Funzionamento DDI e SPI integrati nell'inverter

[GianmarcoM]

Salve,

avrei bisogno di delucidazioni su un concetto probabilmente banale.

Esempio di impianto fotovoltaico residenziale ON-GRID con potenza nominale minore di 11 kW. Possibilità di usare i sistemi di controllo interni dell'inverter per assicurare la protezione di interfaccia. Supponiamo che l'impianto sia in produzione e che sulla linea BT del distributore vi sia un disturbo della frequenza di rete che porti a valori fuori soglia in accordo con la CEI 0-16.

Come fa l'inverter ad accorgersene ? Fisicamente, da dove prende il segnale della frequenza di rete ?

[esisnc]

Se l'inverter FV è collegato alla rete BT il SPI interno monitora continuamente la tensione (ANSI 27 e 59) insieme alla frequenza (ANSI 81> e 81<).

[GianmarcoM]

Se l'inverter FV è collegato alla rete BT il SPI interno monitora continuamente la tensione (ANSI 27 e 59) insieme alla frequenza (ANSI 81> e 81<).

Questo mi è chiaro ma vorrei capire in che modo monitora tensione e frequenza.

Provo ad azzardare una mia ipotesi: l' inverter non riceve segnali da TV montati sulla rete lato distributore ma effettua delle misurazioni dirette sulla corrente AC che esso stesso sta erogando verso la rete dell'utente e/o del distributore. Se l'anomalia di tensione o frequenza si origina sulla linea BT del distributore, questa si ripercuote sulla forma d'onda della corrente in uscita dall'inverter. Potrebbe essere?

[esisnc]

Provo ad azzardare una mia ipotesi: l' inverter non riceve segnali da TV montati sulla rete lato distributore ma effettua delle misurazioni dirette sulla corrente AC che esso stesso sta erogando verso la rete dell'utente e/o del distributore.

Non hai chiaro il regime di funzionamento di un inverter FV che funziona in parallelo alla rete : se l'inverter non "sente" la rete (cioè non c'è tensione lato rete pubblica BT) l'inverter non parte e non genera nulla. Quindi non fa quello che pensi tu.
Se la rete BT è presente allora l'inverter parte (se i pannelli sono irradiati dal sole) e incomincia il processo di sincronizzazione con la rete fino a quando la rete e la tensione generata (ora sì...) dall'inverter sono perfettamente sincronizzati in fase, frequenza e tensione, allora a quel punto il DDI interno all'inverter viene chiuso e si ha la connessione in rete e l'inverter ora funziona in parallelo con la rete.
In seguito il controllo dell'inverter alza progressivamente la tensione per erogare corrente verso la rete fino alla potenza massima disponibile sul lato CC (inseguimento MPPT). Ecco perché si dice che l'inverter FV, per la rete, è un generatore di corrente.

[GioArca67]

Questa spiegazione non risponde al quesito posto.
Mentre l'inverter sta funzionando (e quindi erogando una certa corrente ad un certo livello di tensione), la protezione di interfaccia eventualmente presente al suo interno se non è esterna, come si accorge che la rete pubblica non è più presente e quindi deve disconnettersi, visto che nel punto di misura vi sono 2 sorgenti che agiscono normalmente contemporaneamente, ma se viene a mancare l'una non è detto che manchi l'altra?

[esisnc]

L'inverter FV non ha un riferimento di frequenza interno ma si sincronizza con la frequenza di rete, se la rete di distribuzione BT è presente ed è entro i limiti previsti.

[GioArca67]

A me sembra che tu stia pensando solo ai momenti immediatamente precedenti la chiusura dei relè per mettere l'inverter in parallelo alla rete.
Ma una volta chiusi questi relè, i circuiti interni di sincronizzazione non distinguono più la rete dall'inverter.

Da una vecchia guida per le connessioni di e-Distribuzione

Per isola indesiderata si intende quel fenomeno che si verifica quando, a fronte di una messa fuori servizio di una porzione della rete di distribuzione dell’energia elettrica a seguito di guasti o manovre, la generazione distribuita allacciata alla porzione di rete stessa “sostiene” il carico.

L’isola indesiderata è un fenomeno in generale da evitare in quanto pone principalmente i seguenti problemi:
 tensione e frequenza di fornitura ai clienti finali non controllate e, pertanto, possibili variazioni oltre i limiti contrattuali;
 pericolo di chiusura in controfase, con conseguente danneggiamento degli organi di manovra, in caso di manovre di esercizio (chiusura del sezionatore di confine per controalimentazione, manovre per ricerca guasti, ecc.);
 pericolo di chiusura in controfase sui generatori che sostengono l’isola indesiderata, con conseguente danneggiamento degli organi di manovra, in caso di manovre di esercizio (chiusura del sezionatore di confine per controalimentazione, manovre per ricerca guasti, ecc.) e, soprattutto, dei generatori (specie se inverters o turbogas);
 malfunzionamenti del sistema di automazione;

[esisnc]

A me sembra che tu stia pensando solo ai momenti immediatamente precedenti la chiusura dei relè per mettere l'inverter in parallelo alla rete.

La mia spiegazione si riferisce senz'altro alle fasi di sincronizzazione con la rete immediatamente prima del parallelo con la rete BT. D'altra parte il fenomeno "dell'isola indesiderata" riguarda TUTTI i generatori (sia rotanti che statici) connessi in parallelo alla rete BT.

Un gruppo motore primo+generatore in parallelo con la rete è vincolato alla rotazione imposta dalla frequenza di rete con rete (prevalente) presente, ma se manca la rete, il regime di funzionamento del gruppo è imposto dal motore primo che trascina in rotazione il generatore (frequenza) e dall'eccitazione del generatore stesso (tensione ai suoi capi) e quindi in mancanza di rete BT dominante si avrebbe "l'isola indesiderata" con tutti i problemi noti (guida e-distribuzione giustamente citata).

Un generatore statico (inverter) si comporta in modo analogo se la generazione del PWM che pilota il ponte di conversione DC-AC di potenza è interna all'inverter, ancorchè sincronizzata necessariamente con la rete, ma indipendente da essa.
Si pensi p.e. al funzionamento di un UPS "line-interactive" verso il carico che se manca la rete BT si sostituisce istantaneamente ad essa mediante un commutatore statico.
Ovviamente un UPS così NON E' ASSOLUTAMENTE PENSATO PER FUNZIONARE IN PARALLELO CON LA RETE ma si sostituisce ad essa per alimentare il carico in continuità.

Un inverter FV funziona diversamente perché il riferimento di frequenza e sincronizzazione del PWM proviene esclusivamente dalla rete BT, che se manca, non viene pilotato il ponte di conversione DC-AC di potenza dell'inverter.

[GioArca67]

Al passaggio dalla situazione A alla situazione B l'inverter non può capire che ai suoi punti di misura (puntini in acquamarina) non c'è più l'effetto del generatore di rete.

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Se per caso il carico locale è perfettamente bilanciato con la produzione, può esserci isola locale indesiderata di considerevole durata.

Ci sono vari modi di ottenere la protezione anti isola indesiderata.
Meccanismi basati sulla frequenza o sull'impedenza di rete vista dall'inverter. Iniezione di segnali e riscontri.
Quindi ad es. il sistema di sincronizzazione dell'inverter sulla frequenza può prevedere un meccanismo che lo porti in deriva di frequenza per far intervenire le protezioni di interfaccia (interne e/o esterne).
Come dicevi la rete pubblica ha una "massa" considerevole rispetto all'inverter (o al gruppo di inverter) quindi il singolo impianto non riesce a far variare la frequenza di rete. In situazione di isola se l'inverter tende ad es. ad aumentare la frequenza non trova nessuna "massa" ad impedirlo, il processo prosegue più o meno velocemente fino a che non si esce dal range fissato nella PI che quindi fa intervenire il DDI.

[esisnc]

Lo schema che hai inviato non è corretto : l'inverter FV non si autosostiene !
Ha bisogno della rete BT presente per generare il PWM che fa funzionare il ponte dell'inverter.