Eficiencia del inversor: aprovechar al máximo la energía
En un mundo tan consciente de la energía como el actual, la eficiencia es lo más importante. Uno de los elementos clave en la búsqueda de una mayor eficiencia energética es el inversor. Hay muchos tipos de inversores inversor monofásico、inversor centralizado etc.
Sin embargo, la pregunta sigue siendo: ¿qué factores contribuyen a eficiencia del inversor¿Cómo podemos asegurarnos de que optimizamos al máximo nuestro consumo de energía?
La respuesta no es sencilla y requiere comprender los entresijos de la eficiencia de los inversores. Así pues, hablemos del tema y conozcamos los complejos aspectos de la eficiencia de los inversores.
¿Qué es la eficiencia del inversor?
La eficiencia del inversor se refiere a la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada en un inversor eléctrico. Un inversor es un dispositivo electrónico que convierte la corriente continua (CC) en alterna (CA). La eficiencia del inversor es un parámetro crítico porque determina cuánta de la potencia de entrada se convierte en potencia de salida utilizable minimizando las pérdidas en el proceso de conversión.
En aplicaciones prácticas, se desea que los inversores funcionen con un alto rendimiento para minimizar las pérdidas de energía y maximizar el rendimiento global del sistema. Una mayor eficiencia significa que una mayor parte de la potencia de entrada se convierte en potencia de salida utilizable, lo que se traduce en un menor desperdicio de energía y en una reducción de los costes de funcionamiento. La eficiencia del inversor puede variar en función de factores como el diseño del inversor, sus condiciones de carga, la temperatura de funcionamiento y la calidad de los componentes utilizados en su construcción.
Los índices de eficiencia de los inversores son consideraciones importantes a la hora de seleccionar inversores para diversas aplicaciones, como sistemas de energía solar, sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), accionamientos de motores y sistemas de propulsión de vehículos eléctricos (VE).
Los distintos inversores tienen eficiencias diferentes
Cabe mencionar que, aunque inversor de c.c. a c.a. son comunes, la eficiencia de los inversores varía.
En la mayoría de los casos, factores como la pérdida de potencia de los componentes internos del inversor afectarán a la eficiencia de conversión del inversor, lo que provocará cambios en los ingresos por generación de energía de la central fotovoltaica.
Tomar una Inversor de 500 W A modo de ejemplo, con la misma potencia, si un inversor de alta calidad tiene una eficiencia de conversión 1% superior a la de un inversor ordinario, sobre la base de trabajar 4 horas al día, el inversor de alta calidad puede emitir casi 20 vatios-hora más de energía al día. Si se genera electricidad, se pueden generar casi 7,3 kilovatios-hora más de electricidad en un año, y 73 kilovatios-hora más de electricidad en diez años, lo que mejora enormemente los ingresos por generación de energía de los usuarios.
¿Cómo elegir productos de alta eficiencia entre muchos inversores para maximizar la capacidad de producción de las centrales fotovoltaicas? En los últimos años, microinversores han atraído mucha atención debido a la alta eficiencia de los inversores.
Tomando el microinversor como ejemplo, en términos de eficiencia de conversión, el sistema de microinversores adopta un diseño de circuito totalmente paralelo, que puede invertir la potencia de CC de cada componente en potencia de CA y luego integrarla en la red, minimizando la pérdida de energía durante el proceso de inversión. .
Por otro lado, la tecnología MPPT microinversa a nivel de módulo hará un seguimiento del punto de máxima potencia de cada módulo fotovoltaico por separado. Esto significa que si un determinado módulo fotovoltaico funciona mal, no afectará a otros módulos fotovoltaicos.
Por ejemplo, en todo el sistema fotovoltaico, un módulo está bloqueado por 50% de la luz solar. En ese momento, el punto de máxima potencia sigue el control de otros módulos. Las máquinas seguirán manteniendo su máxima productividad y eficiencia.
Factores que afectan a la eficiencia del inversor
Las pérdidas siempre han sido el factor más importante que afecta a la eficiencia de los inversores. Las principales pérdidas del inversor proceden de los tubos de conmutación de potencia, como los IGBT y los MOSFET, así como de dispositivos magnéticos como transformadores e inductores. Las pérdidas están relacionadas con la corriente y la tensión de los componentes y el proceso de los materiales seleccionados.
Las pérdidas del IGBT incluyen principalmente la pérdida de conducción y la pérdida de conmutación. La pérdida de conducción está relacionada con la resistencia interna del dispositivo y la corriente de paso. La pérdida por conmutación está relacionada con la frecuencia de conmutación del dispositivo y la tensión continua que soporta.
Además, hay algunos factores externos que afectan a la eficiencia del inversor：.
1) Cambios de tensión: Durante el proceso de generación de energía, el voltaje de salida del panel solar puede cambiar debido a la iluminación, la temperatura y otras condiciones, lo que resulta en una disminución de la eficiencia del inversor solar.
2) Pérdidas en el circuito: Los cables y componentes electrónicos del circuito generarán calor debido a la resistencia, lo que provocará una cierta pérdida de energía y afectará a la eficiencia del inversor.
3) Condiciones de la red: Cuando el inversor solar está conectado a la red, las diferencias de tensión, frecuencia y forma de onda de la red afectarán a la eficiencia del inversor.
4) Adaptación de los equipos: la potencia, la tensión y otros parámetros del panel solar y el inversor deben coincidir, de lo contrario la eficiencia del inversor se verá afectada.
¿Cómo mejorar la eficiencia del inversor?
Actualmente existen tres vías técnicas para mejorar la eficiencia de los inversores en la mayoría de los casos fabricantes de inversores:
Uno es utilizar métodos de control como la modulación de ancho de pulso vectorial espacial para reducir las pérdidas; el otro es utilizar componentes de material de carburo de silicio para reducir la resistencia interna de los dispositivos de potencia; el tercero es utilizar topología eléctrica plana de tres niveles, cinco niveles y otros niveles múltiples y tecnología de conmutación suave para reducir la tensión a través del dispositivo de potencia y reducir la frecuencia de conmutación del dispositivo de potencia.
Modulación por ancho de pulsos con vector espacial de tensión (SVPWM)
Se trata de un método de control totalmente digital que tiene las ventajas de una alta utilización de la tensión de CC y un control sencillo, y se utiliza ampliamente en los inversores. La tasa de utilización de la tensión de CC es alta, y se puede utilizar una tensión de bus de CC más baja con la misma tensión de salida, reduciendo así el estrés de tensión del dispositivo de conmutación de potencia, la pérdida de conmutación en el dispositivo es menor, y la eficiencia de conversión del inversor se mejora en cierta medida.
Componentes que utilizan materiales de carburo de silicio
La resistencia por unidad de superficie de los dispositivos de carburo de silicio es sólo un uno por ciento de la de los dispositivos de silicio. La resistencia en estado encendido de dispositivos de potencia como los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) fabricados con material de carburo de silicio se reduce a una décima parte de la de los dispositivos de silicio ordinarios.
La tecnología de carburo de silicio puede reducir eficazmente la corriente de recuperación inversa del diodo, reduciendo así las pérdidas de conmutación en el dispositivo de potencia, y la capacidad de corriente requerida por el interruptor principal también puede reducirse en consecuencia. Por lo tanto, el uso de diodos de carburo de silicio como diodos antiparalelos del interruptor principal es una forma de mejorar la eficiencia del inversor.
Conmutación suave y tecnología multinivel
La tecnología de conmutación suave utiliza el principio de resonancia para hacer que la corriente o la tensión del dispositivo de conmutación cambien de forma sinusoidal o casi sinusoidal. Cuando la corriente pasa naturalmente por cero, el dispositivo se apaga; cuando la tensión pasa naturalmente por cero, el dispositivo se enciende. Esto reduce las pérdidas de conmutación y resuelve en gran medida problemas como el apagado inductivo y el encendido capacitivo.
Cuando la tensión a través del tubo de conmutación o la corriente que fluye a través del tubo de conmutación es cero, se enciende o se apaga, de modo que no hay pérdida de conmutación en el tubo de conmutación. Con el mismo contenido armónico de salida, el inversor de tres niveles puede utilizar una frecuencia de conmutación menor que la estructura de dos niveles, la pérdida de conmutación del dispositivo es menor y se mejora la eficiencia de conversión del inversor.
