Guía para dimensionar inversores de baja frecuencia: potencia y capacidad de sobretensión

Un inversor de baja frecuencia utiliza un transformador de alta resistencia y suele soportar mejor las sobrecargas y los picos de arranque que muchos inversores estándar, por lo que es una excelente opción para cargas con motor, equipos industriales y sistemas aislados de la red.

Esta guía de dimensionamiento explica cómo funcionan los inversores de baja frecuencia, en qué se diferencian de los inversores solares estándar y cómo elegir la capacidad de potencia y de sobretensión adecuadas para tus cargas reales.

¿Qué es un inversor de baja frecuencia?

Un inversor de baja frecuencia es un dispositivo de conversión de potencia basado en un transformador de alta resistencia que convierte la corriente continua, procedente de una batería o de un sistema de almacenamiento de energía solar, en electricidad de CA utilizable. 

En comparación con un inversor solar estándar, un inversor de baja frecuencia suele ser más robusto y ofrece mayor capacidad para soportar sobrecargas y picos de arranque, por lo que es más adecuado para cargas con motor, como bombas de agua, refrigeradores y aires acondicionados.

Si tus aparatos tienen una elevada corriente de arranque y necesitas energía estable y fiable, un inversor de baja frecuencia suele ser la opción más segura. 

Cómo funcionan los inversores de baja frecuencia

Un inversor de baja frecuencia convierte la corriente continua de una batería o de un sistema de almacenamiento de energía solar en electricidad de CA y luego eleva la tensión y aísla la salida mediante un transformador de alta resistencia. En lugar de depender únicamente de la conmutación electrónica para generar una salida de alta tensión, transfiere la energía a través del transformador, lo que le ayuda a soportar sobrecargas y demandas de arranque con mayor fiabilidad.

El proceso básico de funcionamiento es el siguiente:

1. Entrada de CC: el banco de baterías o el sistema de almacenamiento de energía suministra corriente continua estable al inversor.
2. Conversión de potencia: el inversor convierte la corriente continua en una forma de onda de CA de baja frecuencia.
3. Salida acoplada por transformador: un transformador de frecuencia de línea eleva la tensión y aísla la potencia, y ofrece una salida de CA utilizable, a menudo de onda sinusoidal pura.
4. Compatibilidad y protección de cargas: cuando una carga se pone en marcha y genera una breve corriente de arranque, el inversor de baja frecuencia puede soportarla gracias a su mayor capacidad de sobretensión; si la sobrecarga o el fallo persisten, los circuitos de protección se apagan para proteger el sistema.

En sistemas solares aislados de la red y de almacenamiento de energía, muchos inversores de baja frecuencia también integran funciones de carga y bypass: dan prioridad a la carga solar cuando está disponible, cambian a la red eléctrica o a un generador cuando es necesario y siguen alimentando cargas como luces, refrigeradores, aires acondicionados y bombas de agua. 

Inversor de baja frecuencia de 5 kW, 48 V, 110/240 V CA, fase dividida 5000 W nominales / 15 000 W de pico · 48 V · 110 V monofásico / 220 V bifásico

Inversor de baja frecuencia de fase dividida de 10 kW, 48 V, 110/240 V CA 10 000 W nominales / 30 000 W de pico · 48 V · 110 V monofásico / 220 V bifásico

Inversores de baja frecuencia frente a los estándar: diferencias clave

Al elegir el tamaño de un inversor solar para un sistema solar aislado de la red o una autocaravana, la diferencia fundamental entre un inversor de baja frecuencia y un estándar (de alta frecuencia) solar inverter es el diseño interno: el inversor de baja frecuencia utiliza un transformador de servicio pesado, mientras que el inversor estándar se basa en un circuito de conmutación de alta frecuencia.

• Capacidad de sobretensión Un inversor de baja frecuencia suele poder soportar una sobretensión de arranque de aproximadamente 2–3× la potencia nominal, lo que facilita alimentar cargas inductivas como refrigeradores, bombas de agua y aires acondicionados. Un inversor estándar de alta frecuencia suele admitir solo aproximadamente 1,2–1,5×, por lo que es más probable que active la protección contra sobrecargas durante el arranque del motor.
• Sobrecarga y fiabilidad Un inversor de baja frecuencia suele poder funcionar con aproximadamente un 110 %–150 % de carga durante períodos cortos, con un menor índice de fallos y una vida útil más larga en condiciones exigentes. Un inversor solar estándar es más sensible a las sobrecargas, y el funcionamiento continuo a plena carga puede acelerar el desgaste.
• Eficiencia y pérdidas Un inversor estándar (de alta frecuencia) suele ofrecer una mayor eficiencia de conversión y menores pérdidas en reposo, lo que suele ser mejor para el almacenamiento de energía en baterías. Un inversor de baja frecuencia suele ser un poco menos eficiente con cargas ligeras.

Tamaño y costo Un inversor de baja frecuencia es más grande y pesado —a menudo pesa aproximadamente 2–3× más que una unidad comparable de alta frecuencia— y suele costar más. Un inversor solar estándar es más ligero, compacto y, por lo general, más económico cuando la demanda de sobretensión es moderada.

Comparación de tipos de inversor: baja frecuencia frente a estándar

Comprender la capacidad de potencia en los inversores de baja frecuencia

La capacidad de potencia es la base fundamental para dimensionar un inversor de baja frecuencia. En una ficha técnica, suele aparecer como potencia nominal de salida (también llamada potencia continua): la potencia que un inversor de baja frecuencia puede suministrar de forma fiable durante períodos prolongados en condiciones normales. En resumen: la potencia de sobretensión/máxima determina si una carga puede arrancar; la capacidad de potencia determina si puede seguir funcionando sin activar con frecuencia las protecciones contra sobrecargas.

Un error común al comprar un inversor solar es considerar una potencia máxima elevada como si fuera la capacidad continua de uso diario. En un inversor de baja frecuencia, el enfoque correcto es distinto: primero, dimensione la potencia nominal para las cargas que funcionan simultáneamente y, después, compruebe la potencia máxima para cubrir la sobretensión de arranque de motores en refrigeradores, bombas de agua y aires acondicionados.

Potencia máxima de los inversores de baja frecuencia PowMr

Como referencia, el manual del inversor-cargador solar de baja frecuencia PowMr de 5 kW/10 kW indica las siguientes especificaciones para el modo inversor:

Comprender la capacidad de sobretensión en los inversores de baja frecuencia

La capacidad de sobretensión, también llamada potencia máxima, es la especificación de los inversores de baja frecuencia que más se suele pasar por alto y la que con mayor probabilidad causa problemas del tipo «no arranca mi carga». Es la potencia que el inversor puede suministrar durante un breve período mientras se produce la corriente de irrupción del arranque. En resumen: la capacidad de potencia determina si una carga puede funcionar continuamente; la capacidad de sobretensión determina si las cargas con motor pueden arrancar correctamente.

Las cargas inductivas, como refrigeradores, bombas de agua, aires acondicionados, compresores de aire y herramientas eléctricas, suelen consumir mucha más corriente al arrancar que durante el funcionamiento normal. Si dimensiona un inversor solar basándose únicamente en los vatios nominales e ignora la capacidad de sobretensión, es posible que el arranque falle, se produzcan caídas de tensión o se active repetidamente la protección contra sobrecargas.

Potencia máxima de los inversores de baja frecuencia PowMr