Principio de funcionamiento de los inversores fotovoltaicos
Los inversores fotovoltaicos son el corazón de los sistemas de energía solar, actuando como el puente fundamental entre los paneles solares y los dispositivos eléctricos de uso final o la red eléctrica. A diferencia de los equipos de conversión de energía tradicionales, su misión principal es transformar la corriente continua (CC) de bajo voltaje y sin regular producida por los módulos solares fotovoltaicos en corriente alterna (CA) estable y compatible con la red eléctrica. Esta conversión es fundamental, ya que casi todos los electrodomésticos, la maquinaria industrial y las redes eléctricas públicas dependen de la CA para funcionar eficientemente.
La estructura interna de un inversor fotovoltaico es una sofisticada integración de hardware y software. A nivel de hardware, consta de circuitos de entrada de CC, módulos de conversión de CC a CA, circuitos de filtrado y unidades de control de conexión a la red. El circuito de entrada de CC estabiliza primero la corriente continua fluctuante de los paneles solares, evitando que los picos de tensión dañen los componentes posteriores. El módulo de conversión de CC a CA, compuesto por interruptores electrónicos de potencia, como transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), activa y desactiva rápidamente la corriente continua para generar una forma de onda de CA aproximada. Esta forma de onda se suaviza posteriormente en una onda sinusoidal pura mediante el circuito de filtrado, cumpliendo así con los estrictos requisitos de la red eléctrica y los equipos eléctricos.
En cuanto al software, la tecnología de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es clave para maximizar la eficiencia energética. Los algoritmos MPPT escanean continuamente la salida de voltaje y corriente de los paneles solares, calculando la combinación que produce la mayor potencia. Dado que la salida del panel solar es muy sensible a la intensidad de la luz solar, la temperatura y el sombreado (por ejemplo, un aumento de 10 °C en la temperatura del panel puede reducir la eficiencia en un 5 %), el sistema MPPT ajusta el punto de trabajo cada pocos milisegundos. En aplicaciones prácticas, un inversor MPPT de alta calidad puede aumentar la cosecha anual de energía de un sistema solar residencial entre un 15 % y un 25 % en comparación con los inversores con funciones básicas de seguimiento. Para sistemas conectados a la red eléctrica, un módulo adicional de bucle de enganche de fase (PLL) garantiza que la energía CA generada esté perfectamente sincronizada con el voltaje (normalmente 220 V o 380 V), la frecuencia (50 Hz o 60 Hz) y la fase de la red, evitando fluctuaciones de potencia que podrían afectar la estabilidad de la red.
[Inserte aquí una imagen que muestre el circuito interno de un inversor fotovoltaico con etiquetas que indiquen los componentes clave, como el circuito de entrada de CC, el módulo de conversión basado en IGBT, el circuito de filtrado, el controlador MPPT y la unidad PLL. La imagen debe ser nítida y de alta resolución, con fondo blanco para una mejor visibilidad.]
