El Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE ha desarrollado un banco de pruebas modular en el que se prueban inversores fotovoltaicos con detectores de arco integrados. Estos sistemas de aviso integrados en el inversor aumentan la seguridad de los sistemas solares, ya que se apagan automáticamente en caso de formación de arco.
Con el estándar internacional IEC 63027, en cuyo desarrollo también ha participado Fraunhofer ISE, los detectores deben probarse de manera más confiable y realista.
El arco eléctrico en serie en los sistemas fotovoltaicos se produce como resultado de problemas de contacto, por ejemplo, puntos de soldadura defectuosos en el módulo o en el cableado de CC del inversor. En caso de emergencia, las altas temperaturas en los puntos de contacto defectuosos pueden hacer que el sistema se incendie.
Los detectores de arco en los inversores aprovechan el hecho de que el arco provoca un salto de corriente en el inversor o un ruido de banda ancha característico: detectan el arco y apagan el sistema antes de que se alcance un nivel de energía crítico. Estos detectores han sido obligatorios en los sistemas fotovoltaicos instalados en EE.UU. desde 2011, y los fabricantes del mercado europeo también ofrecen detectores de arco de forma voluntaria.
Simulador fotovoltaico
Según los investigadores, una configuración de prueba realista puede reducir significativamente el riesgo de arcos no detectados y falsas alarmas. Para la prueba según la norma IEC 63027, cuyos parámetros básicos corresponden a la norma estadounidense revisada UL 1699B, se utiliza una fuente de CC electrónica como simulador fotovoltaico en lugar de módulos fotovoltaicos reales.
La corriente fluye del simulador fotovoltaico al inversor a través de un punto de contacto separable con precisión. El punto de contacto está formado por dos electrodos que se separan a una velocidad definida. Así se enciende un arco característico. Los parámetros de prueba fijos (distancia y velocidad del electrodo) se pueden guardar y seleccionar para el procedimiento de prueba. Se conecta una red de filtros entre el inversor y la planta fotovoltaica simulada para que el resultado de la medición no se vea afectado por el simulador fotovoltaico.
El tiempo que tarda el inversor en apagarse es decisivo para el correcto funcionamiento del detector de arco: cuanto más tiempo se quema un arco, menor es la entrada de energía en el punto de contacto defectuoso. Es decir, tiempos de apagado cortos evitan de forma fiable que se produzca un incendio.
El detector pasó la prueba con una energía de entre 200 y 750 julios y un tiempo de apagado de menos de 2,5 segundos. Se permite la reconexión automática después de que el detector se haya disparado cuatro veces dentro de las 24 horas, la quinta vez debe hacerse manualmente.
Banco de pruebas de Fraunhofer ISE
El banco de pruebas instalado en TestLab Power Electronics no solo implementa los requisitos de prueba especificados de acuerdo con los estándares, sino que también permite varios escenarios de prueba para inversores de cadena con cadenas de módulos fotovoltaicos conectados de manera diferente gracias a su diseño modular. También es posible probar inversores modulares y colectores de cadenas.
El banco de pruebas es adecuado para voltajes de CC de inversor de hasta 1.500 V, tiene tres entradas de CC de hasta 16 A y una entrada de CC de hasta 32 A.