Un inversor de corrent és un aparell electrònic. La funció de linversor és canviar un voltatge dentrada de corrent continu a un voltatge simètric de sortida de corrent altern, amb la magnitud i freqüència desitjada per lusuari.
Als seus inicis, les instal·lacions fotovoltaiques utilitzaven l'electricitat per al consum al mateix voltatge i amb la mateixa manera que la rebien dels panells solars i bateria. És a dir, es treballava amb un corrent continu de 12, 24 o 48 volts.
Aquesta característica va marcar una gran diferència amb els usuaris que disposaven de xarxa de distribució elèctrica o de grups electrògens a 220 volts de corrent altern. Per aquest motiu, es van introduir els inversors elèctrics.
Per què serveix un inversor de corrent?
Els inversors utilitzen una gran varietat d'aplicacions, des de petites fonts d'alimentació per a ordinadors, fins a aplicacions industrials.
A continuació enumerem alguns exemples en què es fa servir un inversor elèctric:
-
En una instal·lació fotovoltaica s'utilitzen per convertir el corrent continu que subministren els panells solars en corrent altern.
-
A fonts d'alimentació ininterrompuda d'una instal·lació elèctrica, l'inversor converteix la tensió subministrada per la bateria en corrent altern.
-
En la transmissió d'energia elèctrica, l'inversor converteix l'energia en corrent continu transferit en algunes línies elèctriques per alimentar la xarxa de corrent altern.
-
La realització d'una font d'alimentació commutada, per a la transformació en corrent continu, amb avantatges considerables en termes d'eficiència, mida i pes
-
Al sector aeroespacial, s'utilitzen per proporcionar aviónica d'avió amb un corrent altern altament estable fins i tot si és subministrat per bateries (en el cas d'una falla elèctrica)
-
Variació de velocitat en motors elèctrics.
Com funciona un inversor?
Un inversor simple consta d'un oscil·lador que controla un transistor, que s'utilitza per interrompre el corrent entrant i generar una ona rectangular.
Els inversors d'ona sinusoïdal tenen un transformador que suavitza la seva forma fent-la semblar una mica més una ona sinusoïdal. Una bona tècnica per aconseguir això és utilitzar la tècnica de PWM aconseguint que la component principal sinusoïdal sigui molt més gran que les harmòniques superiors.
La forma d'ona quadrada generada per aquests dispositius té el problema de ser rica en harmònics superiors, mentre que l'ona sinusoïdal de la xarxa elèctrica n'està desproveïda.
Avantatges
-
És el tipus de corrent que s'utilitza a tot el món i, per tant, dóna un punt de normalitat.
-
Facilita la compra d'electrodomèstics per poder accedir als que són més eficients.
-
Permet mantenir valors estables de voltatge i forma d'ona malgrat la variabilitat de l'estat de càrrega de les bateries.
-
El fet de treballar amb voltatges superiors (220V és 18 vegades 12V) permet treballar amb una intensitat de corrent més baixa d'acord amb la llei d'Ohm. D'aquesta manera es poden fer servir conductors elèctrics més prims i es minimitzen les pèrdues per l'efecte Joule.
Desavantatges
-
La instal·lació consta dun element més, el convertidor. Per tant, disminueix la fiabilitat del sistema.
-
El convertidor té unes pèrdues elèctriques compensar generant més electricitat als mòduls (5%).
-
En instal·lacions petites, el convertidor pot representar una part important del pressupost; per exemple, per a una instal·lació d'uns 100 Wp de potència de mòduls, un convertidor de 250 W pot representar un 20% del cost total.
Característiques principals
Principals característiques que defineixen un convertidor
-
Voltatge d'entrada (Vcc): aquest valor ha de ser igual que l'acumulador (12, 24, 48 V).
-
Voltatge de sortida (Vca): aquest valor ha de ser normalitzat (230 Vca).
-
Estabilitat del voltatge de sortida/entrada: s'admeten variacions de fins al 10% per a convertidors d'ona quadrada i del 5% per a convertidors d'ona sinusoïdal.
-
Tipus d'ona: actualment, els inversors han de presentar un format tipus de corrent altern normalitzat amb una ona sinusoïdal pura.
-
Capacitat de sobrecàrrega (potències punta) i de protecció tèrmica: molt útil en instal·lacions amb motors, ja que en el moment de començar es pot duplicar la potència necessària per al funcionament nominal, encara que només durant uns segons.
-
L'eficiència energètica o el rendiment del convertidor és la relació entre l'energia que facilita el convertidor als consums en corrent altern i l'energia que necessita aquest convertidor d'entrada (de la bateria).
-
Arrencada automàtica i estat en espera: permet que les parts de potència del mateix convertidor es desconnectin en absència de consums. Després, es tornen a connectar quan detecten una demanda energètica per sobre un llindar prèviament fixat.
-
Protecció contra la inversió de polaritat i curtcircuits: opcions bàsiques, ateses les possibilitats d'error o funcionament defectuós dels circuits de consum que són elevades durant la vida del convertidor.
-
Distorsió harmònica baixa: paràmetre relacionat amb la qualitat de l'ona generada. Els harmònics normalment s'eliminen per mitjà de filtres, encara que això comporti pèrdues. La variació de la freqüència de la tensió de sortida serà inferior al 3% de la nominal.
-
Possibilitat de ser combinat en paral·lel: permetrà un possible creixement de la instal·lació i de la potència de consum.
-
Bon comportament amb la variació de la temperatura: marge doperació entre -5ºC i 40ºC.
Inversors de corrent per a cel·les solars
Els inversors dels sistemes fotovoltaics per a lentrada a la xarxa elèctrica està dissenyat específicament per a aquesta finalitat. La seva funció és transformar l'energia elèctrica en forma de corrent continu produït per les cel·les solars en corrent altern per poder-la subministrar a la xarxa elèctrica.
A continuació, es presenten alguns tipus d'inversors utilitzats en sistemes d'energia solar:
Inversors de cadena (String Inverters)
Aquests inversors són els més comuns en sistemes residencials i comercials.
Converteixen l'energia de diversos panells solars connectats en sèrie (una cadena) en corrent altern. Són adequats per a sistemes de mida mitjana i ofereixen un bon equilibri entre cost i rendiment.
Microinversors (Microinverters)
Cada panell solar té el seu propi microinversor connectat directament a aquest. Això permet un major control i eficiència, ja que cada panell opera de manera independent. Són especialment útils en sistemes on l'ombra o l'obstrucció poden afectar un o més panells.
Inversors centrals (Central inverters)
Aquests inversors s'utilitzen en sistemes de gran escala, com ara plantes solars comercials ia gran escala. Converteixen lenergia de múltiples panells solars en una sola unitat central. Són eficients i adequats per a sistemes d'alt rendiment.
Inversors híbrids (Hybrid Inverters):
Els inversors híbrids no només converteixen l'energia solar de CC a CA, sinó que també poden funcionar en sistemes d'emmagatzematge d'energia, com ara bateries. Això permet lús denergia solar emmagatzemada durant la nit o en dies ennuvolats.
Inversors connectats a la Xarxa (Grid-Tie Inverters):
Aquests inversors es fan servir en sistemes solars que estan connectats a la xarxa elèctrica. Converteixen l'energia solar a CA i permeten la injecció d'electricitat a la xarxa pública. Alguns models també permeten mesurar lenergia generada i consumida.
Inversors independents (Off-Grid Inverters)
Aquests inversors es fan servir en sistemes solars autònoms que no estan connectats a la xarxa elèctrica. Converteixen l'energia solar de CC a CA per alimentar dispositius i sistemes en àrees remotes o sense accés a la xarxa elèctrica.