, cada uno a través de un par de cables en un circuito trifásico. El resultado es una potencia trifásica, pero cada inversor del sistema genera una fase única. Este tipo de soluciones no aprovechan las reducidas necesidades de almacenamiento de energía descritas anteriormente.
Referencias
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- Especificación del fabricante de YC1000 (para 4 módulos): https://cdn.enfsolar.com/Product/pdf/Inverter/56171889c9a30.pdf