Generalidades de inversores usados en generacion fotovoltaica

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MODULO INVERSORES EN GENERACION SOLAR FOTOVOLTAICA
AUTOR
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
FOXMANCOL@HOTMAIL.COM
CANAL YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
PAG WEB: http://refrigeracionyclimatizaciondelasabana.mex.tl/intro.html

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TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO
Contenido
1. GENERALIDADES DE LOS INVERSORES EN SISTEMAS ON GRID Y OFF GRID FOTOVOLTAICOS... 2
1.1. INVERSORES DE TIPO OFF GRID .......................................................................................... 3
1.1.1. TIPOS DE ONDAS DE VOLTAJE GENERADOS POR INVERSORES OFF GRID ...................... 4
1.1.2. SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID.................................................................... 4
1.2. MICROINVERSORES ON GRID DE USO EN EXTERIORES....................................................... 5
1.3. MICRO Y MINIVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES............................................. 10
1.3.1. SELECCIÓN DE INVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES .................................... 24
1.4. INVERSORES HIBRIDOS...................................................................................................... 24
1.4.1. INVERSORES HIBRIDOS ON GRID............................................................................... 24
1.4.2. INVERSORES HIBRIDOS OFF GRID O INVERSORES CARGADORES ............................. 30
1. GENERALIDADES DE LOS INVERSORES EN SISTEMAS ON GRID Y OFF GRID
FOTOVOLTAICOS.
Su función es la de convertir la energía eléctrica de tipo DC en un voltaje y corrientes alternos con
mayor voltaje ya sea para cargas de tipo AC o para suministrar energía a la red.
Entre las características a tener en cuenta para su selección o escogencia están:

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• Potencia salida en watios.
• Potencia salida pico o máxima
• Voltaje salida
• Amperaje máximo salida
• Eficiencia del inversor
• Tipo de onda del inversor ( cuadrada, escalonada o seno pura ).
• Voltaje Dc entrada.
• Amperaje DC de entrada.
• Frecuencia de salida.
• Tipo de sistema donde operará ( On Grid u Off Grid ).
•
1.1. INVERSORES DE TIPO OFF GRID
Son accesorios que toman energía DC ya sea de una batería o bancos de baterías ( 12, 24 o 48 Vdc
) y la transforman en energía de tipo alterno AC, con salidas monofásicas 120 VAC ( Frecuencia de
60 Hertz ), Monofásicas 220 Vac ( Frecuencia de 50 Hertz )
Estos equipos vienen con tomas hembras a las que se les pueden conectar equipos eléctricos para
las condiciones de voltaje y corrientes requeridas.

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1.1.1. TIPOS DE ONDAS DE VOLTAJE GENERADOS POR INVERSORES OFF GRID
1.1.2. SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID
De las cargas a conectar se requiere la siguiente información:
• El voltaje nominal de la carga.
• La frecuencia de la carga.
• La potencia nominal u operación de la carga.
• La potencia pico o de arranque de la carga.
Del inversor, se requiere la siguiente información:
• El voltaje de entrada ( 12, 24 y 24 Vdc )
• Voltaje de salida del inversor ( 120 o 220 Vac ).
• La frecuencia de salida del inversor ( 50 o 60 Hertz ).
• Potencia nominal de entrega del inversor ( 100, 150, 300, 500, 600, , 800, 1000, 1200,
1600, 2000, 2500, 3000, 5000, 10000 Watts.
• Potencia pico del inversor , que por lo general es el doble de la nominal del inversor.
• Tipo de onda de voltaje de salida del inversor ( cuadrada, escalonada o seno pura ).
VER VIDEO:
SELECCIÓN DE INVERSORES TIPO OFF GRID https://youtu.be/9UJEcLV0gWw

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1.2. MICROINVERSORES ON GRID DE USO EN EXTERIORES
Es un inversor de tipo ON GRID, el cual puede trabajar solo o en red con otros de su mismo tipo,
con el fin de transformar la energía del panel e inyectar a la red.
Al contrario de otros, están hechos para trabajar en exteriores a la intemperie y pueden enviar
información a un modem para ser analizada en el pc.
Entre sus partes componentes:
Entre las capacidades comunes se tienen los siguientes:

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Entre los datos que entrega el fabricante se tiene:
Para seleccionar el panel adecuado para conectar con el micro inversor, tenga en cuenta datos de
entrada como:

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De la información anterior debe verificar que:
Voltaje o tensión máxima de entrada del microinversor > Voc del panel
El voltaje Vmp esté dentro del Rango de tensión de funcionamiento del microinversor
Corriente máxima de entrada del inversor > sumatoria de los Imp de los paneles conectados
Veamos a continuación algunos tipos de conexiones:

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En lo relacionado a los datos de salida del microinversor, tenga en cuenta:
En relación al número de unidades máximas por circuito o rama, para el caso seleccionado a 120
VAC de 6, por tanto, para una slaida monofásica de 120 vac a 60 hertz, la configuración es:

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Si se quiere una inyección a dos o más líneas vivas…la configuración queda de la siguiente forma:

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Ver video:
GENERALIDADES DE LOS MICROINVERSORES https://youtu.be/L1qLevrxQK0
1.3. MICRO Y MINIVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES
Son accesorios que toman energía DC ya sea de un arreglo de paneles, batería o bancos de
baterías ( 12, 24, 48, 120 Vdc ) o generador eólico la transforman en energía de tipo alterno AC,
con salidas monofásicas 120 VAC ( Frecuencia de 60 Hertz ), Monofásicas 220 Vac ( Frecuencia de
50 Hertz ) y trifásicas en modelos de alta capacidad.
Estos equipos, a diferencia de los OFF GRID, no están hecho para conectarles cargas o accesorios
eléctricos, vienen con tomas macho con un cable para conectarse a la red eléctrica de la casa o
lugar e inyectar corriente a la misma.
A continuación vamos a relaciones lo que trabajan con arreglos de varios paneles:

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Estos equipos aceptan rango de voltajes debido a la variación de voltajes en paneles o
generadores eólicos, se encuentran con entradas de 10 – 28 vdc, 22 – 60 vdc, 45 – 90 vdc y 150 –
450 vdc, etc.

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En lo relacionado a sus partes componentes on bien simples:

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En lo relacionado a sus datos técnicos:

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Los datos anteriores son importantes a la hora de selección el panel adecuado para el inversor que
hemos seleccionado.
Para seleccionar el panel adecuado para su microinversor, tenga en cuenta las siguientes
recomendaciones:
Wp del arreglo de paneles = < Potencia Máxima de Entrada Dc del Inversor
La corriente total del arreglo de paneles a potencia máxima < La corriente máxima de entrada del
inversor.
Vmp del arreglo de paneles entre dentro del rango de voltaje de operación del inversor
Voc del arreglo de paneles < Voltaje máximo de entrada del inversor.
Vemos los siguientes ejemplos:
Se analizan los datos de los siguientes paneles, para seleccionar los que se adecuen al inversor:

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En la figura anterior, se observa que los paneles con WP de 200, 250 y 300, poseen un Voc mayor
al requerido que es de 32 VDC, y por esta razón se descartan para conformar el arreglo de paneles.
Por tanto se seleccionan los paneles de 100 y 200 Watios para conformar los arreglos como
siguen:

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Si se usan paneles de 150 watts, se tiene el siguiente arreglo:
A continuación se va a usar el siguiente inversor:
Para este inversor hay variación en el rango del voltaje de entrada, el cual va a afectar la selección
de los paneles, tal como se ve a continuación:

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En el ejemplo anterior, todos los paneles cumplen con la condición en la que el VOC sea menor de
60 = vdc, , pero al analizar la condición que el Vmp de los paneles deben estar en el rango de
operación del inversor, que para el caso es de 22 a 60 Vdc, entonces los paneles de 100 y 150
Watts salen por no cumplir esa condición.
El arreglo se conformará con paneles de 200 y 300 Watts los cuales, nos darán los 600 Wp
requeridos. No se usan los de 250, porque si los usamos, solo alcanzaríamos usar dos de ellos
llegando a una potencia de 500 watts.

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Si usamos los paneles de 300 watts, tendremos el siguiente arreglo:
Pasaremos a analizar el uso de inversores con capacidad de 100 watts:

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Se hace el mismo análisis para seleccionar los paneles a usar con este inversor:

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De la imagen anterior se puede observar que los paneles con Wp de 200, 250 y 300 poseen un Voc
mayor que el requerido ( 30 Vdc ) y por esta razón se formarán los arreglos con paneles de 100 y
150 Wp.
Si el arreglo lo formamos con panales de 150 watts, queda de la siguiente forma:

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A continuación vamos a trabajar con un inversor de la misma capacidad, pero con un mayor rango
de voltaje:
Realicemos el análisis para la selección de los paneles a trabajar con este inversor:

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Para el caso, el panel con Wp de 300, no cumplen con la condición de tener un Voc menor de 45
Vdc, y cuando se analiza la condición que el Vmp del arreglo debe estar en el rango de 20 a 45 Vdc,
entonces los paneles con Wp de 100 y 150 no lo cumplen. Por tanto nos quedan para operar los
paneles con Wp de 200 y 250, pero seleccionaremos los d 200 por cumplir con la condición de
llegar a una potencia de 1200 watts, que no podemos hacer usando los de 250.
En caso que se desee inyectar energía a otras líneas vivas del sitio, porque este sistema entrega
energía monofásica, entonces se pueden hacer sistemas paralelos, teniendo en cuenta que cada
inversor inyecta energía a una línea viva diferente a la de los otros sistemas, tal como se observa:

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Para finalizar analicemos las ventajas y desventajas del uso de este equipo:

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Ver video:
SELECCIÓN DE PANELES PARA OPERAR CON
INVERSOR ON GRID DE USO INTERNO
https://youtu.be/_Mc3a_PVWnk
GENERALIDADES DE LOS INVERSORES ON GRID
PARA USO EN INTERIORES
https://youtu.be/85wVZkR2FI4
1.3.1. SELECCIÓN DE INVERSORES ON GRID DE USO EN INTERIORES
Con base en el arreglo de paneles, se requiere la siguiente información:
• El voltaje a potencia máxima ( Vmp ) y de circuito abierto ( Voc ) del arreglo.
• La potencia del arreglo, que es la suma de las potencias de cada panel del arreglo.
• La corriente máxima del arreglo a potencia máxima.
• Las potencias de salidas de estos inversores son de 250, 300, 500, 600, 1000, 2000, 2500,
3000 watts
De su red eléctrica, se requiere la siguiente información:
• El voltaje de la red.
• La frecuencia de la red.
1.4. INVERSORES HIBRIDOS.
Son inversores que usan la energía de las baterías para convertirla en voltaje y corriente de tipo
AC, pero tienen la propiedad que pueden usar energía convencional de la red eléctrica en caso que
las cargas lo requieran.
1.4.1. INVERSORES HIBRIDOS ON GRID
Son inversores que usan la energía de panelas, baterías y fuentes externas de tipo AC, pero con la
particularidad, que en caso requerido, estos inversores pueden inyectar energía a la red externa.

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A continuación se observa un esquema de su conexión:
Los hay de varias capacidades que se observan en el siguiente cuadro:

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Para estos equipos se tienen las siguientes situaciones en operación:
MODO CONEXIÓN A RED
Se poseen las siguientes características:
A) Hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, para las cargas y
para inyección a red.

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B) Hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, pero no para
sustentar la totalidad de las cargas, por tanto, se toma parte de energía de la red externa
C) No hay suficiente producción por parte de los paneles para carga de baterías, por tanto, se
usa toma de la red externa para ayudar a cargar baterías y soportar las cargas

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MODO DESCONEXION A RED
Se tienen las siguientes características:
• La producción de los paneles esta para carga de baterías y para las cargas.
• En caso de baja producción de los paneles, el equipo toma parte de energia de las baterías
para abastecer a las cargas.
• Si no hay producción de paneles, el equipo abastece a las cargas con al energia de las
baterías.
MODO BYPAS
Se poseen las siguientes características:
• La red externa provee energía para las cargas y para la carga de las baterías.
• En caso que la batería este cargada por completo, la energía de la red externa se canaliza
para alimentar a las cargas conectadas

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MODO STANDBY
Se poseen las siguientes características:
• La prioridad es la carga de las baterías.
• La producción de los paneles es exclusiva para la carga de las baterías y no hay entrega de
energía a cargas.
• Si no hay producción de paneles, la energía de la red externa se encarga de la carga de las
baterías sin alimentación de las cargas.

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VER VIDEO:
1.4.2. INVERSORES HIBRIDOS OFF GRID O INVERSORES CARGADORES
Son inversores que usan la energía de panelas, baterías y fuentes externas de tipo AC, pero con la
particularidad, que estos inversores no pueden inyectar energía a la red externa.

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Para estos equipos se tienen las siguientes situaciones:
MODO AHORRO
No hay alimentación de cargas pero se cargan las baterías ya sea por paneles, red externa o
combinación de ambas fuentes
MODO RED
• El equipo alimenta a las cargas por medio de la red externa

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• El equipo provee carga a baterías y alimenta a cargas con la energía de la red externa y
paneles solares.
• El equipo provee energía a las cargas y carga baterías con la energía de la red externa.
MODO BATERIAS
El equipo alimenta cargas por medio de paneles y baterías o con sólo baterías en caso de
problemas con los paneles. Los paneles también cargan a las baterías.

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VER VIDEOS:
GENERALIDADES DE INVERSORES EN SISTEMAS
DE GENERACION SOLAR
https://youtu.be/sOua07RivZI
VERIFICACION DE LAS ONDAS DE SALIDAS EN
INVERSORES
https://youtu.be/DtoorolGRUQ
INVERSORES CARGADORES