ESTRUCTURAS DE CONVERSIÓN PARA SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE ALTA POTENCIA Memoria que, para optar al grado de Doctor Ingeniero Industrial, por Mikel Borrega Ayala -DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA-UNIVERSIDAD PUBLICA DE NAVARRA

 

1.2 Objetivos de la tesis

. La red eléctrica es de naturaleza alterna, con lo que si se quiere inyectar energía en la red se debe de hacer mediante corriente alterna. Sin embargo, la corriente proporcionada por un generador fotovoltaico es de naturaleza continua. Es por ello que se hace necesaria la utilización de una etapa de conversión electrónica DC/AC, denominada inversor. En las instalaciones fotovoltaicas de conexión a red se utilizan tanto inversores trifásicos, que inyectan la potencia generada a una red trifásica, como inversores monofásicos que la inyectan a una fase. Normalmente, en instalaciones de potencias inferiores a 4.6-6kW4, se utilizan inversores monofásicos. En instalaciones de más potencia, tanto domésticas como grandes plantas, se utilizan inversores trifásicos.

Esta tesis se va a centrar en los inversores fotovoltaicos de conexión a red utilizados en grandes plantas de generación eléctrica. Tal y como se ha apuntado anteriormente, estas instalaciones tienen una potencia de entre 1MW y los 247MW de la instalación más grande del mundo a día de hoy. Se suelen ubicar en lugares con una alta irradiación, aprovechando terrenos de escaso valor urbanístico o para la agricultura. El factor económico es, por lo tanto, el principal parámetros a tener en cuenta en el diseño de este tipo de instalaciones ya que se busca la mayor rentabilidad. Así, los costes de todos los elementos que componen la instalación, incluido el inversor, tienen que ser lo menor posibles. El coste del inversor en relación a la potencia del mismo, ratio €/Vat, suele ser mejor en los inversores de mayor potencia y es por ello que, en este tipo de instalaciones en las que se busca una etapa de conversión lo más económica posible, se utilizan los mayores inversores del mercado con potencias de entre 500kW y 1MW, en lugar de una cantidad mayor de inversores de menor potencia. Es precisamente el diseño de estos inversores de gran potencia el objetivo principal de esta tesis.

Cabe destacar que el hecho de que se busque la instalación más económica posible no siempre va ligado a que el inversor tenga que ser lo más barato posible. Lo importante es conseguir la mayor rentabilidad de la totalidad de la instalación, y eso requiere en ocasiones encarecer ligeramente el inversor si con ello se mejoran ciertas prestaciones del mismo que finalmente desembocan en el abaratamiento de otro elemento de la instalación, o en el aumento de la productividad de la misma.

El factor más importante que hace que las características de un inversor difieran de las de otros, es la arquitectura utilizada en cada uno de ellos. En estos inversores fotovoltaicos de alta potencia existen tres topologías principales. La primera de ellas es el Inversor Centralizado (IC). Se trata de una etapa de conversión única por la cual circula la totalidad de la potencia inyectada a la red. Por un lado entra la potencia proveniente del campo solar, que es de carácter continuo. El inversor convierte la potencia en forma alterna para poder inyectarla a la red eléctrica que es también de carácter alterno. La red eléctrica a la que se conectan este tipo de inversores de gran potencia es de tipo IT, con el neutro aislado de tierra.

VER LA TESIS COMPLETA:  https://academica-e.unavarra.es/xmlui/bitstream/2454/29278/1/04%20Tesis%20doctoral%20Mikel%20Borrega%20Ayala.pdf