Corso di specializzazione per Tecnico Fotovoltaico

1. Corso di specializzazione per Tecnico Fotovoltaico INVERTER

2. INVERTER • Un inverter è un apparato elettronico in grado di convertire corrente continua in corrente alternata eventualmente a tensione diversa, oppure una corrente alternata in un'altra di differente frequenza.

3. INVERTER • Deve essere idoneo a supportare il trasferimento della corrente prodotta dal generatore fotovoltaico alla rete di distribuzione, rispettando sia i requisiti tecnico normativi, sia quelli di sicurezza. • Gli inverter per applicazioni fotovoltaiche possono essere suddivisi in due tipi: - per impianti isolati (o stand alone) - per impianti connessi alla rete elettrica (grid-connected)

4. INVERTER • Devono garantire continuità e affidabilità, tollerando transitori e sovraccarichi (es. per l’avviamento di motori elettrici) e fornendo potenza reattiva ai carichi non rifasati • Il contenuto di armoniche deve essere sufficientemente basso, per consentire il funzionamento delle apparecchiature elettroniche sensibili • Non sono realizzati in modo speciale per le applicazioni fotovoltaiche; le potenze nominali partono da qualche centinaio di watt, per arrivare a diversi chilowatt

5. TECNOLOGIA • La conversione può avvenire con diverse modalità tramite sistemi e circuiti differenti • Consideriamo il seguente circuito che realizza la funzione di conversione:

6. TECNOLOGIA • L’onda quadra presenta infinite armoniche che vengono filtrate dalla coppia LC in modo da ottenere una sinusoide il più pura possibile

7. TECNOLOGIA • Si può ottenere la sinusoide voluta mediante un altri circuiti che lavorano a frequenza molto più elevata di quella di rete (50Hz) e sfruttano il cosiddetto PWM • Commutando alla frequenza di rete, il contenuto di armoniche è piuttosto elevato anche a valle della sezione di filtraggio, mentre con la tecnica PWM si ottengono risultati migliori

8. TECNOLOGIA • La modulazione pwm è usata in svariate applicazioni

9. TECNOLOGIA

10. TECNOLOGIA • La tipologia LCL pur necessitando di un maggior numero di componenti è attualmente la più utilizzata per medie potenze, permettendo di ottenere un elevato potere filtrante con modesti valori dei componenti.

11. TECNOLOGIA • I dispositivi utilizzati per implementare le funzioni degli interruttori sono transistor Mosfet o IGBT • Nelle applicazioni di alta potenza mantengono una posizione importante i tiristori

12. INVERTER STAND ALONE • Questa categoria di inverter può essere schematizzata come in figura: Nota: è necessario inizialmente innalzare la tensione continua proveniente dal pannello

13. INVERTER STAND ALONE • L’energia FV in eccesso ai fabbisogni è accumulata in un banco di batterie disponibile per le utenze durante la notte o quando le condizioni ambientali sono sfavorevoli

14. INVERTER STAND ALONE • Le caratteristiche principali e i requisiti che deve possedere un inverter sono: - basso contenuto di armoniche - stabilità della sua uscita - immunità ai disturbi di rete - non deve risentire delle variazioni di carico - in assenza di carico non deve consumare

15. INVERTER GRID CONNECTED • Immettono l’energia proveniente dal campo fotovoltaico nella rete elettrica • L’energia immessa deve rispettare i parametri e le specifiche del fornitore di energia • Sono dotati di sistemi per ottimizzare la potenza prodotta, come l’MPPT (Maximum Power Point Tracker)

16. INVERTER GRID CONNECTED Nota: Il blocco filtro lato c.c. non è necessario negli inverter stand alone

17. INVERTER GRID CONNECTED

18. MPPT • L’MPPT è un circuito elettronico che consente di mantenere il punto di lavoro del pannello in quello in cui si ha la massima potenza. • Deve avere le caratteristiche mutuamente esclusive di velocità e precisione • È un convertitore DC-DC molto preciso che funziona come carico ottimale per il PV, e converte la potenza ottenuta in tensione o corrente adeguata al carico da pilotare

19. MPPT

20. MPPT Max assoluto Max relativi

21. INVERTER A COMMUTAZIONE • Questo tipo di inverter la frequenza della sinusoide generata è agganciata a quella di rete. • In caso di black out danno problemi dalla parte della corrente continua. • Non presentano tale inconveniente gli inverter autocommutati, che generano la frequenza di 50Hz internamente.

22. SEPARAZIONE GALVANICA • I solar inverter devono avere una sparazione galvanica tra la parte in CC e la parte in AC • La separazione evita l’immissione in rete di corrente continua non desiderata • Per impianti <20 kW la protezione deve intervenire per superamenti dello 0,5% del valore efficace della componente fondamentale complessiva dei convertitori come indicato nella guida CEI 82-25 • La scelta o la imposizione nell’utilizzo di un trasformatore negli inverter comporta dei pro e dei contro

23. PROTEZIONE DI INTERFACCIA • In caso di interruzione del servizio di rete, gli impianti fotovoltaici devono staccarsi automaticamente • Analogamente in presenza di variazioni di tensione, frequenza o improvvisi picchi di corrente • Per impianti <5kWp la funzione può essere integrata. Per impianti con potenza superiore tale funzione deve essere implementata esternamente

24. REQUISITI EMC • Per soddisfare i requisiti normativi per quanto riguarda l’EMC (electromagnetic compatibiltiy) gli inverter come molti altri dispositivi elettronici adottano un filtro apposito. • In generale comunque è bene installare gli inverter lontano da apparecchiature sensibili ai disturbi quali TV, centraline allarme, sistemi di telecontrollo , etc

25. EFFICIENZA E COMPORTAMENTO • È importante conoscere il comportamento e l’efficienza dell’inverter in modo tale da stimare correttamente l’energia che verrà prodotta da un impianto