Inversores de conexión a red: conceptos básicos
¿Qué es un inversor de conexión a red?
Los inversores de conexión a red se dividen generalmente en inversores fotovoltaicos de conexión a red, inversores eólicos de conexión a red, inversores de conexión a red para equipos de generación de energía y otros inversores de conexión a red para equipos de generación de energía. La principal característica de los inversores conectados a la red es la alta potencia y el bajo coste del sistema.
El inversor de conexión a red suele utilizarse en sistemas de centrales fotovoltaicas a gran escala, en los que muchas cadenas fotovoltaicas paralelas se conectan a la entrada de CC del mismo inversor centralizado. Generalmente, se utilizan módulos de potencia IGBT trifásicos para potencias elevadas, y transistores de efecto de campo para potencias menores. Al mismo tiempo, se utiliza un controlador de conversión DSP para mejorar la calidad de la potencia generada, haciéndola muy cercana a una corriente sinusoidal.
Principio de funcionamiento del inversor de conexión a red
Cuando la red pública está apagada, el lado de la red equivale a un estado de cortocircuito. En ese momento, el inversor que funciona en la red se protegerá automáticamente por sobrecarga. Cuando el microprocesador detecta una sobrecarga, además de bloquear la señal SPWM, también desconectará el disyuntor conectado a la red. En este momento, si el conjunto solar tiene salida de energía, el inversor funcionará en un estado de funcionamiento independiente.
Cuando funciona solo, el control es relativamente sencillo, es decir, el estado de realimentación negativa de la tensión alterna. El microprocesador detecta la tensión de salida del inversor y la compara con la tensión de referencia (normalmente 220 V), y a continuación controla el ciclo de trabajo de la salida PWM para lograr la inversión y la estabilidad. 
Por supuesto, la premisa del funcionamiento independiente es que el conjunto de células solares pueda suministrar suficiente potencia en ese momento. Si la carga es demasiado grande o las condiciones de insolación son malas, el inversor no puede suministrar suficiente potencia, y la tensión terminal del conjunto de células solares caerá, reduciendo así la tensión de CA de salida y entrando en un estado de protección de baja tensión. Cuando la red eléctrica reanude el suministro eléctrico, pasará automáticamente al estado de realimentación.
Características principales del inversor de conexión a red
- Alta eficacia
Dado que el precio actual de las células solares es relativamente alto, para maximizar su uso y mejorar la eficiencia del sistema es necesario encontrar formas de mejorar la eficiencia del inversor. - Alta fiabilidad
En la actualidad, los sistemas de centrales fotovoltaicas se utilizan principalmente en zonas remotas, y muchas centrales están desatendidas y sin mantenimiento. Esto requiere que el inversor tenga una estructura de circuito razonable, una selección de componentes estricta y que disponga de varias funciones de protección.
- Amplio rango de tensión de entrada adaptable
Porque la tensión terminal de la célula solar cambia con la carga y la intensidad de la luz solar. Especialmente cuando la batería envejece, su voltaje terminal cambia en un amplio rango. Por ejemplo, para una batería de 12 V, su tensión terminal puede variar entre 10 V y 16 V. Esto requiere que el inversor garantice un funcionamiento normal dentro de un rango de tensión de entrada de CC más amplio.
¿Cuál es la diferencia entre un inversor aislado y un inversor conectado a la red?
Un inversor aislado es un sistema separado de la red eléctrica pública. La corriente continua generada por los paneles solares se almacena primero en la batería y luego se transporta al inversor aislado para su inversión. La corriente alterna generada puede suministrarse directamente a la carga. Utilizada y también puede devolverse al almacenamiento en batería. Es más adecuado para zonas sin cobertura de red eléctrica, como zonas desérticas, zonas de meseta y zonas forestales, y puede garantizar la necesidad de energía eléctrica en cualquier momento.
El inversor conectado a la red suele ser adecuado para sistemas de grandes centrales eléctricas en los que muchas cadenas fotovoltaicas paralelas están conectadas a la entrada de CC del mismo inversor centralizado. La mayor diferencia del inversor conectado a la red es que no utiliza ningún almacenamiento en baterías. La corriente continua generada por los paneles solares puede convertirse directamente en corriente alterna a través del inversor y enviarse directamente a la red eléctrica pública. Sin embargo, existen umbrales correspondientes, es decir, es necesario cumplir las normativas y políticas pertinentes de la red eléctrica local, de lo contrario no se puede proporcionar la conexión a la red.
Puntos clave para seleccionar inversores conectados a la red
1. Con función de supervisión en tiempo real
Si el sistema de generación de energía fotovoltaica está integrado en la red eléctrica pública, es necesario supervisar en tiempo real el estado de salida del sistema de generación de energía fotovoltaica (arranque, funcionamiento, reposo, parada, estado de avería del sistema de generación de energía fotovoltaica) y el estado de la red eléctrica pública, y juzgar si la red eléctrica pública se ajusta en función de los resultados de la detección. Se requieren operaciones de control de conmutación u otras operaciones. Esto garantiza el funcionamiento seguro y fiable de los sistemas de generación de energía fotovoltaica y de las redes eléctricas públicas.
2. Con función de seguimiento de la potencia máxima (MPPT)
Dado que la curva de salida del conjunto fotovoltaico no es lineal, para garantizar que el conjunto fotovoltaico produzca energía eléctrica a la máxima potencia, el inversor fotovoltaico conectado a la red (en lo sucesivo, "inversor") debe incorporar una tecnología de control de seguimiento de la potencia máxima (MPPT).
3. Eficiencia de salida del inversor
A plena carga, la eficiencia de salida del inversor debe superar los 95%. Cuando la potencia de entrada del inversor es 10% de su potencia nominal, la eficiencia de salida del inversor debe ser superior a 90%.
4. La forma de onda de salida del inversor debe cumplir los requisitos de conexión a la red.
La forma de onda de la tensión de salida, la amplitud y la fase del inversor deben ser coherentes con la red pública, de modo que se pueda lograr un suministro de energía suave a la red pública sin perturbaciones.
5. Capacidad para proteger las islas
Cuando la red eléctrica pública interrumpe el suministro de energía debido a fallos eléctricos externos, funcionamiento incorrecto, factores naturales, etc., para evitar daños en los equipos eléctricos y la seguridad del personal de mantenimiento de la red, el inversor debe disponer de capacidad de protección de funcionamiento en isla.
6. Tiene una función de protección perfecta
El inversor debe disponer de protección contra subtensión de entrada, protección contra sobrecorriente, protección contra sobrecorriente, protección contra cortocircuito de salida, protección contra conexión inversa de entrada, protección contra rayos y otras funciones.
7. Rango de tensión continua de entrada al inversor
Dado que la tensión en los terminales del generador fotovoltaico varía mucho con la carga y la intensidad de la luz solar, el inversor debe funcionar con normalidad dentro de un rango de tensión de entrada de CC más amplio, y la tensión de entrada de CC máxima del inversor debe ser superior a la tensión máxima del generador fotovoltaico.
8. Tensión de salida y frecuencia del inversor
La tensión nominal de salida del inversor debe ser igual a la tensión nominal de la red pública, y la frecuencia nominal del inversor debe ser igual a la frecuencia de la red pública.
