Diseño de un microinversor tipo Flyback conectado a red para aplicaciones fotovoltaicas

Abstract

[ES] En el presente trabajo, se propone un sistema de inversor de corriente continua del tipo flyback. Esta topología de inversor está especialmente diseñada para aplicaciones fotovoltaicas de pequeña potencia con conexión a red. Este inversor se compone de una única etapa, por este motivo, presenta mejores prestaciones en cuanto a rendimiento y factor de potencia que los inversores convencionales en dos etapas.

El micro-inversor absorbe la energía de un panel solar para inyectar corriente alterna a la red con factor de potencia unidad. Para la simulación, se ha utilizado el programa PSIM de manera que se visualicen todas las formas de onda del inversor además de las tensiones soportadas en los interruptores y como se reducen tras la implantación de una red de ayuda a la conmutación para reducir el voltaje en bornes de los mismos.

En primer lugar, se explica el funcionamiento básico de los convertidores DC-DC, ya que el convertidor flyback es uno de ellos. Posteriormente, se detallan las modificaciones realizadas tanto en la circuitería como en el control para obtener el micro-inversor tipo flyback. A continuación, se visualizan las formas de onda de tensión y corriente y se diseña un filtro para que la corriente suministrada a la red presente un menor rizado de alta frecuencia y se encuentre en fase con la red. Finalmente, se seleccionan los semiconductores y se diseña el transformador en alta frecuencia.

Estos micro-inversores presentan una sencillez de instalación enorme, además de un bajo coste y un elevado rendimiento. En definitiva, es un dispositivo en auge gracias al aumento de las instalaciones fotovoltaicas descentralizadas, es decir, pequeñas instalaciones fotovoltaicas particulares o de autoconsumo con pequeños volúmenes de energía producida, las cuales se abren paso cada vez más en la sociedad gracias a sus múltiples ventajas.

[EN] In this paper, a flyback microinverter is proposed. This inverter topology is specially designed for small power photovoltaic applications with grid-connection. This inverter is composed of a single stage, for this reason, it presents better performance in terms of efficiency and power factor than conventional inverters in two stages. The microinverter absorbs the energy of a PV panel to inject altern current with unity power factor into grid. For the simulation, the PSIM program has been used so that all inverter waveforms are displayed in addition to the voltages supported in the switches and the implementation of a switching aid network to reduce the voltage at the ends of the switches.

In the first place, the basic operation of the DC-DC converters is explained, since the flyback converter is one of them. Subsequently, the modifications made in both the circuitry and the control to obtain the flyback micro-inverter are detailed. Then, the voltage and current waveforms are visualized and a output filter is designed. Finally, semiconductors are selected and the high frequency transformer is designed.

These microinverters present a huge installation facility, as well as low cost and high efficiency. In short, it is a booming device thanks to the increase of decentralized photovoltaic installations, that is, small private photovoltaic installations or self-consumption with small volumes of energy produced, which are opening up increasingly in society thanks to its many advantages.