Analisi funzionale e progettuale della topologia a microinverter in applicazioni fotovoltaiche

L’aumento incessante della domanda di energia, l’innalzamento dei prezzi delle fonti non rinnovabili e il riscaldamento globale sono tra i motivi principali degli investimenti fatti nel settore delle energie rinnovabili, da quello eolico a quello fotovoltaico che ha riscontrato la maggiore crescita negli ultimi anni. In quest’ultimo, oltre a nuove tecnologie per la realizzazione di celle a basso costo ed alta efficienza, ricopre un’importanza fondamentale lo sviluppo di nuove architetture per massimizzare il rendimento di tutto il percorso dalla generazione all’erogazione della potenza alla rete elettrica. In questo ambito si collocano i dispositivi che convertono la tensione continua in uscita dal pannello fotovoltaico in una tensione alternata e che vanno sotto il nome di inverter. La versione centralizzata di questi dispositivi, fino ad oggi comunemente impiegata, sta progressivamente cedendo il passo alla versione locale in cui cioè un inverter, detto microinverter, è dedicato ad ottimizzare la generazione da ogni singolo pannello fotovoltaico. Essendo questa topologia basata sui microinverter relativamente nuova e senza un know-how tecnologico consolidato, il presente lavoro ha avuto lo scopo di definire una metodologia di design di architetture di microinverter ad elevate prestazioni. Al fine di mettere in luce gli aspetti critici intrinseci al design di tali dispositivi, si sono volute eliminare le complicazioni derivanti dalla complessità architetturale e si è scelto come riferimento una semplice topologia a due stadi. Le richieste più stingenti per lo stadio di inverter sono essenzialmente due. La prima è un’alta impedenza d’uscita alla frequenza di 50Hz, affrontata con l’elaborazione di un modello di piccolo segnale del convertitore, che ha permesso il progetto di un adeguato anello di controllo. La seconda è un ripple ridotto della corrente erogata, studiato e abbattuto sia progettando opportunamente il filtro di uscita sia impiegando uno schema di modulazione più performante. L’efficienza stimata a conclusione del progetto è stata pari al 98,5%, che costituisce un ottimo risultato.