Un inversor de corriente es un aparato electrónico. La función del inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario.
En sus inicios, las instalaciones fotovoltaicas utilizaban la electricidad para el consumo al mismo voltaje y con la misma forma que la recibían de los paneles solares y batería. Es decir, se trabajava con una corriente contínuia de 12, 24 o 48 voltios.
Esta característica marcó una gran diferencia con los usuarios que disponían de red de distribución eléctrica o de grupos electrógenos a 220 voltios de corriente alterna. Por este motivo, se introdujeron los inversores eléctricos.
¿Para qué sirve un inversor de corriente?
Los inversores utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para ordenadores, hasta aplicaciones industriales.
A continuación enumeramos algunos ejemplos en los que se usa un inversor eléctrico:
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En una instalación fotovoltaica se utilizan para convertir la corriente continua que suministran los paneles solares en corriente alterna.
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En fuentes de alimentación ininterrumpida de una instalación eléctrica, el inversor convierte la tensión suministrada por la batería en corriente alterna.
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En la transmisión de energía eléctrica, el inversor convierte la energía en corriente continua transferida en algunas líneas eléctricas para alimentar a la red de corriente alterna.
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La realización de una fuente de alimentación conmutada, para la transformación en corriente continua, con ventajas considerables en términos de eficiencia, tamaño y peso
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En el sector aeroespacial, se utilizan para proporcionar aviónica de avión con una corriente alterna altamente estable incluso si es suministrada por baterías (en el caso de una falla eléctrica)
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Variación de velocidad en motores eléctricos.
¿Cómo funciona un inversor?
Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular.
Los inversores de onda sinusoidal, tienen un transformador que que suaviza su forma haciéndola parecer un poco más una onda sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM consiguiendo que la componente principal sinusoidal sea mucho mayor que las armónicas superiores.
La forma de onda cuadrada generada por estos dispositivos tiene el problema de ser rica en armónicos superiores, mientras que la onda sinusoidal de la red eléctrica está desprovista de ella.
Ventajas
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Es el tipo de corriente que se utiliza en todo el mundo y, por tanto, da un punto de normalidad.
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Facilita la compra de electrodomésticos para poder acceder a los que son más eficientes.
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Permite mantener valores estables de voltaje y forma de onda, a pesar de la variabilidad del estado de carga de las baterías.
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El hecho de trabajar con voltajes superiores (220V es 18 veces 12V) permite trabajar con una intensidad de corriente más baja de acuerdo con la ley de Ohm. De esta forma se pueden usar conductores eléctricos más delgados y se minimizan las pérdidas por el efecto Joule.
Desventajas
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La instalación consta de un elemento más, el convertidor. Por lo tanto, disminuye la fiabilidad del sistema.
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El convertidor tiene unas pérdidas eléctricas compensar generando más electricidad a los módulos (5%).
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En instalaciones pequeñas, el convertidor puede representar una parte importante del presupuesto; por ejemplo, para una instalación de unos 100 Wp de potencia de módulos, un convertidor de 250 W puede representar un 20% del coste total.
Características principales
Principales características que definen un convertidor
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Voltaje de entrada (Vcc): este valor debe ser igual al del acumulador (12, 24, 48 V).
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Voltaje de salida (Vca): este valor debe ser normalizado (230 Vca).
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Estabilidad del voltaje de salida / entrada: se admiten variaciones de hasta el 10% para convertidores de onda cuadrada y del 5% para convertidores de onda sinusoidal.
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Tipo de onda: actualmente, los inversores deben presentar un formato tipo de corriente alterna normalizado con una onda sinusoidal pura.
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Capacidad de sobrecarga (potencias punta) y de protección térmica: muy útil en instalaciones con motores, ya que en el momento de arranque se puede duplicar la potencia necesaria para el funcionamiento nominal, aunque sólo durante unos segundos.
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La eficiencia energética o rendimiento del convertidor es la relación entre la energía que facilita el convertidor a los consumos en corriente alterna y la energía que necesita este convertidor de entrada (de la batería).
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Arranque automático y estado en espera: permite que las partes de potencia del mismo convertidor se desconecten en ausencia de consumos. Desupés, se vuelven a conectar cuando detectan una demanda energética por encima de un umbral previamente fijado.
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Protección contra la inversión de polaridad y cortocircuitos: opciones básicas, dadas las posibilidades de error o de funcionamiento defectuoso de los circuitos de consumo que son elevadas durante la vida del convertidor.
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Baja distorsión armónica: parámetro relacionado con la calidad de la onda generada. Los armónicos normalmente se eliminan por medio de filtros, aunque esto conlleve pérdidas. La variación de la frecuencia de la tensión de salida será inferior al 3% de la nominal.
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Posibilidad de ser combinado en paralelo: permitirá un posible crecimiento de la instalación y de la potencia de consumo.
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Buen comportamiento con la variación de la temperatura: margen de operación entre -5ºC y 40ºC.
Inversores de corriente para celdas solares
Los inversores de los sistemas fotovoltaicos para la entrada a la red eléctrica está diseñado específicamente para esta finalidad. Su función es la de transformar la energía eléctrica en forma de corriente continua producida por las celdas solares en corriente alterna para poderla suministrar a la red eléctrica.
A continuación, se presentan algunos tipos de inversores utilizados en sistemas de energía solar:
Inversores de cadena (String Inverters)
Estos inversores son los más comunes en sistemas residenciales y comerciales.
Convierten la energía de varios paneles solares conectados en serie (una cadena) en corriente alterna. Son adecuados para sistemas de tamaño medio y ofrecen un buen equilibrio entre costo y rendimiento.
Microinversores (Microinverters)
Cada panel solar tiene su propio microinversor conectado directamente a él. Esto permite un mayor control y eficiencia, ya que cada panel opera de forma independiente. Son especialmente útiles en sistemas donde la sombra o la obstrucción pueden afectar a uno o varios paneles.
Inversores centrales (Central inverters)
Estos inversores se utilizan en sistemas de gran escala, como plantas solares comerciales y a gran escala. Convierten la energía de múltiples paneles solares en una sola unidad central. Son eficientes y adecuados para sistemas de alto rendimiento.
Inversores híbridos (Hybrid Inverters):
Los inversores híbridos no solo convierten la energía solar de CC a CA, sino que también pueden funcionar en sistemas de almacenamiento de energía, como baterías. Esto permite el uso de energía solar almacenada durante la noche o en días nublados.
Inversores conectados a la Red (Grid-Tie Inverters):
Estos inversores se utilizan en sistemas solares que están conectados a la red eléctrica. Convierten la energía solar en CA y permiten la inyección de electricidad en la red pública. Algunos modelos también permiten medir la energía generada y consumida.
Inversores independientes (Off-Grid Inverters)
Estos inversores se utilizan en sistemas solares autónomos que no están conectados a la red eléctrica. Convierten la energía solar de CC en CA para alimentar dispositivos y sistemas en áreas remotas o sin acceso a la red eléctrica.
