Abstracto

Este documento técnico explora el papel crítico de los transformadores de corriente (CTS) en los sistemas fotovoltaicos (PV) para la limitación de potencia de salida. A medida que las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red enfrentan los requisitos regulatorios aumentados para el manejo de la inyección de energía, las soluciones basadas en CT han surgido como un enfoque confiable para el monitoreo actual en tiempo real y la reducción de energía activa. Este documento examina los principios de trabajo, los métodos de implementación, el cableado de instalación y las ventajas técnicas de las aplicaciones CT en escenarios de limitación de energía fotovoltaica.

1. Introducción

El rápido crecimiento de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red ha introducido nuevos desafíos para la gestión de la estabilidad de la red. Muchas utilidades ahora requieren que los sistemas fotovoltaicos incorporen capacidades de limitación de potencia de salida para evitar condiciones de sobretensión, cumplan con los acuerdos de interconexión y participen en los programas de respuesta a la demanda. Los transformadores de corriente sirven como componentes esenciales en estos sistemas de limitación de potencia al proporcionar mediciones de corriente aisladas precisas para los algoritmos de control.

2. Fundamentos de la operación CT en sistemas fotovoltaicos

Los transformadores actuales son transformadores de instrumentos diseñados para producir una corriente alterna en su devanado secundario que es proporcional a la corriente medida en su conductor primario. En aplicaciones fotovoltaicas:

Principio de medición: CTS utiliza la inducción electromagnética para reducir los valores de corriente altos a niveles estandarizados y medibles (típicamente 0-5 a o 1-5 V salidas)

Aislamiento: proporciona aislamiento galvánico entre los circuitos de potencia y la electrónica de medición/control

Clase de precisión: las aplicaciones PV generalmente requieren 0. 5% a 1% CTS de clase de precisión para un control de potencia efectivo

Respuesta de frecuencia: debe acomodar el espectro completo de armónicos presentes en la salida del inversor

3. Implementación de limitación de potencia utilizando CTS

3.1 arquitectura del sistema

El típico sistema de limitación de potencia basado en CT consta de:

Sensores CT: instalados en cada salida del inversor o en el punto de acoplamiento común (PCC)

Acondicionamiento de la señal: resistencias de carga y circuitos de filtrado

Unidad de procesamiento: microcontrolador o PLC que calcula la energía real

Interfaz de control: comunicación con inversores fotovoltaicos para el ajuste de alimentación

3.2 estrategias de control

1. Limitación de potencia de Absoluta:

Establece un umbral de salida de potencia máxima fija

Mediciones de CT activación de activación cuando la potencia excede los límites predefinidos

2. Limitación de potencia dinámica:

Implementa controles de velocidad de rampa

Responde a las desviaciones de frecuencia de la cuadrícula

Participa en esquemas de reducción de potencia activa

3. Compartir la potencia proporcional:

En los sistemas de múltiples inversores, utiliza mediciones de CT para distribuir proporcionalmente la reducción

4. Pautas de instalación y cableado para CTS en sistemas fotovoltaicos

La instalación y el cableado adecuados de los transformadores de corriente (CT) son críticos para garantizar una medición de corriente precisa y una limitación de potencia confiable en los sistemas fotovoltaicos (PV). La instalación incorrecta puede conducir a errores de medición, riesgos de seguridad o incluso falla del sistema.

Instalación física

Orientación: Asegúrese de que los CT se monten en la dirección correcta (conductor primario que pasa a través del lado marcado).

Evite la saturación: mantenga el CTS alejado de los campos magnéticos fuertes (p. Ej., Transformadores, motores grandes) para evitar la distorsión de la medición.

Diagrama de conexión de un solo CT

La línea L de la cuadrícula de alimentación está conectada al puerto L en el terminal de la cuadrícula del inversor a través de la TC, la línea N de la cuadrícula de alimentación está conectada al puerto N en el terminal de la cuadrícula del inversor, y las dos salidas de salida en el lado secundario de la CT están conectados respectivamente al terminal de funciones de la inversión de la inversión.

Nota: Cuando la lectura de la alimentación de carga en la pantalla LCD no es correcta, invierta la flecha de CT.

Diagrama de conexión de múltiples CTS

Se conectan múltiples CT al inversor de la misma manera que una sola CT está conectada al inversor, y las precauciones son las mismas, pero se deben conectar múltiples CT cuando se conectan al inversor, y una sola CT puede ser fundamentada o sin tierra cuando se conecta al inverter.

5. Ventajas técnicas de las soluciones basadas en CT

En comparación con los enfoques alternativos de medición de potencia, las implementaciones de CT ofrecen:

Alta confiabilidad: no hay partes móviles ni componentes activos en la ruta de medición

Rango dinámico amplio: puede medir con precisión del 1% al 150% de la corriente nominal

Respuesta rápida: tiempo de respuesta típico<100ms for power limitation control loops

Escalabilidad: puntos de medición fáciles de agregar en la expansión de los sistemas fotovoltaicos

Rentabilidad: menor costo de implementación que los sensores de efecto Hall-Effect para aplicaciones de alta corriente

6. Consideraciones de implementación

6.1 criterios de selección de CT

Calificación actual: debe exceder la corriente máxima esperada por 20-30%

Precisión: clase 0. 5 Recomendada para un control de potencia preciso

Error de fase: crítico para los cálculos de energía trifásicos

Características de saturación: no debe saturarse durante las condiciones de falla

6.2Integración con sistemas de control

Las implementaciones modernas a menudo combinan mediciones de CT con:

Sistemas SCADA para monitoreo remoto

Lógica de control basada en PLC

Plataformas de análisis basadas en la nube

Protocolos de comunicación de inversores inteligentes (Sunspec, Modbus, etc.)

7.Conclusión

Los transformadores actuales proporcionan una solución robusta, precisa y rentable para los requisitos de limitación de potencia de salida fotovoltaica. Sus características inherentes las hacen ideales para las condiciones exigentes de operación del sistema fotovoltaico. A medida que los requisitos de integración de la red se vuelven más estrictos, los sistemas de control de energía basados ​​en CT continuarán desempeñando un papel vital en el mantenimiento del equilibrio entre la generación de energía renovable y la estabilidad de la red. La selección adecuada, la instalación y el mantenimiento de los equipos CT garantizan un rendimiento confiable a largo plazo en aplicaciones de limitación de energía.