Come funziona un inverter solare?

Come funziona un inverter solare per fornire elettricità CA dopo aver assorbito la corrente CC di un campo solare? Ecco, di seguito, la risposta e molto altro ancora.

Nella vostra ricerca di informazioni sugli inverter solari, probabilmente vi starete chiedendo: come funziona un inverter solare? I diversi inverter funzionano in modo diverso? E così via. Questo articolo intende rispondere a tutte queste e ad altre domande sugli inverter solari, in modo semplice e chiaro.

Come funziona un inverter solare?

Un sistema di inverter solare è composto principalmente da un inverter, da pannelli solari e (più spesso) da batterie di accumulo insieme al regolatore di carica. L'inverter converte la corrente continua in alimentazione CA utile. D'altra parte, il regolatore di carica regola la carica della batteria.

Il funzionamento di base dell'inverter solare è piuttosto semplice: quando i pannelli solari sono in eccesso, l'energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie. Quando la potenza è insufficiente, l'energia viene prelevata dalle batterie. In questo modo, l'inverter garantisce una fornitura costante di energia anche quando i pannelli solari non generano elettricità.

Tuttavia, diversi tipi di inverter solari possono funzionare in modo diverso e adattarsi a scopi diversi. Ad esempio, alcuni si collegano direttamente alla rete e possono utilizzare o meno le batterie di accumulo. Gli inverter solari collegati alla rete sono in grado di vendere l'energia in eccesso all'azienda elettrica, mentre gli inverter non collegati alla rete possono utilizzare solo l'energia immagazzinata nelle batterie. Per saperne di più, leggi qui sotto.

Principio di funzionamento dell'inverter solare

Vediamo ora come gli inverter fotovoltaici riescono a fornire un'uscita in corrente alternata o, in altre parole, il principio di funzionamento degli inverter solari. Visto dall'esterno, un inverter fotovoltaico può sembrare una semplice scatola. Tuttavia, all'interno sono presenti diversi circuiti elettronici che lavorano insieme per realizzare la conversione da corrente continua a corrente alternata.

Componenti dell'inverter solare

I diversi tipi di inverter fotovoltaici possono utilizzare componenti diversi per ottenere la conversione CC-AC. Di seguito sono riportati alcuni dei principali componenti dell'inverter solare che contribuiscono a convertire la corrente continua in corrente alternata:

• Diodi
• Trasformatori (negli inverter basati su trasformatori)
• Condensatori e induttori
• MOSFET o IGBT
• Software di monitoraggio

Il funzionamento dell'inverter solare

Il funzionamento dell'inverter solare, basato sui componenti citati, prevede la commutazione rapida della corrente continua all'interno di un circuito per produrre una corrente alternata. A tal fine, vengono utilizzati dispositivi di commutazione ad alta frequenza. Di solito si tratta di MOSFET (transistor ad effetto di campo a semiconduttore a ossido metallico) o IGBT (transistor bipolari a griglia isolata).

I condensatori e gli induttori, invece, immagazzinano l'energia sotto forma di carica elettrica e campo elettrico, che viene poi rilasciata quando è necessario per uniformare l'uscita risultante dall'azione di commutazione. I diodi, se utilizzati nella tecnologia degli inverter solari, forniscono principalmente un percorso per le correnti di carico induttive, mentre i trasformatori cambiano la tensione al livello richiesto.

Infine, il software di monitoraggio presente in quasi tutti gli inverter oggi serve a monitorare il funzionamento dell'inverter e a rilevare i guasti prima (o quando) si verificano. Come accennato in precedenza, inverter diversi possono utilizzare modi diversi per produrre corrente alternata.

Funzionamento degli inverter solari per tipo

Il principio di funzionamento degli inverter solari dipende principalmente dal fatto che siano basati su trasformatore o senza trasformatore, a onda sinusoidale pura o modificata, e che si tratti di inverter solari monofase o trifase. Per comprendere queste differenze, diamo un'occhiata a ciascun tipo di inverter solare, al suo funzionamento e ad altro ancora.

Inverter solare Trasformatore vs. Senza trasformatore

In poche parole, un inverter solare basato su trasformatore utilizza un trasformatore di isolamento per convertire la tensione secondo le necessità. Un inverter senza trasformatore non ne utilizza uno e si affida a componenti elettronici. Come ci si può aspettare, questo può comportare alcuni vantaggi e svantaggi per ciascun tipo: di seguito troverete maggiori informazioni su questi inverter.

Inverter solare basato su trasformatore

È l'inverter solare tradizionale o standard. Utilizza un normale trasformatore per la conversione da corrente continua a corrente alternata, insieme a diversi componenti elettronici, quali condensatori e transistor. Uno dei suoi principali vantaggi è l'isolamento elettrico tra i circuiti di ingresso e di uscita, con conseguente maggiore sicurezza elettrica.

Tuttavia, un inverter solare basato su trasformatore è più costoso di un inverter senza trasformatore. Questo perché il trasformatore è un componente costoso. Inoltre, il trasformatore aggiunge peso e ingombro all'inverter, rendendolo più grande e meno comodo da installare.

Un altro svantaggio è che il trasformatore può introdurre perdite di potenza. Queste perdite si aggirano in genere intorno a 2-3%, ma possono arrivare a 5%. Ciò significa che l'inverter sarà meno efficiente di un inverter senza trasformatore, oltre a produrre un ronzio caratteristico durante il funzionamento.

Inverter senza trasformatore

Gli inverter solari senza trasformatore sono un tipo di dispositivo più recente. Invece di trasformatori fisici, utilizzano dispositivi a semiconduttore per cambiare la corrente continua in corrente alternata e la tensione al livello richiesto. Ciò comporta diversi vantaggi rispetto agli inverter basati su trasformatori.

In primo luogo, gli inverter senza trasformatore sono più efficienti perché non perdono energia nel processo di trasformazione. In secondo luogo, gli inverter senza trasformatore sono più piccoli e leggeri di quelli basati su trasformatore e quindi più facili da installare. Sono anche meno costosi, dato che non utilizzano un trasformatore.

La maggior parte degli inverter TL oggi viene installata anche con MPPT, che li rende piuttosto efficaci per quanto riguarda l'erogazione di energia. Tuttavia, gli inverter solari senza trasformatore non dispongono della sicurezza di isolamento offerta dai trasformatori, il che può costituire un problema. Tuttavia, i modelli moderni sono dotati di tecnologie in grado di risolvere questo problema.

Inverter a onda sinusoidale pura contro inverter modificati

La forma d'onda dell'uscita di un inverter fotovoltaico ne determina anche il funzionamento. I due tipi più comuni di forme d'onda sono l'onda sinusoidale pura e l'onda sinusoidale modificata. Sebbene sia raro, si possono incontrare anche inverter a onda quadra. Qui di seguito troverete maggiori informazioni sui 3 tipi di inverter e sul loro funzionamento.

Pure Sine Wave Inverter

The output of a pure sine wave solar inverter is a perfect sine wave. This is the same kind of waveform produced by utility companies (sometimes even better). Pure sine wave inverters are more expensive than other types of inverters (and more complex), but they’re also more efficient and have better power quality.

A pure sine wave inverter for solar system is the best choice for a backup power system: it provides clean, reliable power for all of your sensitive electronics. They are most suitable when it comes to powering sensitive appliances or motorized equipment like pumps and fans.

Modified Sine Wave Inverter

The output of a modified sine wave solar inverter assumes a staircase shape. This type of waveform is less expensive than a pure sine solar inverter, but it’s also less efficient and has lower power quality. Modified sine wave inverters are, therefore, typically used in applications where power quality is not as important.

The main advantage of modified sine wave solar inverters is that they’re usually less expensive than pure sine wave inverters. However, their modified waveform can cause some electronic equipment to operate less efficiently or generate more heat. Generally, they’re usable in low power applications.

Square Wave Solar Inverter

The solar inverter output voltage in this case makes abrupt changes from peak positive to peak negative, producing a square waveform. This type of waveform is the most basic and cheapest to produce. But just like the modified sine wave types, these inverters can make many electrical appliances to overheat or operate less efficiently.

Single Phase vs Three Phase Solar Inverter

A solar inverter is also either a single or 3 phase device. The single phase solar inverter only has one input voltage, while a 3 phase solar inverter has three. Single phase inverters are most commonly used in residential solar systems because they’re less expensive and more than sufficient for powering a home. Three phase solar inverters are typically used in commercial solar systems or very large residential systems.

Single Phase Solar Inverter

A single phase solar inverter is the most basic and common type. It produces single phase output from the solar array current, making it well suited for small loads such as those in a home or small office. The downside of using a single phase solar inverter is that they can only power certain types of equipment.

Three Phase Solar Inverter

A 3 phase solar inverter is more complex than a single phase solar inverter and works by producing three different output currents from the DC input. These produce more power and are best suited for larger loads such as those in an industrial setting. As you can expect, the three phase solar inverter is usually more expensive and complex to design and build.

Conclusione

The working that’s responsible for solar inverter DC to AC conversion can take various forms and require different components. Generally, the solar inverter technology today includes the use of semiconductor devices. Different inverter working principles have different advantages and disadvantages. These are outlined in this post. Use the information to find the most appropriate type of inverter for your solar energy system.