Caracterización de inversores CC/CA para conexión a la red

Transcripción

1 Caracterización de inversores CC/CA para conexión a la red Arno Krenzinger LABSOL Laboratório de Energia Sola Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS Novembro 2

2 CARACTERIZACIÓN DE INVERSORES CC/CA ARA CONEXIÓN A LA RED RIMERA EDICIÓN DIGITAL Julio, 2 Lima - erú Arno Krenzinger ROYECTO LIBRO DIGITAL LD 274 Editor: Víctor López Guzmán guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster Lima - erú

3 ROYECTO LIBRO DIGITAL (LD) El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados. Un libro digital, también conocido como e-book, ebook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. or, lo tanto, no reemplaza al libro impreso. Entre las ventajas del libro digital se tienen: su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad), su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica), su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural), su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento), su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investigación de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras. Algunos objetivos que esperamos alcanzar: Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital. Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta. Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías. El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente. El personal docente jugará un rol de tutor, facilitador y conductor de proyectos

4 de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electrónicas recomendadas. Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso. En el aspecto legal: Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita. Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital. Lima - erú, enero del 2 El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica Víctor López Guzmán Editor

5 Inversores fotovoltaicos para SFCR Transformador en baja frecuencia Transformador en alta frecuencia Componente comutador Tiristores Transistores Comutación Auto-comutados Comutados por la red Sin transformador Número de Fases Inversores monofásicos Inversores trifásicos

6 Inversor Central Inversor String

7 Inversor Multi-string Inversor integrado al módulo

8 Ensayo e análisis de características eléctricas y térmicas de inversores.. Eficiencia de Conversión CC/CA. 2. Eficiencia del Seguidor del unto de Máxima otencia. 3. Factor de otencia. 4. Distorsión Harmónica en el Voltaje y en la Corriente. 5. Comportamiento de la Temperatura del Inversor.

9 Alimentación CC para los ensayos SISTEMA Fotovoltaico Conectado a la Red en el LABSOL (UFRGS), orto Alegre, BRASIL SISTEMA Fotovoltaico Conectado a la Red en el CIEMAT, Madrid, España

10 INVERSORES ARA SFCR ENSAYADOS

11 BANCADAS DE ENSAYO DE INVERSORES UFRGS CIEMAT

12 CONEXIÓN DEL ANALISADOR DE ENERGIA

13 Eficiencia de Conversión CC/CA La eficiencia de conversión es definida como la relación entre la energía eléctrica en la salida del inversor y la energía eléctrica en la entrada del inversor Esta eficiencia es determinada em Función de: inv E E CA CC CA CC dt dt. otencia Relativa 2. Voltaje CC de entrada 3. Temperatura

14 (Eficiencia de Conversión CC/CA) Eficiência de Conversão CC / CA SMA Sunny Boy 7U Curva Medida Curva Teórica SMA Sunny Boy E Curva Medida Curva Teórica CA / NOM CA / NOM inv CA NOM K K CA NOM CA NOM K 2 CA NOM 2

15 (Eficiencia de Conversión CC/CA) Eficiência de Conversão CC / CA Fronius IG 5 Curva Medida Curva Teórica Eficiência de Conversão CC / CA Mastervolt Sunmaster QS 2 Curva Medida Curva Teórica CA / NOM CA / NOM

16 onderación de Eficiencia Media de Conversión CC/CA EU CA, 3 5 %, 6 %, 3 2%, 3%, 48 5%, 2 %, 4 %, 5 2%, 2 3%, 2 5%, 53 75%, 5 % Fabricante Modelo η EU η CAL SMA SB 7U 88,7 89,2 SMA SB E 88,3 88,3 SMA SB 2 9,2 9,4 SMA SB 25 92,7 92, SMA SB 38U 89,3 9, Fronius IG 5 86,9 87,4 Fronius IG 2 85, 86,5 Fronius IG 3 88,2 88,8 Mastervolt QS 2 88,3 88,5 Mastervolt QS 32 87,4 87,9

17 98 Eficiencia de Conversión CC/CA en Función del Voltaje CC 96 Eficiência CC/CA (%) Sunways NT 4 Tensão CC de 55V Tensão CC de 37V Tensão CC de 46V CA / NOM inv CA N K V CC K V CC CA N CA N K 2 V CC CA N 2

18 96 Eficiência CC/CA (%) SMA Sunny Boy 33TL Tensão CC de 25V Tensão CC de 4V Tensão CC de 55V CA / NOM 25 V 4 V 55 V 5 % 86,3 88, 89,6 % 9,8 93,2 94,3 2 % 94,2 95,6 96,5 3 % 94,5 96, 97, 5 % 93,7 95,8 97,2 75 % 92,6 94,9 96,8 % 9,4 93,8 96,3 Eficiencia de Conversión CC/CA en Función del Voltaje CC

19 Eficiência CC/CA (%) SMA Sunny Boy SWR 2 Tensão CC de 37V Tensão CC de 25V Tensão CC de 6V CA / NOM 6 V 25 V 37 V 5 % 9,3 93,9 97, % 94,3 96, 97,8 2 % 95,2 96,8 97,9 3 % 94,8 96,6 97,6 5 % 93,3 95,8 96,8 75 % 9,3 94,5 95,7 % 89, 93,2 94,6 Eficiencia de Conversión CC/CA en Función del Voltaje CC

20 Eficiencia Media en Función del Voltaje CC Ingeteam Ingecon Sun 2,5 Eficiência Européia Eficiência Californiana Eficiência CC / CA (%) Tensão CC (V)

21 Eficiencia del Seguidor del unto de Máxima otencia (MT) Es definida como la relación entre la energía eléctrica en la entrada del inversor y la energía eléctrica que el inversor debería convertir si el mismo operase idealmente en el punto de máxima potencia. SM E E CC M CC M dt dt G t, M FV M T C T C, r e f Gref

22 Determinación de la Eficiencia del Seguidor del punto de Máxima otencia (MT) Se supone que no hay variación de la irradiancia en el Intervalo de min. se supone que el MT encontró el M a lo largo del minuto Se mide el punto máximo y el total V i I i dt SMS MAX dt Tensão ( V ) otência ( W ) Tempo ( s ) Tensão ( V )

23 Eficiencia del Seguidor del unto de Máxima otencia (MT) Eficiência do MT ( % ) Fronius IG 5 Curva Medida Curva Teórica Coeficientes K =,39 K =,23 MTM CC NOM M CC NOM M CC NOM CC / NOM

24 Calidad de la Energía Eléctrica inyectada a la Red Factor de otencia F S T V V i t RMS I I i t RMS dt Distorsión Harmónica THD i n I 2 I 2 I n THD V V V 2 V n n 2

25 .2 Factor de otencia.2 Fator de otência SMA Sunny Boy 38U Curva Medida Curva Teórica Fronius IG 3 Curva Medida Curva Teórica CA / NOM CA / NOM F C C C C C 2 C C CA NOM CA NOM C 3 C 3

26 Factor de otencia.2.2 Fator de otência Mastervolt Sunmaster QS 2 Curva Medida Curva Teórica Mastervolt Sunmaster QS 32 Curva Medida Curva Teórica CA / NOM.2 CA / NOM Fator de otência Fronius IG 5 Curva Medida Curva Teórica Fronius IG 2 Curva Medida Curva Teórica CA / NOM CA / NOM

27 Distorsión Harmónica de Corriente SMA Sunny Boy 2 Curva Medida Curva Teórica 25 SMA Sunny Boy 25 Curva Medida Curva Teórica THD de Corrente (%f) CA / NOM CA / NOM exp T exp CA ThdI T T 2 3 NOM T CA NOM

28 3 Distorsión Harmónica 2 25 Fronius IG 5 Curva Medida Curva Teórica 6 Fronius IG 2 Curva Medida Curva Teórica THD de Corrente (%f) CA / NOM 2 CA / NOM THD de Corrente (%f) Mastervolt Sunmaster QS2 Curva Medida Curva Teórica 9 6 Mastervolt Sunmaster QS 32 Curva Medida Curva Teórica CA / NOM CA / NOM

29 Distorsión Harmónica en la Corriente

30 Componentes Harmónicas en la Corriente y en el Voltaje

31 Influencia de la Temperatura Operacional del Inversor

32 SFCR en Condiciones Normales de Operación 7 2 Temperatura ( C) Temp Inversor Irradiância otência otência (W) e Irradiância (W/m²) Tempo (h)

33 SFCR en Condiciones Normales de Operación 2 otência FV (Manhã) otência FV (Tarde) otência (W) Irradiância (W/m²)

34 Limitación de otencia por sobrecarga Temperatura ( C) Temp Inversor Irradiância otência otência (W) e Irradiância (W/m²) Time (h)

35 Limitación de otencia por sobrecarga 4 2 otência FV (Manhã) otência FV (Tarde) otência (W) Irradiância ( W/m² )

36 Limitación de otencia por sobrecarga y temperatura 7 4 Temperatura ( C) Temp Inversor Irradiância otência otência (W) e Irradiância (W/m²) Tempo (h)

37 Limitación de otencia por sobrecarga Y temperatura 4 2 otência FV (Manhã) otência FV (Tarde) otência (W) Irradiância (W/m²)

38 Ensayos Térmicos de Inversores erdidas del inversor Energía Térmica Conservación de Energía de dt i de dt o de dt g de dt vc Modelo Matemático T 2 T F CA CC t F F D CA T INV T AMB t

39 Modelo Matemático Ensayos Térmicos de los Inversores T 2 T F CA CC t F F D CA T INV T AMB t Factor de Capacidad Térmica F CA T 2 CC T t Factor de Disipación Térmica F F D D T T T 2 INV T T T AMB CC AMB F CA t

40 Factor de Capacidad Térmica y Factor de Disipación Térmica de los Inversores Inversor F CA (J/ C) Desvio adrão F DN (W/ C) Desvio adrão F DF (W/ C) Desvio adrão F Dmédio (W/ C) SB 7U ,,6 Não Não 2, SB E ,8,45 Não Não 2,8 SB ,2,22 Não Não 3,2 SB 38U ,2,6 7,2,5 3,5 IG ,28,2 5,35,25 3,3 IG ,36, 5,22,6 3,29 IG ,42,2 7,87,36 3,35 QS ,93,48 5,2,4 3,56 QS ,8,44 5,47,6 3,63

41 CONCLUSIÓN medir es difícil medir con exactitud es todavía más difícil pero es posible e importante Los modelos pueden reproducir el comportamiento de los inversores con mucha fidelidad GRACIAS

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