Configure su variador Invertek P2 Solar Pump
Todos los seres vivos tienen una dependencia del agua, a lo largo de la historia de la humanidad, las aplicaciones más importantes de la ingeniería han girado en torno a nuestra necesidad de acceder y transportar agua.
Un gran ejemplo de una aplicación de ingeniería de este tipo es el aprovechamiento de la energía natural del sol mediante paneles fotovoltaicos y el uso de esta energía para bombear agua donde no se dispone de una fuente de alimentación convencional; esta aplicación ha mejorado la calidad de vida en numerosos lugares alrededor el mundo.
La tecnología actual permite alimentar sistemas de bombeo con generadores fotovoltaicos, existen aplicaciones para bombear agua de pozos con profundidades de entre 10 m y 500 m, así como de fuentes de agua superficial.
A nivel mundial se tienen muchas instalaciones exitosas que utilizan la tecnología Optidrive E3 y P2 trabajando en bombas de riego donde la energía del variador es suministrada por paneles fotovoltaicos y el variador funciona con un control PI con el voltaje del bus de CC como fuente de retroalimentación. Esta es una buena solución de uso general y aún viable para el mercado de bombeo solar de menor costo.
El impulsor de bomba solar P2 utiliza un algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) altamente eficiente que puede proporcionar niveles de bombeo significativamente más altos que el uso del E3 en modo PI.
Algunos términos que son relevantes son los siguientes
- Panel fotovoltaico: se trata de una cantidad de células solares montadas en una placa posterior conectada eléctricamente para simplificar el manejo y montaje de los dispositivos. Los paneles tendrán una tensión nominal y una corriente nominal.
- Cadena: esta es una cantidad de paneles fotovoltaicos conectados en serie.
- Matriz: es una cantidad de "cadenas" o "paneles fotovoltaicos" conectados en paralelo
- Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT): a medida que cambian las condiciones reales (las nubes pasan o la posición del sol se mueve en el cielo), las características de la matriz cambian. El MPPT rastrea el punto de máxima potencia disponible de la matriz y modula la velocidad de la bomba (carga) en consecuencia
Módulos con células fotovoltaicas conectadas en serie
Las células fotovoltaicas no se utilizan individualmente debido al bajo voltaje y la baja potencia que producen. Para lograr una salida de voltaje adecuada, las celdas normalmente se conectan en serie.
El número de paneles conectados en serie se conoce como STRINGS (Cadenas)
Módulos con células fotovoltaicas conectadas en paralelo
Una forma alternativa de conectar células fotovoltaicas para que formen un módulo es en paralelo.
Un número de Strings o paneles individuales conectados en paralelo se conocen como ARRAYS (arreglos).
Los parámetros eléctricos que definen la operación de las celdas solares son:
Corriente corto circuito, ISC,cel: Esta es una corriente eléctrica obtenida de las celdas con un resultado de voltaje de zero atreves de las terminales, este es la máxima corriente que puede ser obtenida.
Voltaje en circuito abierto, VOC,cel. Este es el voltaje en el cual la corriente obtenida de la celda es zero, este es el voltaje máximo que puede ser obtenido de las celdas cuando no tiene una carga conectada y la corriente de flujo es zero.
Potencia máxima o potencia pico, Pcel: La potencia obtenida de la celda es el producto de la corriente y el voltaje, I⋅V. Existe un punto de funcionamiento (IPcel, VPcel) en el que la potencia disponible es máxima, conocido como punto de máxima potencia. En resumen, la potencia máxima o pico, Pcel, es la potencia máxima que puede generar una célula fotovoltaica en condiciones estándar de radiación incidente y se obtiene multiplicando la tensión pico por la corriente pico:
Pcel = IP,cel • VP,cel
En realidad, las células solares rara vez funcionan en condiciones de certificación estándar. Los dos parámetros con mayor efecto en la curva I-V de una celda fotovoltaica son la irradiancia y la temperatura.
La energía generada es esencialmente proporcional a la irradiancia. Esto tiene consecuencias interesantes. En primer lugar, la relación proporcional a la irradiancia permite calcular fácilmente la producción diaria.
El efecto de la temperatura en la curva I-V es significativamente diferente. Con el aumento de la temperatura, el voltaje de circuito abierto disminuye (por el factor K). Además, como resultado de esta variación en VOC, el factor de llenado FF también disminuye con temperaturas más altas, lo que a su vez reduce la eficiencia de la celda a medida que aumenta la temperatura. La corriente de cortocircuito, por otro lado, permanece prácticamente constante.
El seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) modifica continuamente la carga del sistema para lograr la máxima potencia de salida en cualquier momento bajo diferentes condiciones de irradiación y temperatura. MPPT es la mejor opción para obtener el máximo suministro de bombeo de las células fotovoltaicas en cualquier condición
Considere una aplicación de bombeo solar que se ejecuta en el punto de máxima potencia que se muestra en el punto "1" anterior. Si la carga de la bomba aumenta ligeramente (para la misma condición ambiental), el voltaje del campo fotovoltaico disminuirá y también lo hará la energía disponible; pasamos al punto 2. Si el variador no reacciona rápidamente a esta reducción de potencia disminuyendo la salida velocidad, es probable que el voltaje de la matriz colapse a cero.
El algoritmo MPPT es de vital importancia no solo para optimizar la salida de la bomba en función de las condiciones ambientales, sino que también debe proporcionar un funcionamiento estable siempre que haya suficiente energía disponible.
Para que puedan manejarse de forma práctica, los fabricantes producen las células conectadas eléctricamente y encapsuladas en un bloque conocido como módulo fotovoltaico, que constituye el elemento básico para la construcción de un generador fotovoltaico.
El comportamiento eléctrico de un módulo fotovoltaico, es decir, su característica IV, que debe conocerse para poder utilizar el módulo y diseñar generadores fotovoltaicos, viene determinado por una serie de parámetros proporcionados por el fabricante, normalmente bajo condiciones de medida universales estándar definidas en el La mesa debajo:
En condiciones estándar, se miden las siguientes características: la potencia máxima que puede emitir el módulo, PMAX, la corriente de cortocircuito, ISC, la tensión de circuito abierto, VOC y, posteriormente, el factor de llenado o el factor de forma se pueden calcular como :
El factor de forma o factor de relleno es un indicador del rendimiento del panel solar y básicamente indica la "cuadratura" de la curva IV del panel: relación entre el cuadrado rojo y el cuadrado azul. Un panel con un factor de llenado más alto será un panel de mayor rendimiento con menos pérdidas del sistema asociadas.
La caracterización de un módulo se realiza bajo la Temperatura Nominal de Operación de la Célula, NOCT, que se define como la temperatura que alcanzan las células solares cuando el módulo se somete a las condiciones de funcionamiento indicadas en la tabla adyacente.
El conocimiento de los cuatro parámetros mencionados, PMAX, ISC, VOC y NOCT, es suficiente para determinar el comportamiento del panel en cualquier condición de funcionamiento definida por un valor de irradiancia G y un valor de temperatura ambiente Ta.
Clasificación de los sistemas solares
Sistemas fotovoltaicos aislados
Otra forma de almacenamiento de energía es bombear agua a un tanque elevado. Luego, la energía se almacena como energía potencial que puede liberarse cuando las válvulas se abren y el agua fluirá debido a la gravedad.
Mientras el sol brilla sobre los paneles solares, la bomba envía agua al tanque. El agua puede salir del tanque elevado cuando sea necesario con o sin la presencia del sol.
Sistemas fotovoltaicos combinados
Se trata de sistemas que incluyen otros medios de generación de electricidad además de la energía solar. Estos generadores pueden ser otros sistemas de generación de energía limpia, como la energía eólica, o generadores eléctricos conectados a motores de combustión.
En tales casos, los sistemas se complementan entre sí para proporcionar la energía necesaria para la carga en diversas condiciones ambientales o para proporcionar energía durante las horas de oscuridad.
Orientación y Angulo de los paneles solares
Para maximizar la energía obtenida de un panel solar, es fundamental posicionarlo correctamente con respecto al sol de tal forma que se maximice la irradiación. Cuanto más cerca de la perpendicular es el ángulo en el que la luz incide en el panel, más energía se produce. Si el panel es fijo, los dos parámetros más importantes para maximizar la energía producida a lo largo del día son: el ángulo de inclinación con respecto a la horizontal y la orientación del panel con respecto a las direcciones cardinales.
Orientación: en el hemisferio norte los paneles deben mirar hacia el sur, mientras que en el hemisferio sur deben cara al norte.
Inclinación: depende de la latitud en la que se encuentre el panel. Cuanto más cerca del ecuador, más pequeño debe ser el ángulo; cuanto más lejos del ecuador, mayor es el ángulo.
Otro aspecto importante a tener en cuenta es la temporada: el ángulo de inclinación debe ser mayor en invierno y menor en verano. Si el ángulo de inclinación del panel no se puede modificar, se debe colocar de manera que optimice la energía producida durante el invierno. Otra alternativa sería tener al menos dos ángulos de inclinación en el soporte: uno para el invierno y otro para el verano.
Ahora vamos a programar nuestro Variador solar P2 Solar Pump
Inicialmente vamos a reiniciar de fábrica nuestra variador
Mantenga oprimidas las teclas UP, DOWN,RED y GREEN hasta que en el display aparezca el mensaje P-DEF
A continuación vamos a ingresar los datos básicos del variador
P1-07
Ingrese el valor del voltaje del motor en el parámetro P1-07
P1-08
Ingrese el valor de la corriente del motor en el parámetro P1-08
P1-09
Ingrese el valor de la frecuencia del motor en el parámetro P1-09
P1-12
Modo de operación (P1-12).
Ingrese el valor 3 que corresponde al modo de operación PID.
P1-14
Acceso a parámetros extendidos
Ingrese el valor 201 en el parámetro P1-14 para acceder a todos los grupos de parámetros.
P2-27
Temporizador de reposo
Cuando el variador no tenga la energía suficiente para que la bomba opere de forma correcta se iniciará este temporizador para entrar al modo de reposo Ingrese el valor 5 (5 segundos) en el parámetro (P2-27).
P3-01
Ganancia inicial del PID proporcional (P3-01):
Ganancia proporcional del controlador PID. El error instantáneo entre la retroalimentación y el punto de ajuste en el controlador PID se multiplica por P3-01 para producir la salida del controlador PID. Los valores más altos de ganancia proporcional producen un cambio mayor en la salida del variador. frecuencia en respuesta a cambios en el punto de ajuste PID o señales de retroalimentación. Un valor demasiado alto puede provocar inestabilidad.
P3-02
Ganancia inicial del PID Integral (P3-02):
Tiempo integral del controlador PID. Error acumulado en el control PID. Utiliza errores acumulados entre el punto de ajuste y las señales de retroalimentación para influir en la salida del controlador PID. P3-02 es la constante de tiempo para acumular errores. Los valores más altos proporcionan una respuesta. El resultado de valores más bajos es una respuesta del sistema más rápida, pero puede resultar en inestabilidad.
P3-04
Modo PID inverso
Para que el variador reduzca la velocidad cuando no hay energía suficiente en los paneles coloque el valor 1 en el parámetro P3-04.
P3-05
Ingrese el parametro para la seleccion de referencia de PID (P3-05):
• 0 Ajuste preestablecido digital: Se utiliza el valor de P3-06.
• 1 Punto de ajuste de la entrada analógica 1 : Se utiliza la entrada analógica 1 (P0-01).
• 2 Punto de ajuste de la entrada analógica 2 : Se utiliza la entrada analógica 2 (P0-02).
• 3 Algoritmo MPPT : Algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia para un funcionamiento óptimo con suministro fotovoltaico.
P3-06
Ingrese el parametro del valor inicial MPPT (P3-06):
Cuando P3-05 = 0, este parámetro establece la referencia digital preestablecida (punto de ajuste) utilizada para el controlador PID. Dónde está la retroalimentación proporcionado por un transductor como un transductor de presión o medición de nivel, esto representa el porcentaje del rango de presión (p. ej. para un transductor de 0-10 bar, 4 bar = 40%) o el nivel. Cuando se ejecuta en modo MPPT (P3-05 = 3), este valor es el punto de ajuste del bus de CC que se ingresa como un porcentaje de 1000 V (29,3% = 293 V).
P3-10
Ingrese el parametro para la seleccion de referencia de retroalimentacion de PID (P3-10):
• 3 BUS DC: Seleccione la opcion de BUS DC para retroalimentacion del voltaje DC de sua paneles solares
P8-14
Activación de reposo por bajo voltaje (P8-14):
Ajustando el valor 1 en el parámetro P8-14 el variador entrará a reposo cuando haya bajo voltaje en los paneles.
P8-15
Nivel de bajo voltaje (P8-15):
Coloque el valor de voltaje que considere para los paneles en el parámetro P8-15. Recuerde que el voltaje es un porcentaje donde 100% equivalen a 1000VDC, por ejemplo 20.0 son 200VDC.
P8-16
Nivel de voltaje para salir del reposo (P8-16):
Coloque el valor de voltaje que considere suficiente para que el variador retome el control sobre la bomba luego del reposo en el parámetro P8-16. Recuerde que el voltaje es un porcentaje donde 100% equivalen a 1000VDC, por ejemplo 24.0 son 240VDC.
P8-17
Temporizador para salir del reposo (P8-17):
Una vez se alcanza el voltaje para salir del reposo, se iniciará un temporizador que permitirá al variador retomar su función normal. El tiempo en segundos del temporizador se ajusta en el parámetro P8-17. Este temporizador evita arranques innecesarios cuando el voltaje no es estable debido a nubes pasajeras.
P8-18
Mínimo voltaje de paneles (P8-18):
En el parámetro P8-18 se ajusta el mínimo voltaje de entrada para el controlador MPPT. Debe ser mayor que el voltaje ajustado en P8-16. A diferencia de los parámetros P8-15 y P8-16, el parámetro P8-18 se ajusta en voltios sin porcentaje, siendo 250 equivalente a 250VDC.
P8-19
Máximo voltaje de paneles (P8-19):
En el parámetro P8-19 se ajusta el máximo voltaje de entrada para el controlador MPPT. Debe ser mayor que el voltaje ajustado en P8-18. A diferencia de los parámetros P8-15 y P8-16, el parámetro P8-19 se ajusta en voltios sin porcentaje, siendo 340 equivalente a 340VDC.
P8-20
Pasos de voltaje del controlador MPPT (P8-20):
Este parámetro define los pasos de voltaje para el controlador MPPT. Establecer un valor alto aquí hará que el controlador MPPT responda más rápido pero con una resolución más baja. Establecer un valor más bajo dará una resolución más alta pero con una respuesta más lenta.