¿Qué es el inversor trifásico y cómo funciona?

Después de discutir el inversor bifásico/de fase dividida , hoy analizaremos un componente clave en las grandes sistemas fotovoltaicos - el inversor trifásico.

La diferenciación de un sistema eléctrico trifásico con respecto a los sistemas monofásicos convencionales mejora la eficiencia y abre vías para una distribución superior de energía. Comprender los conceptos básicos de la electricidad trifásica es fundamental para adaptarla a las instalaciones solares.

¿Qué es corriente trifásica?

La electricidad trifásica; es un sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica que utiliza tres corrientes alternas de igual amplitud pero desfasadas entre sí en 120 grados eléctricos. Cada una de estas corrientes se denomina fase y se representan comúnmente con "L1, L2 y L3".

El estándar de voltaje para sistemas trifásicos puede variar según regulaciones regionales, requisitos de red y prácticas de la industria.

Tensiones trifásicas normalizadas en Europa

Los sistemas trifásicos en Europa adoptan voltajes estandarizados, la mayoría de los que se sitúan entre 380V/400V/415V, con posibles variaciones entre diferentes países.

El sistema eléctrico trifásico suele ser de conxión de 4 hilos , con tres hilos sirviendo como cables de fase o línea , y el cuarto cable como el neutro . La tensión entre dos líneas cualesquiera, llamada voltage línea / fase a fase, es de 380V, 400V o 415V.

El voltaje fase / fase neutro , medido entre cualquier cable de línea y el neutro, es de 220/230/240V. Este estándar se aplica no solo en los contextos industriales y comerciales, sino también en entornos residenciales.

Tensiones trifásicas normativas en América

En América, los sistemas trifásicos toman diversos estándares de voltaje, con valores comunes de 208V, 240V, o 480V, determinado por aplicaciones específicas y regulaciones locales.

Por ejemplo, en los edificios comerciales de EE. UU., los sistemas trifásicos suelen tener una configuración de 120/208V con cuatro hilos. En cambio, las plantas industriales optan por una disposición trifásica más densa y potente, como el 277/480V, que proporciona un suministro de energía significativamente mayor con la misma corriente.

Tensiones trifásicas normalizadas de Oceanía

En Oceanía, Australia y Nueva Zelanda se adhieren a las prácticas globales y utilizan normativas de 400V para sistemas de energía solar trifásica.

Tensión trifásica de Asia

Respecto a Asia, China opta por 380V o 400V, y Japón sigue normas locales como 200V o 400V. En Oriente Medio, Por ejemplo, Arabia Saudita prevalece un estándar uniforme de 400/690V.

Tensión trifásica de África

En cuanto a África, Sudáfrica adoptan a los estándares de 400V, mientras que Nigeria y otras naciones africanas se inclinan hacia Normas europeas, empleando 400V para sistemas trifásicos. Los países del norte de África como Egipto reflejan el Medio Oriente con estándares 400/690V.

¿Qué es el inversor trifásico?

Un inversor trifásico es un dispositivo que convierte la corriente continua en corriente alterna trifásica con tres fases desfasadas 120 grados entre sí.

En aplicaciones solares, el inversor juega un papel crucial al convertir la energía solar de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA), permitiendo un funcionamiento continuo. Esto es especialmente importante en la integración con la red eléctrica o con equipos trifásicos, especialmente en sistemas híbridos que necesitan una eficiente conversión de energía.

¿Cómo funciona un inversor trifásico en un sistema fotovoltaico?

Conversión de CC a CA

Por lo general, la energía trifásica se compone de cuatro cables, tres de ellos funcionan como fases activas y un neutro adicional, que se conecta a tierra en el cuadro de distribución.

Por ejemplo, los inversores trifásicos de la serie PowMr SunSmart L3 ( 8kw  , 12kw garantiza una salida de corriente alterna en las fases L1, L2, L3 y N. Además, ofrece una tensión de fase ajustable que varía entre 200 y 240VCA (con un valor predeterminado de 230VCA). Asimismo, el inversor proporciona flexibilidad con un voltaje de línea ajustable en un rango de 350 a 415VCA, con una configuración por defecto de 400VCA. Esta versatilidad beneficia tanto a electrodomésticos monofásicos como a dispositivos trifásicos, convirtiéndolo en una elección adaptable para aplicaciones residenciales y comerciales.

Regulación de potencia DC del panel solar (DC a DC)

Con el objetivo de cubrir las elevadas necesidades energéticas y garantizar la indepedencia del sistema trifásico respecto a la red eléctrica, se recurre al almacenamiento de energía solar mediante la integración de baterías. Esto permite que el sistema funcione de forma autónoma y sirve como respaldocomo respaldo durante cortes en la red eléctrica. Para aprovechar de manera eficiente la energía solar, los inversores trifásicos incorporan controladores de carga solar.

Por ejemplo, el inversor trifásico 8kw del Serie SunSmart L3 está equipado con controladores de carga MPPT duales , cada uno de ellos que admite un amplio rango de voltaje de entrada de 200 a 650V CC, con una potencia de entrada máxima del panel solar de 6000W por canal. Esto garantiza que los paneles solares funcionen con su máxima eficiencia, mejorando el sistema general. rendimiento y maximizar la cosecha de energía.

Conversión de CA a CC

Tras incorporar un almacenamiento de batería, la conversión de energía de CA a CC aumenta la flexibilidad del sistema eléctrico. La combinación perfecta de conversiones, tanto de CA a CC como de CC a CA, optimiza la utilización de energía y la interacción en la red.

Esta característica dinámica no solo garantiza un suministro estable de energía, sino que también posibilita la gestión de energía con el propósito de ahorrar la factura de la luz adaptando el uso de la luz al perfil horario de los precios del mercado de electricidad. En el caso de sistemas solares trifásicos, estas ventajas se amplifican, sobre todo en entornos industriales con una demanda máxima más destacada.

El inversor trifásico PowMr opera en un rango de voltaje de fase de 170 a 280V y un rango de voltaje de línea de 305 a 485V durante la conversión de CA a CC. Es ideal para sistemas fotovoltaicos trifásicos, especialmente en entornos industriales. Esto se debe a su capacidad de configurar los períodos de carga/descarga de la batería a base de los tramos de la luz para contrarrestar los picos de demanda eléctrica, que son más elevados que los de otros sistemas, asegurando así un suministro de energía estable y independencia de la red.

Sincronización con la Red

En los sistemas híbridos de energía solar, la sincronización precisa con la red eléctrica es crucial para lograr armonía en la frecuencia de salida, la forma de onda, la fase y el voltaje. Esta integración perfecta y esencial para una transferencia de energía suave es responsabilidad del inversor trifásico.

Ejemplificado por el inversor trifásico PowMr, proporciona opciones de frecuencia de 50 o 60 Hz, facilitando una conexión estable y sincronizada a la red. Además, garantiza una producción de onda sinusoidal pura, mejorando así la calidad y confiabilidad de la energía generada.

Ventajas de los inversores trifásicos sobre los inversores monofásicos

Densidad de potencia mejorada
Los inversores trifásicos posibilitan la entrega de un amperaje equivalente con cables de menor calibre, lo que incrementa la densidad de potencia en los sistemas de distribución.

Aumento de la eficiencia
En comparación con los circuitos monofásicos, los sistemas trifásicos proporcionan casi el doble de potencia con la misma corriente, lo que lleva a una mayor eficiencia en la distribución de energía.

Aplicabilidad
Es especialmente beneficioso en entornos de alto consumo energético, como instalaciones de TI de alta densidad, centros de datos, almacenes y sectores de fabricación e industria.

Conclusión - ¿Para qué es necesario inversor trifásico?

Es importante tener en cuenta que, en el caso de instalaciones fotovoltaicas en viviendas de menor escala, un inversor monofásico podría ser suficiente. La elección entre inversores monofásicos y trifásicos dependerá de los requisitos específicos y de las normativas de la red eléctrica local.

A continuación, se describen los escenarios comunes en los que la distribución de energía trifásica es esencial para lograr un rendimiento e integración óptimos.

Aplicaciones industriales

Las industrias que requieren maquinaria pesada y tienen una alta demanda de energía experimentan beneficios significativos al utilizar sistemas trifásicos. La capacidad de potencia superior y la estabilidad proporcionada por estos sistemas son cruciales para mantener operaciones industriales sin interrupciones.

Grandes instalaciones comerciales

Establecimientos comerciales con altos requerimientos energéticos, como centros comerciales, centros de datos y grandes complejos de oficinas, requieren inversores trifásicos. Estos inversores son capaces de gestionar eficientemente la variedad de cargas exigentes presentes en dichos entornos.

Viviendas de alto consumo energético

En hogares con electrodomésticos de alto consumo energético, como calentadores de agua eléctricos, sistemas HVAC y cocinas equipadas, un inversor trifásico garantiza un suministro de energía más equilibrado y estable. Esto es especialmente crucial en residencias más grandes con varios dispositivos de alta potencia operando al mismo tiempo.

Centro de distribusión de energía solar

En los parques fotovoltaicos de gran tamaño que cubren grandes superficies, los inversores trifásicos son indispensables. Su capacidad para transmitir La energía a largas distancias con pérdidas mínimas garantiza el suministro eficiente de energía desde fuentes solares remotas hasta el punto de conexión de la red eléctrica.

Vehículos eléctricos (EV)

Los vehículos eléctricos suelen emplear inversores trifásicos en su electrónica de potencia para convertir la energía de la batería de alta tensión (HV) en corriente alterna (AC) que impulsa el motor eléctrico. Los sistemas trifásicos ofrecen un funcionamiento más suave y eficiente para la propulsión de vehículos eléctricos.

Conexión a la red

En zonas donde la red eléctrica es trifásica, el uso de un inversor solar trifásico garantiza una integración fluida con la red. Los sistemas trifásicos son comúnmente empleados en áreas urbanas y en lugares con una alta demanda de energía. El uso de un inversor trifásico contribuye a equilibrar la distribución de energía entre las tres fases.