Además de la función de conversión de CC a CA, el inversor solar de conexión a red también debe contar con la función MPPT para el conjunto de células solares y diversas funciones de protección. El conjunto de células solares suministra energía a la red eléctrica mediante un inversor PWM de onda sinusoidal. La potencia que el inversor solar conectado a la red envía a la red eléctrica depende de la potencia del conjunto de células solares y de las condiciones locales de luz solar en ese momento. Actualmente, la tecnología de los inversores de potencia está muy desarrollada y el circuito principal del inversor se muestra en la siguiente figura.
El circuito de funcionamiento del sistema fotovoltaico solar conectado a la red se muestra en la figura 2. Vp es la tensión de salida del inversor solar de conexión a red. Vu es la tensión de la red. R es la resistencia del cable y L es el reactor en serie. Iz es la corriente que se devuelve a la red. Para garantizar que el factor de potencia de la corriente de retorno sea siempre 1, la fase de la corriente de retorno debe coincidir con la de la tensión de la red. Tomando como referencia la tensión de red Vu, las fases de Iz y Vu deben coincidir. VR, la tensión entre los dos terminales de la resistencia interna R, debe coincidir con la tensión de la red eléctrica. Además, la fase de VL, la tensión entre los dos terminales del reactor, es inferior a la de la tensión VR. La fase y la amplitud de VP se pueden calcular 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, el sensor de tensión detecta la fase, el período y la amplitud de Vu. Como es difícil obtener el valor de R en un 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 tomando como referencia la fase de la red eléctrica. El transformador de corriente debe detectar Iz periódicamente para garantizar que Iz sea coherente con la tensión de la red. De este modo, se puede lograr la generación de energía por retroalimentación con un factor de potencia de 1.
El microprocesador se utiliza principalmente para probar la fase de tensión en tiempo real, retroalimentar y controlar la fase de corriente, seguir la potencia máxima del conjunto de células solares y seguir la señal PWM sinusoidal en tiempo real. Su proceso de funcionamiento es el siguiente: mediante un sensor Hall de tensión, la tensión y la fase de la red eléctrica se envían al convertidor A/D del microprocesador. A continuación, el microprocesador compara la fase de la corriente de retroalimentación con la fase de la tensión de la red eléctrica. La señal de error se ajusta mediante PID y luego se envía al modulador por ancho de pulso (PWM). De este modo, se completa el proceso de retroalimentación de la potencia con un factor de potencia de 1. Otra función principal del microprocesador es lograr la máxima potencia de salida del conjunto de células solares. La potencia de salida del conjunto de células solares se puede calcular detectando por separado la tensión y la corriente de salida del conjunto mediante los sensores de tensión y corriente, y multiplicando después los dos valores detectados. A continuación, se debe calcular el ciclo de trabajo de salida del PWM. En realidad, esto consiste en ajustar la tensión de retroalimentación para obtener la potencia máxima óptima.
Según la figura 2, se puede observar que, cuando cambia la amplitud de Vp, también cambia el ángulo de fase φ entre la corriente de realimentación del inversor solar conectado a la red y la tensión de la red. Al implementar el control de realimentación de la fase de la corriente, se logra el control desacoplado de la fase y la amplitud, lo que simplifica el funcionamiento del microprocesador. Además, también debe tenerse en cuenta el estado de funcionamiento del sistema fotovoltaico solar conectado a la red cuando se interrumpe el suministro eléctrico. En un sistema fotovoltaico solar conectado a la red convencional, cuando se interrumpe el suministro eléctrico de la red pública, el inversor solar conectado a la red deja de funcionar.
Principio de funcionamiento: cuando se interrumpe el suministro eléctrico de la red pública, el lado de la red permanecerá en cortocircuito. En ese momento, el inversor solar conectado a la red iniciará la función de generación autónoma debido al problema de sobrecarga. Cuando el microprocesador detecte la sobrecarga, bloqueará la señal SPWM y activará el disyuntor conectado a la red eléctrica. Si el conjunto de células solares puede generar energía, el inversor solar conectado a la red funcionará de forma independiente y será fácil de controlar. Solo es necesario conocer el estado de realimentación negativa de la tensión de CA. El microprocesador detectará la tensión de salida del inversor solar conectado a la red y la comparará con la tensión de referencia (normalmente, 220 V). Luego, controlará el ciclo de trabajo de la salida PWM para lograr la inversión y un funcionamiento con tensión estable.
La condición previa para garantizar un funcionamiento con tensión estable es que el conjunto de células solares pueda proporcionar suficiente potencia en ese momento. Si la carga es demasiado alta o la luz solar es insuficiente, el inversor solar conectado a la red no podrá generar suficiente potencia y la tensión en los terminales del conjunto de células solares disminuirá. A continuación, disminuirá la tensión de CA de salida, lo que activará la protección contra baja tensión. Cuando el suministro eléctrico de la red vuelva a la normalidad, cambiará automáticamente al estado de realimentación.
