Sistema di conversione trifase con inverter multilivello per l'immissione ottimale in rete della potenza prodotta da una campo fotovoltaico tradizionale o a concenrazione.

Il programma di ricerca dell’Unità di Bologna prevede lo studio, il progetto e la realizzazione di una interfaccia di rete per un campo fotovoltaico (tradizionale o a concentrazione) basata sul convertitore multilivello a doppio inverter. A tale scopo viene impiegato come dispositivo reattivo di disaccoppiamento con la rete un trasformatore trifase con avvolgimento primario a sei morsetti e secondario a stella. Lo sdoppiamento delle alimentazioni non costituisce un problema in quanto le unità di generazione fotovoltaiche (pannelli + chopper MPPT) sono per loro natura elettricamente isolate e possono essere raggruppate con connessioni serie/parallelo in due distinti tronconi. La configurazione proposta presenta caratteri di originalità sia per quanto riguarda la struttura circuitale sia per quanto riguarda la metodologia di controllo del convertitore che verrà sviluppata nel corso del progetto di ricerca. Tale metodologia sarà basata su di una modalità di funzionamento innovativa di tipo “filtro attivo” per il convertitore multilivello a doppio inverter, tale da consentire ulteriori possibilità quali la compensazione armonica e l'erogazione di potenza reattiva. In particolare, ogni inverter dovrà regolare la tensione lato dc iniettando in rete l'eccedenza di energia proveniente dal campo fotovoltaico di propria competenza, mantenendo tale tensione prossima al valore nominale prefissato. A tale scopo sarà necessario interagire con l'Unità di Salerno per definire sia i livelli di tensione sia la modalità di funzionamento degli stadi di uscita dei chopper dc/dc collegati ai pannelli con funzionalità di inseguimento di massima potenza (MPPT). Il dispositivo di interfaccia dovrà altresì colloquiare con il sistema di acquisizione e supervisione che verrà sviluppato dall'Unità di Firenze che, all'occorrenza (anche in funzione delle condizioni climatiche), potrà variare il livello di tensione di riferimento lato dc di uno o di entrambi gli inverter. Uno dei punti di forza della configurazione proposta sta nel fatto che utilizza elementi tradizionali che hanno raggiunto buoni standard di affidabilità, con costi relativamente contenuti: - ognuno dei due inverter presenta infatti una struttura hardware e di protezione identica a quella di un inverter trifase tradizionale; - il trasformatore di disaccoppiamento è un normale trasformatore trifase con gli avvolgimenti aperti lato primario (la cosiddetta configurazione “open winding” a sei morsetti). Tra gli obiettivi del progetto vi è anche quindi quello di dimostrare che combinando componentistica tradizionale a tecniche di controllo innovative è possibile ottenere risultati paragonabili a quelli ottenibili con componentistica più complessa e costosa (si pensi alle diverse configurazioni di inverter multilivello), con conseguente miglioramento dell'affidabilità e contenimento dei costi del sistema. Si sottolinea anche il fatto, solo apparentemente banale, che l'impiego del doppio inverter consente di raddoppiare la potenza dell'intero sistema di interfaccia, senza ricorrere nè a connessioni serie/parallelo degli interruttori elettronici di potenza, nè a più o meno complesse strutture multilivello.