¿Cómo funciona un inversor de onda sinusoidal pura?
Inversores en energía renovable.
Los inversores son una parte muy importante de la transición a la energía renovable. Son necesarios porque los paneles solares dan una salida de potencia de corriente continua (DC), que básicamente significa que la corriente fluye de una manera. Sin embargo, casi todos nuestros hogares y negocios utilizan la potencia de corriente alterna (AC), donde la corriente fluye en ambas direcciones a una frecuencia dada. Los inversores se sientan entre la matriz solar y la casa o el negocio, conversión de la salida de CC de los paneles solares a la salida de CA utilizable.
El desarrollo de la tecnología del inversor ha sido una parte clave de la explosión en energía renovable. Los invertidores tempranos eran caros, ineficientes (lanzando el poder y calentamiento) y problemático. Incluso ahora, los problemas con los inversores son el tipo más común de problema experimentado por los propietarios de matrices solares. Los inversores modernos son más eficientes, más baratos, más pequeños, más inteligentes y mucho más confiables que sus contrapartes anteriores.
DC Power vs CA Power
El poder de DC es bastante autoexplicativo. La corriente corre solo una forma. En el caso de las células solares, la corriente variará bastante lentamente durante el día a medida que cambia la intensidad de los soles, pero la corriente siempre fluirá de una manera. Si trazamos la hora actual de VS, obtenemos el gráfico de DC que se muestra a continuación.
La potencia de CA es diferente. La corriente no solo fluye en ambos sentidos, sino que su intensidad cambia rápidamente. Cuando se trata de corriente contra el tiempo, la curva forma una 'onda'. Hay todo tipo de tipos diferentes de ondas para la alimentación de CA. Sin embargo, el tipo de onda que utilizamos en nuestros hogares y negocios se llama una "ola sine". La curva de CA en la figura de abajo es una onda sinusoidal.
El trabajo del inversor es tomar la potencia de CC y convertirla a una curva de alimentación de CA.
Convertir el poder de CC a la alimentación de CA
Los invertidores tempranos usaban interruptores mecánicos para crear versiones simples de alimentación de CA, y hay algunos inversores (baratos) que utilizan interruptores mecánicos todavía disponibles en la actualidad. La versión más simple simplemente se enciende y apaga, produciendo la forma de onda 'picada' que se muestra a continuación. Para mayor frecuencia, el interruptor se enciende y apaga más rápidamente.
El siguiente paso hacia arriba es en lugar de apagar la corriente, el interruptor es más complejo y realmente invierte la corriente. Esto se convierte en la corriente de CC a una corriente "onda cuadrada" alterna. Nuevamente, la frecuencia se puede ajustar cambiando la rapidez con que funciona el interruptor.
Algunos tipos de equipos sin electrónica sensible pueden ejecutarse en este tipo de energía. Sin embargo, las casas y las empresas necesitan su poder de CA para ser más como una ola sinusoidal.
Inversores de onda sinusoidal
Cambiar la corriente de CC a la corriente de CA de onda sinusoidal requiere más complejas electrónicas. La figura a continuación es un diagrama de circuito para un inversor de onda sinusoidal 'hágalo usted mismo'.
Los inversores de onda sinusoidal funcionan en tres etapas: la etapa del oscilador, la etapa de refuerzo o amplificador, y finalmente la etapa del transformador.
La etapa del oscilador hace lo que dice el título: cambia la corriente de CC a una corriente de CA oscilante. La corriente oscilante se puede establecer en una frecuencia particular: para los Estados Unidos, la frecuencia es de 60 Hz. Esto significa que hay 60 ondas completas por segundo. La corriente de CC se convierte en este tipo de corriente de CA utilizando circuitos integrados. Sin embargo, en esta etapa, las oscilaciones, o las alturas de las olas son bastante pequeñas, demasiado pequeñas para alimentar algo útil. Las alturas de las olas deben aumentar, de ahí la siguiente etapa.
La etapa de refuerzo simplemente toma la señal de la etapa del oscilador y lo amplifica. Esto crea formas de onda con alturas de ondas mucho más altas, lo suficientemente altas para poder útil. Sin embargo, se queda una cosa para obtener justo antes de que el poder pueda ir a una casa o un negocio: el voltaje.
La etapa final del transformador obtiene el voltaje derecho.Una matriz residencial típica puede tener voltajes de CC hasta aproximadamente 600 V.Las matrices comerciales pueden tener voltajes aún más altos, por ejemplo, 1000V o incluso más alto.En los Estados Unidos, la potencia de CA se entrega a 120 V. La estabilidad de este voltaje es muy importante para la estabilidad de la cuadrícula y el equipo que se extiende de la cuadrícula.Por lo tanto, el control de voltaje es una parte muy importante de un inversor.
