Además de la función de conversión de DC a AC, el inversor solar conectado a la red también debe contar con la función MPPT del conjunto de células solares y diversas funciones de protección. El conjunto de células solares entrega energía a la red eléctrica a través de un inversor PWM de onda sinusoidal. La potencia enviada desde el inversor solar conectado a la red a la red eléctrica está determinada por la potencia del conjunto de células solares y las condiciones locales de luz solar en un momento específico. Actualmente, la tecnología de inversores de potencia se ha vuelto muy madura, y el circuito principal del inversor de potencia se muestra en la siguiente figura.
El circuito de operación del sistema solar fotovoltaico conectado a la red se muestra en la figura 2. Vp significa el voltaje de salida del inversor solar conectado a la red. Vu significa el voltaje de la red. R representa la resistencia del cable y L el reactor en serie. Iz representa la corriente que se devuelve a la red. Para asegurar que el factor de potencia de la corriente de retroalimentación sea siempre 1, la fase de la corriente de retroalimentación y el voltaje de la red deben ser consistentes. Refiriéndose al voltaje de la red Vu, entonces la fase de Iz y Vu debe ser consistente. VR, el voltaje en los dos terminales de la resistencia interna R, debe ser consistente con el voltaje de la red eléctrica. Además, la fase de VL, el voltaje en los dos terminales del reactor, es menor que la del voltaje VR. La fase y amplitud de VP pueden calcularse con la fórmula:
Vp=Iz x (R + ωL) +Vu
En la fórmula: ω se refiere a la frecuencia angular de la red eléctrica.
En el circuito real del inversor solar conectado a la red, la fase, el período y la amplitud de Vu son detectados por el sensor de voltaje. Como es difícil obtener el valor de R en el sistema real, la fase de la corriente de retroalimentación Iz se obtiene mediante la retroalimentación negativa de corriente. El ángulo de fase de la corriente de retroalimentación Iz se calcula refiriéndose a la fase de la red eléctrica. Iz debe ser detectada por el transformador de corriente periódicamente para asegurar que Iz sea consistente con el voltaje de la red. De esta manera, se puede realizar la generación de energía de retroalimentación con un factor de potencia de 1.
El microprocesador se utiliza principalmente para medir la fase de voltaje en tiempo real, retroalimentar y controlar la fase de la corriente, rastrear la máxima potencia del conjunto de células solares y seguir la señal PWM de onda sinusoidal en tiempo real. Su proceso de trabajo es el siguiente: A través del sensor de voltaje Hall, el voltaje y la fase de la red eléctrica se envían al convertidor A/D del microprocesador. Luego, el microprocesador comparará la fase de la corriente de retroalimentación con la fase del voltaje de la red eléctrica. La señal de error será ajustada por PID y luego enviada al modulador de ancho de pulso (PWM). De esta manera, se completa el proceso de retroalimentación de la potencia con factor de potencia 1. Otra función principal del microprocesador es lograr la salida máxima de potencia del conjunto de células solares. La potencia de salida del conjunto de células solares se calcula detectando por separado el voltaje y la corriente de salida mediante sensores de voltaje y corriente, y luego multiplicando estos dos valores detectados. Después, se calcula el ciclo de trabajo de salida del PWM. Esto ajusta el voltaje de retroalimentación para obtener la potencia máxima optimizada.
Basado en la figura 2, se puede observar que cuando cambia la amplitud de Vp, el ángulo de fase φ entre la corriente de retroalimentación del inversor solar conectado a la red y el voltaje de la red también cambia. Dado que se realiza el control de retroalimentación de la fase de la corriente, se logrará el control desacoplado de la fase y la amplitud, lo que simplificará el trabajo del microprocesador. Además, también se debe considerar el estado de funcionamiento del sistema solar fotovoltaico conectado a la red cuando está sin energía. En el sistema solar fotovoltaico común conectado a la red, cuando se interrumpe el suministro eléctrico de la red, el inversor solar conectado a la red dejará de funcionar.
El principio de funcionamiento: Cuando se interrumpe el suministro eléctrico de la red, el lado de la red permanecerá en estado de cortocircuito. En este momento, el inversor solar conectado a la red iniciará la función de auto-producción debido a un problema de sobrecarga. Cuando el microprocesador detecta la situación de sobrecarga, bloqueará la señal SPWM y activará el interruptor automático conectado a la red eléctrica. Si el conjunto de células solares puede entregar energía, el inversor solar conectado a la red operará de forma independiente, lo que puede controlarse fácilmente. Solo necesita conocer el estado de retroalimentación negativa del voltaje de CA. El microprocesador detectará el voltaje de salida del inversor solar conectado a la red y lo comparará con el voltaje de referencia (normalmente 220V). Luego, controlará el ciclo de trabajo de salida del PWM para lograr una operación inversora y de voltaje estable.
La condición previa para asegurar una operación de voltaje estable es que el conjunto de células solares pueda proporcionar suficiente potencia en ese momento. Si la carga es demasiado alta o las condiciones de luz solar son pobres, el inversor solar conectado a la red no podrá entregar suficiente potencia y entonces el voltaje terminal del conjunto de células solares disminuirá. Luego, el voltaje de salida de CA disminuirá, lo que causará un estado de protección por bajo voltaje. Cuando el suministro eléctrico de la red vuelva a la normalidad, cambiará automáticamente al estado de retroalimentación.
