Diseño de inversores a 1000 Vdc y 2 MPPT con Fronius Configuration Tool


Por Miguel Pérez ( m.perez@conermex.com.mx )
Desarrollo tecnológico de Conermex S.A. de C.V.
Martes, 28 de Junio de 2016


Continuando con el artículo "Dimensionamiento de Inversores con Fronius Configuration Tool", ahora estudiaremos el proceso de dimensionamiento de las familias de inversores Primo y Symo de Fronius. 


Los inversores de las familias Primo y Symo ya vienen equipados con la opción de recibir arreglos de paneles solares de hasta 1,000 V y cuentan con 2 MPPT independientes, ¿Qué ventajas nos trae estas nuevas características?

Arreglos de hasta 1,000 Vcd

En la actualidad la mayoría de los equipos vendidos por Fronius en América están limitados para recibir cadenas de paneles solares de hasta 600V. Esta limitación fue impuesta por el NEC (El Código Eléctrico Nacional de Estados unidos) hace varios años cuando el mercado del nuestro país vecino estaba recién madurando.

Debido a que la gran mayoría de los inversores que se venden en el Continente Americano acaban siendo instalados en Estados Unidos, esta limitación se heredó implícitamente al resto de los países de América. Sin embargo, a partir del 2014 la NEC permite la instalación de equipos FV de hasta 1,000V por lo que poco a poco van apareciendo más inversores con esta característica en paises Latinoamericanos.

De manera curiosa, en México los sistemas de 1,000V nunca estuvieron prohibidos por la NOM o por la CFE-G0100-04, pero al ser muy difícil encontrar equipos "tropicalizados" de 1,000V para nuestra red eléctrica, por lo que silenciosamente la limitación se adoptó en nuestro mercado.

La ventaja principal de los inversores de 1,000V es el poder diseñar cadenas mucho más largas de paneles solares (hasta 23 paneles de 60 celdas en serie). Esto redunda en varias ventajas:

- El usar un voltaje más alto nos permite ahorrar en cableado, ya que la misma potencia se puede transmitir con cables de calibre menor.

- Las pérdidas por caída de tensión son menores, por lo que los paneles solares se pueden instalar más lejos del inversor sin afectar la eficiencia del sistema.

- Se pueden diseñar sistemas de hasta 6kWp con una sola cadena de paneles solares, ahorrando así en cajas de concentración y cableado.

La única desventaja de estos sistemas es que es de suma importancia el usar cableado y protecciones adecuadas para 1,000V y por desgracia estos equipos son un poco más costosos y difíciles de conseguir. En Conermex estamos al tanto de esta problemática, por lo que desde hace tiempo comercializamos cableado fotovoltaico adecuado para 1,000V y muy pronto estaremos lanzando la nueva línea de cajas de concentración y protección para 1,000V.


Debido a que los inversores de 1,000V están siendo adoptados gradualmente, es posible que la literatura de Fronius no esté actualizada e indique un límite de 600V para inversores Symo y Primo, sin embargo todos los equipos comercializados por Conermex ya cuentan con esta funcionalidad. 

Seguidores de máxima potencia independientes

Los equipos Fronius de la familia Primo y Symo están equipados con dos o Maximum Power Point Trackers (MPPT ó Seguidores de Punto de máxima potencia) que básicamente permiten trabajar un sólo equipo como dos inversores totalmente independientes. Esto nos trae las siguientes ventajas:

- Se pueden instalar 2 arreglos con distintas inclinaciones u orientaciones y gracias a los MPPT independientes, las pérdidas asociadas a cada arreglo no afectarán la generación del sistema entero.


 - Se pueden usar distintas potencias, tecnologías o incluso marcas de paneles solares en cada MPPT sin afectar la generación del sistema.

- Debido a que cada MPPT puede manejar el 100% de la potencia total del inversor, ahora es posible un mayor sobredimensionamiento de los paneles solares. Esto nos permite el compensar la generación de sistemas con condiciones desfavorables para el arreglo solar como sombreados u orientaciones/inclinaciones muy distintas. 

Proceso de dimensionamiento

Ahora que conocemos las ventajas de los sistemas de 1,000V y con 2 MPPT, veremos los pasos que se necesitan seguir para dimensionar estos sistemas con Fronius Solar Configurator:

1.- Seleccionar el inversor Primo o Symo que se desea utilizar: Siempre que sea posible se recomienda el utilizar el inversor más cercano a la potencia del arreglo solar que se desea instalar. Si tenemos dudas, se pueden consultar el rango de potencias recomendadas por Fronius para el arreglo solar en la ficha técnica del inversor.

Es importante notar que, de momento, la herramienta Fronius Solar Configurator no permite diseñar los inversores Symo de 208V/240V a 1,000V. Salvo ciertas excepciones, la mayoría de los diseños para inversores Primo de la misma potencia deberán de funcionar de manera adecuada para inversores Symo. Se recomienda el validar los diseños a 1,000V de estos inversores con soporte técnico de Conermex.



2.- Seleccionar la marca y potencia del arreglo solar



3.- Seleccionar la temperatura ambiente Máxima y Mínima del lugar de instalación.


4.- Seleccionar si deseamos utilizar los dos MPPT de manera independiente o combinada: Esto nos permite el utilizar 2 MPPT independientes y gozar de todas las ventajas que esto conlleva o podemos optar por unir los 2 MPPT para que se comporten como un inversor tradicional, esto nos permite combinar las cadenas en un punto cercano a los módulos solares y realizar la conexión del arreglo al inversor con sólo 3 cables (Positivo, Negativo y Tierra Física).


5.- Seleccionar el voltaje máximo del sistema: Esto nos permite el diseñar sistemas de 600V o de 1,000V en CD. Para la mayoría de los casos nos conviene diseñar sistemas de 1,000V, sin embargo podemos optar por 600V si no tenemos el cableado o la caja de concentración adecuada para la instalación a 1,000V.



6.- Seleccionar el arreglo solar más adecuado: En este paso veremos una ventana de selección si combinamos los MPPT o dos ventanas si seleccionamos MPPT independientes. 

Cuando se seleccionan MPPT combinados, el proceso de selección de arreglo es igual al de los demás inversores Fronius. 

Para MPPT independientes, deberemos de seleccionar una opción de arreglo en cada ventana. Los siguientes casos ejemplifican situaciones comunes en campo:

- Situación ideal de instalación: Para este caso todos los paneles solares se pueden orientar e inclinar de la misma manera, además no existen sombreados. Aquí se recomienda el conectar el 50% del arreglo al MPPT 1 y el otro 50% al MPPT 2. Inclusive puede resultar conveniente el manejar la opción de combinar los MPPT y ahorrar en costos de cableado. Como nota, hay veces que la herramienta despliega arreglos de color morado. Hay que tener mucho cuidado con esos arreglos, ya que rebasan la corriente de entrada del MPPT1, por lo que si se desean emplear será necesario unir físicamente ambos MPPT.



- Arreglos a distintas orientaciones y/o inclinaciones: Para este caso lo más recomendable es agrupar en dos conjuntos los módulos con condiciones similares de orientación e inclinación. Cada conjunto se deberá de conectar a un MPPT independiente. Si a la hora de agrupar los paneles solares un arreglo es mas grande que el otro, se recomienda que el arreglo grande se conecte al MPPT 1.



- Arreglos de distintas marcas, tecnologías y/o potencias: Al igual que los arreglos a distintas orientaciones/inclinaciones, será recomendable el separar los módulos de distinto tipo en cada MPPT. Esta opción es muy atractiva para los clientes que ya cuenten con un arreglo fotovoltaico y que deseen invertir en un inversor con mejor tecnología, por lo que sólo será necesario el dejar conectar el arreglo antiguo en un MPPT mientras que en el otro MPPT se pueden colocar paneles solares actuales, todo esto sin afectar la producción global del sistema.

Para este caso se recomienda el hacer el dimensionamiento de ambos módulos por aparte, cuidando que los parámetros eléctricos de ambos arreglos estén dentro de los rangos indicados en la ficha técnica.

7.- Resumen del inversor: Para finalizar se recomienda el verificar el resumen que arroja la herramienta una vez que se seleccionaron ambos arreglos. La herramienta nos da los siguientes datos:

DC/AC ratio: Es la relación de la potencia del inversor con la potencia del arreglo fotovoltaico y está representada por una barra de colores. Como se puede ver el rango de trabajo óptimo del inversor se da cuando el arreglo está entre el 80% al 120% de la potencia máxima del inversor (color verde), lo cual es recomendable para la mayoría de los casos. En ningún caso el inversor entregará mayor potencia a la red que la especificada por su ficha técnica, por lo que debemos de ser cuidadosos cuando decidamos el poner más o menos módulos solares que los recomendados por el fabricante.

Number of strings: Es el número de cadenas o strings que se conectará a cada MPPT.

Number of modules per string: Es el número de paneles en serie que incluye de cada cadena.

Maximum String Current: Es la corriente máxima por cada cadena de módulos solares.

Maximum PV current: Es la corriente máxima conectada a ese MPPT y es la suma de las corrientes máximas de cada cadena conectada.

Maximum Voc according to NEC: Es el voltaje máximo del arreglo a la temperatura ambiente mínima. Para este caso deberemos de verificar el no estar muy cerca de los 1000V, es recomendable el no crear arreglos de más de 970V para evitar fallas si nuestra temperatura mínima quedó corta.

Total Power: Es la potencia máxima del arreglo en Watts.