Inv_PLUS(-HV)_PV Sizing_rev.2012-05-03
Inverter Power-One Aurora Serie PLUS e PLUS-HV:
guida al dimensionamento del generatore fotovoltaico con Aurora Designer e
Power One String Tool
Author: Gianluca Marri
Approver: Antonio Rossi
Date: 2012/05/03
Scopo
Guida al dimensionamento del generatore fovoltaico con Inverter Aurora Power-One PVI-XXX.0,
mediante il configuratore offline “Aurora Designer” e il configuratore online “Power-One String Tool”.
Entrambi gli strumenti di dimensionamento sono disponibili nel sito: www.power-one.com.
Campo di applicazione
I modelli a cui il documento si riferisce sono gli Inverter Aurora Power-One PVI-XXX.0 Serie PLUS e PLUSHV , di cui alla tabella 1.
Serie PLUS
(Inverter con moduli da 55kW)
PVI-55.0-TL
PVI-110.0-TL
PVI-165.0-TL
PVI-220.0-TL
PVI-275.0-TL
PVI-330.0-TL
Serie PLUS
con trasformatore di isolamento
(Inverter con moduli da 55kW)
PVI-55.0
PVI-110.0
PVI-165.0
PVI-220.0
PVI-275.0
PVI-330.0
Serie PLUS-HV
(Inverter con moduli da 67kW)
PVI-134.0-TL
PVI-200.0-TL
PVI-267.0-TL
PVI-334.0-TL
PVI-400.0-TL
Tab. 1: Inverter PVI-XXX.0 Serie PLUS e PLUS-HV: tipologie
1
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PVI-XXX.0 - PLUS, PLUS-HV: Range di funzionamento e tensione di uscita
Gli inverter centralizzati Power-One della serie PLUS e PLUS-HV sono caratterizzati da una struttura
modulare i cui moduli di conversione hanno topologia monostadio. Questo significa che lo stesso
convertitore di potenza si occupa di tutte le funzioni di conversione della potenza, di ricerca del punto di
massima potenza del generatore fotovoltaico (algoritmo MPPT) e di controllo della corrente immessa in
rete. Questa topologia “single-stage transformerless” (singolo stadio di conversione, senza trasformatore
di isolamento) permette di avere elevati livelli di efficienza di conversione ed è caratterizzata da una
proporzionalità diretta tra la tensione di rete a cui l’inverter lavora (lato AC) ed il valore minimo della
tensione di ingresso per il quale l’inverter è in grado di convertire ed immettere potenza in rete. La
relazione che lega la tensione di ingresso minima per funzionamento in MPPT e la tensione di rete alla
quale è possibile trasferire energia dal campo fotovoltaico, è la seguente:
Vin,mpp(min) Vgrid 2  1,03  20
Vin,mpp(min) [Vdc]
Vin,mpp(min)=f(Vgrid)
510,00
500,00
490,00
480,00
470,00
460,00
450,00
440,00
430,00
280
290
300
310
320
330
340
Vgrid [Vac]
Fig.1: Inverter PVI-XXX.0 Serie PLUS e PLUS-HV: Legame tra Vgrid e Vin
Si conclude quindi che il valore della tensione minima per il funzionamento in MPPT e quindi per
l’iniezione di potenza in rete dipende dalla tensione di lavoro AC del modulo di conversione e che
un’eventuale divergenza (in aumento) del valore di tensione di rete dal valore nominale (320Vac per i
moduli da 55kW che compongono i modelli della serie PLUS, 380Vac per i moduli da 67kW che
compongono i modelli della serie PLUS-HV) porta ad una riduzione dell’intervallo di funzionamento in
MPPT a piena potenza del modulo.
La figura di seguito riporta il comportamento del modulo di conversione al variare della tensione di rete.
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Fig.2: Range di tensione per operazioni in MPPT al variare della tensione di rete
Una volta effettuato il dimensionamento del generatore fotovoltaico e quindi stabilita la curva
caratteristica del generatore fotovoltaico, il punto di lavoro del modulo può dipendere dalla tensione di
rete a cui il modulo lavora.
Se la tensione di rete a cui lavora il modulo di conversione è pari alla tensione nominale (320Vac), il
range di tensione per operazione in MPPT si estende fino a 485Vdc. In queste condizioni il modulo è in
grado di intercettare il punto di massima potenza e quindi estrae e converte la massima potenza che il
generatore fotovoltaico mette a disposizione.
Se la tensione di rete a cui lavora il modulo di conversione è superiore alla tensione nominale (es.
330Vac), il range di tensione per operazione in MPPT si riduce e non scende oltre i 500Vdc. In queste
condizioni il modulo non è in grado di intercettare il punto di massima potenza e si porta a lavorare nel
punto (B), cioè alla tensione minima che permette il trasferimento di potenza in rete. In queste
condizioni, non viene estratta la massima potenza che il generatore mette a disposizione: la potenza non
estratta è pari al P indicata in figura.
La tensione di connessione alla rete è quindi molto importante, perchè determina la tensione minima di
funzionamento in MPPT del modulo di conversione. Occorre tenere conto di questo comportamento del
modulo in fase di configurazione del generatore fotovoltaico: una configurazione prossima al valore
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minimo di funzionamento in MPPT in condizioni nominali potrebbe portare ad una riduzione della
produzione per il meccanismo descritto a causa dell’aumento della tensione di rete ai morsetti di uscita
del modulo di conversione.
Nota: Per quanto riguarda la serie PLUS in fase di ordine è possibile scegliere, nel modulo di
caratterizzazione, una tensione di uscita dei moduli di conversione a 300 o 320 Vac: questo permette di
ampliare il range di tensione di funzionamento in MPPT fino a 455Vdc e quindi ottenere maggiore
margine di configurazione.
Serie PLUS
Potenza Modulo
Tensione di ingresso massima
Tensione di ingresso minima
per funzionamento MPPT
Tensione di uscita moduli di conversione
Efficienza massima modulo di conversione
Accessibilità
Serie PLUS-HV
55 kW
1000Vdc
55 kW
1000Vdc
67 kW
1000Vdc
465Vdc
485Vdc
570Vdc
3F /  / 300Vac
97,5%
Frontale totale
3F /  / 320Vac
98%
Frontale totale
3F /  / 380Vac
97,7%
Frontale totale
Tab. 2: Inverter PVI-XXX.0, caratteristiche generali PLUS e PLUS-HV
PVI-XXX.0: Possibili configurazioni
Gli inverter centralizzati Aurora PVI-XXX.0 offrono tre possibilità di configurazione di ingresso di per
soddisfare le esigenze di di costruzione del campo fotovoltaico.
Serie PLUS
A) MULTI-MASTER: i moduli da 55kW che compongo l’inverter si comportano come inverter
separati e gestiscono generatori fotovoltaici indipendenti tra loro.
Il principale vantaggio della configurazione Multi-Master risiede nella flessibilità di
configurazione (ogni modulo può essere configurato in modo diverso rispetto agli altri) e
nell’elevato numero di MPPT indipendenti che l’inverter mette a disposizione.
Lo svantaggio risiede nel fatto che, in caso di guasto di uno dei moduli, viene persa l’intera
produzione associata al modulo, proprio in virtù della completa indipendenza dei moduli di
conversione.
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Versione con
trasformatore
Versione senza
trasformatore
PVI-55.0
PVI-110.0
PVI-165.0
PVI-220.0
PVI-275.0
PVI-330.0
PVI-55.0-TL
PVI-110.0-TL
PVI-165.0-TL
PVI-220.0-TL
PVI-275.0-TL
PVI-330.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione M-M
1
2
3
4
5
6
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
55kW
55kW
55kW
55kW
55kW
55kW
B) MULTI-MASTER/SLAVE: i moduli di conversione da 55kW sono collegati in parallelo tra loro a
coppie, realizzando così un comportamento come inverter separati di potenza 110kW; la
configurazione è prevista per le macchine di potenza superiore a 110kW.
Versione con
trasformatore
Versione senza
trasformatore
PVI-165.0
PVI-220.0
PVI-275.0
PVI-330.0
PVI-165.0-TL
PVI-220.0-TL
PVI-275.0-TL
PVI-330.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione
M-M/S
2
2
3
3
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
1x55kW + 1x110kW
2x110kW
1x55kW + 2x110kW
3x110kW
C) MASTER/SLAVE: i moduli di conversione da 55kW sono collegati in parallelo tra loro, realizzando
così un comportamento come un unico inverter con potenza complessiva pari alla somma delle
potenze dei moduli che compongono l’inverter.
Il principale vantaggio della configurazione Master/Slave risiede nella presenza del parallelo tra i
moduli di conversione: questa connessione in parallelo permette una ridondanza di
funzionamento per cui in caso di guasto di uno dei moduli di conversione, si ha una riduzione
della produzione solo nel caso in cui la potenza disponibile dal generatore fotovoltaico eccede la
capacità di conversione dei moduli che rimangono in servizio.
Lo svantaggio risiede nella ridotta flessibilità di configurazione del generatore fotovoltaico e nella
necessità di dispositivi esterni di protezione dell’inverter (rif. manuale di installazione degli
inverter).
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Versione con
trasformatore
Versione senza
trasformatore
PVI-110.0
PVI-165.0
PVI-220.0
PVI-275.0
PVI-330.0
PVI-110.0-TL
PVI-165.0-TL
PVI-220.0-TL
PVI-275.0-TL
PVI-330.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione M/S
1
1
1
1
1
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
110kW
165kW
220kW
275kW
330kW
Serie PLUS-HV
A) MULTI-MASTER: i moduli da 67kW che compongo l’inverter si comportano come inverter
separati e gestiscono generatori fotovoltaici indipendenti tra loro.
Il principale vantaggio della configurazione Multi-Master risiede nella flessibilità di
configurazione (ogni modulo può essere configurato in modo diverso rispetto agli altri) e
nell’elevato numero di MPPT indipendenti che l’inverter mette a disposizione.
Lo svantaggio risiede nel fatto che, in caso di guasto di uno dei moduli, viene persa l’intera
produzione associata al modulo, proprio in virtù della completa indipendenza dei moduli di
conversione.
Versione senza
trasformatore
PVI-134.0-TL
PVI-200.0-TL
PVI-267.0-TL
PVI-334.0-TL
PVI-400.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione M-M
2
3
4
5
6
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
67kW
67kW
67kW
67kW
67kW
B) MULTI-MASTER/SLAVE: i moduli di conversione da 67kW sono collegati in parallelo tra loro a
coppie, realizzando così un comportamento come inverter separati di potenza 134kW; la
configurazione è prevista per le macchine di potenza superiore a 134kW.
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Versione senza
trasformatore
PVI-200.0-TL
PVI-267.0-TL
PVI-334.0-TL
PVI-400.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione
M-M/S
2
2
3
3
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
1x67kW + 1x134kW
2x134kW
1x67kW + 2x134kW
3x134kW
C) MASTER/SLAVE: i moduli di conversione da 67kW sono collegati in parallelo tra loro, realizzando
così un comportamento come un unico inverter con potenza complessiva pari alla somma delle
potenze dei moduli che compongono l’inverter.
Il principale vantaggio della configurazione Master/Slave risiede nella presenza del parallelo tra i
moduli di conversione: questa connessione in parallelo permette una ridondanza di
funzionamento per cui in caso di guasto di uno dei moduli di conversione, si ha una riduzione
della produzione solo nel caso in cui la potenza disponibile dal generatore fotovoltaico eccede la
capacità di conversione dei moduli che rimangono in servizio.
Lo svantaggio risiede nella ridotta flessibilità di configurazione del generatore fotovoltaico e nella
necessità di dispositivi esterni di protezione dell’inverter (rif. manuale di installazione degli
inverter).
Versione senza
trasformatore
PVI-134.0-TL
PVI-200.0-TL
PVI-267.0-TL
PVI-334.0-TL
PVI-400.0-TL
Numero di MPPT
indipendenti in
configurazione M/S
1
1
1
1
1
Potenza nominale AC
di ciascuno degli
MPPT disponibili
134kW
200kW
267kW
334kW
400kW
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MULTI-MASTER
MULTI-MASTER/SLAVE
MASTER/SLAVE
Fig.3: PVI-330.0-TL/PVI-400.0-TL: possibili configurazioni
Dimensionamento del generatore fotovoltaico da collegare ad inverter PVI-XXX.0
Per illustrare la procedura di dimensionamento di un impianto fotovoltaico con inverter Aurora PowerOne PVI-XXX.0, si considera per esempio un impianto fotovoltaico con i seguenti dati di progetto:
-
n°966 moduli Sharp ND-F220A1 da 220 wp, per una potenza totale pari a 212.52 kWp
Installazione a tetto
Coeff. Derating Pannelli 0,975 (perdite lato DC pari al 2,5%)
Temperatura ambiente massima pari a +40°C
Temperatura ambiente minima pari a -10°C
Esempio di configurazione con Inverter PVI-220.0-TL in modalità MULTI-MASTER
La modalità MULTI-MASTER si basa sull’indipendenza funzionale dei moduli di conversione che
compongono l’inverter.
I generatori fotovoltaici che compongono l’impianto devono essere indipendenti tra loro e il numero di
MPPT è pari al numero di moduli di conversione che compongono l’inverter.
Quindi, nel caso in esempio, abbiamo n°4 MPPT indipendenti da configurare.
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Questa modalità è consigliabile quando il generatore fotovoltaico non è omogeneo in termini di
condizioni di installazione e quindi si renda necessaria la suddivisione in più MPPT.
Considerando i dati di progetto andiamo a configurare i 4 moduli da 55 kW.
A titolo di esempio utilizzeremo 4 configurazioni diverse per ciascun modulo, in modo da poter illustrare
alcune possibili situazioni.
Inverter PVI-220.0-TL , configurazione moduli da 55kW:
1° modulo da 55kW => 21 pannelli per 12 stringhe (252 pannelli)
2° modulo da 55kW => 23 pannelli per 10 stringhe (230 pannelli)
3° modulo da 55kW => 20 pannelli per 11 stringhe (220 pannelli)
4° modulo da 55kW => 22 pannelli per 12 stringhe (264 pannelli)
Totale 966 moduli installati
Per la verifica della configurazione utilizziamo il configuratore offline Aurora Designer.
AURORA DESIGNER: Utilizzo del configuratore off-line
Il foglio di calcolo Aurora Designer è uno strumento con il quale effettuare il dimensionamento del
generatore fotovoltaico da associare agli inverter Aurora.
La configurazione si effettua nel foglio “Input Sheet”, attraverso i seguenti passi:
1. Scelta della lingua;
2. Scelta del pannello da utilizzare. Qualora il pannello interessato non sia presente nel database
del foglio di calcolo è possibile:
a. Inserirlo attraverso il foglio “Add Module”, inserendo i dati richieste nelle celle di
inserimento:
i. Brand: marca del pannello;
ii. Modul Typ: modello del pannello;
iii. STC Power: potenza nominale in condizioni STC, espressa in W;
iv. Umpp: tensione nel punto di massima potenza in condizioni STC, espressa in V;
v. Uoc: tensione a vuoto in condizioni STC, espressa in V;
vi. Impp: corrente nel punto di massima potenza in condizioni STC, espressa in A;
vii. Isc: corrente di corto circuito in condizioni STC, espressa in A;
viii. Max Syst. Voltage: massima tensione di sistema del pannello,
espressa in V;
ix. Tco Isc: coefficiente di temperatura della corrente di corto circuito, espresso in
mA/°K;
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x. Tco Voc: coefficiente di temperatura della tensione a vuoto, espresso in V/°K.
Brand EcoPower
Modul Typ EP 230 P60
STC Power
Umpp
Uoc
Impp
Isc
max. Sys.Voltage
Tco Isc
Tco Uoc
230
30,72
36,9
7,48
8,01
1000
Wp
V
V
A
A
V
4,005 mA/K
-0,13284 V/K
3. Se poi si vuole che tale modulo faccia parte in modo permanente del database del
configuratore, inviare una mail al supporto Power One per richiedere l’inserimento del pannello
nel data base http://it.power-one.com/renewable-energy/submit-your-inquiry
4. Scelta dell’inverter: selezionare il modello di inverter per la realizzazione dell’impianto.
5. Scelta del tipo di montaggio dei pannelli: il montaggio dei pannelli incide sull’aumento di
temperatura delle celle rispetto alla temperatura ambiente. Nel configuratore è possibile
selezionare uno tra 3 tipi di montaggio:
a. Montaggio su inseguitore solare: in questo caso il configuratore applica alla cella +25°C
rispetto alla temperatura ambiente massima impostata;
b. Montaggio su struttura: in questo caso il configuratore applica +30°C sulla temperatura
ambiente massima impostata;
c. Montaggio a tetto: in questo caso il configuratore applica +35°C sulla temperatura
ambiente massima impostata.
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6. Impostazione delle temperature ambiente minima e massima: devono essere inserite le
temperature ambiente e non le temperature minima e massima delle celle dei pannelli del
generatore fotovoltaico. Il configuratore considererà:
a. Per il calcolo delle grandezze alla minima temperatura ambiente, il valore di minima
temperatura ambiente impostato (ovvero se viene inserita una temperatura ambiente
minima di -10°C, il configuratore effettuerà il calcolo delle tensioni di stringa
considerando una temperatura di cella pari a -10°C).
b. Per il calcolo delle grandezze alla massima temperatura ambiente, il valore di massima
temperatura ambiente impostato maggiorato dell’incremento di temperatura legato al
tipo di montaggio scelto (ovvero se viene inserita una massima temperatura ambiente di
40°C ed un montaggio a tetto, il configuratore effettuerà la valutazione dei parametri
con una temperatura di cella di 40°C+35°C=75°C).
c. Per il calcolo della grandezza Vmp,typ@25°C ambiente, il valore di temperatura
ambiente 25°C maggiorato dell’incremento di temperatura legato al tipo di montaggio
scelto (ovvero se viene scelto un montaggio a tetto, il configuratore effettuerà la
valutazione dei parametri con una temperatura di cella di 25°C+35°C=60°C).
7. Impostazione del coefficiente di derating dei pannelli
Il Coefficente di Derating dei Pannelli (CDP) è una stima delle perdite nella sezione DC dell’impianto.
Questo valore rappresenta il rapporto tra la potenza che risulta disponibile per la conversione ai morsetti
di ingresso dell’inverter e la potenza nominale installata.
In altre parole tiene conto delle perdite del circuito in DC: si può parlare di efficienza del circuito DC, da
non confondere, in ogni caso con l’efficienza dei pannelli FV.
Le perdite che si hanno nella sezione DC dell’impianto fanno sì che, in condizioni STC (Standard Tests
Conditions) , la potenza nominale installata possa non essere interamente disponibile per la conversione
ai morsetti di ingresso dell’inverter.
Tra le voci di perdita nel circuito DC possono essere incluse:
a. Perdite per conduzione nei cavi di collegamento;
b. Perdite per conduzioni nei fusibili, sezionatori ed altri dispositivi di protezione
eventualmente presenti;
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c. Perdite legate allo sporco che si deposita sui pannelli;
d. Perdite di mismatching ovvero perdite legate alla non perfetta uguaglianza tra le
caratteristiche elettriche dei pannelli. Nominalmente, infatti, i pannelli sono tutti uguali
tra loro ed hanno le stesse caratteristiche elettriche. Tuttavia, come risulta dalle prove di
“flash test”, risulta che i pannelli hanno (seppur minime) differenze di grandezze
elettriche. Poichè il generatore fotovoltaico è un insieme di pannelli variamente collegati
tra loro in serie/parallelo, se non viene effettuato un sorting dei pannelli ovvero una
scelta dei pannelli con cui costruire le varie stringhe, si possono avere perdite legate a
queste disomogeneità (in termini di corrente per quanto riguardano i pannelli nella
stessa stringa ed in termini di tensione tra le varie stringhe per quanto riguardano le
stringhe in parallelo).
8. Configurazione del generatore fotovoltaico: scelta del numero di pannelli in serie e quindi di
stringhe in parallelo per ciascun MPPT (in caso di configurazione a canali indipendenti) oppure
per il singolo MPPT (in caso di configurazione a canali in parallelo).
AURORA DESIGNER: Configurazione dei singoli moduli da 55kW
Nella sezione “Passo 1 – Input Dati Generali” andiamo a selezionare la marca e il modello di pannello
previsto a progetto. Selezioniamo “PVI-55.0 (or 55kW module)”, tipo di montaggio e temperature
ambiente massima / minima.
Nota: In caso di configurazione di un inverter PVI-XXX.0 Multi-Master con numero di moduli superiore a
2, con Aurora Designer è necessario configurare un modulo da 55/67 kW per volta.
Andiamo a configurare il 1° modulo e impostiamo una configurazione con 21 pannelli per 12 stringhe,
per un totale di 252 pannelli.
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Fig.4: Configurazione 1° modulo da 55kW con Aurora Designer
Nella sezione “Risultati – Configurazione del sistema” verifichiamo la potenza totale fotovoltaica
installata nel modulo da 55kw (“Pot.Totale FV STC”) e la Potenza Totale in ingresso all’Inverter (“Pot.
Totale Ingresso DC”).
Il secondo valore è opportunamente corretto sulla base del valore impostato di “Coeff. Derating
Pannelli”. In caso di coefficiente pari ad 1, “Pot.Totale FV ST”C e “Pot. Totale Ingresso DC” sono uguali.
Sulla base di questi valori, il configuratore restituisce una stima di potenza in uscita all’Inverter (“Stima
potenza uscita Inverter”) e una percentuale (“Pot.Totale FV STC / Pot.Nom-Max Ac Inverter”) data dal
rapporto tra la Potenza Installata e la Potenza Nominale-Massima dell’Inverter.
(nel caso degli Inverter centralizzati PVI-XXX.0, i valori di Potenza Nominale e Potenza Massima
corrispondono)
Nella sezione “Risultati – Tensioni e Correnti” verifichiamo la correttezza della nostra configurazione
sulla base delle temperature che abbiamo impostato, in funzione dei range di lavoro dell’Inverter.
Si può notare che la configurazione delle stringhe, da noi scelta nell’esempio, viene segnalata come
ottimale, questo perchè la tensione “Vmp,typ@25C Ambiente” risulta essere pari a 556Vdc, ovvero
nell’intorno del valore di tensione di ingresso nominale dell’inverter.
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Passiamo ora al 2° modulo e impostiamo una configurazione con 23 pannelli per 10 stringhe, per un
totale di 230 pannelli.
Fig.5: Configurazione 2° modulo da 55kW con Aurora Designer
In questo caso la configurazione delle stringhe non viene segnalata come ottimale, ma se verifichiamo la
sezione “Risultati – Tensioni e Correnti” è importante evidenziare che la configurazione del 2° modulo
risulta essere comunque corretta e funzionale, in quanto la tensione “Vmp,typ@25C Ambiente” risulta
essere pari a 609Vdc, ampiamente nella zona di lavoro dell’inverter.
Il vantaggio di una tensione DC più alta è quello, a parità di potenza installata, di ridurre il numero di
stringhe in parallelo lato DC, semplificando il cablaggio, riducendo le perdite di distribuzione e offrendo
la possibilità di monitoraggio della singola stringa .
Infine il valore della tensione “Voc,Max@-10C” (951Vdc) verifica la configurazione selezionata, risultando
minore di 1000V.
Per il 3° modulo, impostiamo una configurazione con 20 pannelli per 11 stringhe, per un totale di 220
pannelli.
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Fig.6: Configurazione 3° modulo da 55kW con Aurora Designer
La configurazione delle stringhe viene segnalata come ottimale (Vmp,typ@25C Ambiente = 529Vdc).
In questo caso specifico controlliamo, nella sezione “Risultati – Tensioni e Correnti”, anche il valore della
tensione “Vmp,Min@40C” in funzione dei range minimi di lavoro dell’Inverter.
In questa configurazione, la tensione “Vmp,Min@40C” risulta essere 497Vdc, maggiore della “Minima
Tensione di funzionamento in MPPT” dell’Inverter (485Vdc).
Nota: In fase di dimensionamento di un Inverter PVI-XXX.0, è consigliabile mantenere un margine di
15Vdc tra la “Vmp,Min” e la “Minima Tensione di funzionamento in MPPT” dell’Inverter, per prevenire
eventuali cali prestazionali in termini di Tensione del generatore FV.
Infine per il 4° modulo dell’Inverter PVI-220.0-TL, impostiamo una configurazione con 22 pannelli per 12
stringhe, per un totale di 264 pannelli.
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Fig.7: Configurazione 4° modulo da 55kW con Aurora Designer
La configurazione delle stringhe viene segnalata come ottimale (Vmp,typ@25C Ambiente = 529Vdc).
Nella sezione “Risultati – Tensioni e Correnti” il configuratore sul valore di potenza FV installata (58080
w) segnala “ troppo alto? ”.
Questo perchè abbiamo scelto di installare una potenza Fv superiore a quella nominale dell’inverter,
infatti la percentuale (“Pot.Totale FV STC / Pot.Nom-Max Ac Inverter”) è superiore al 100%.
Inoltre, nella sezione “Risultati – Configurazione del sistema” sotto la voce “Stima potenza uscita
Inverter”, il configuratore segnala “55000w - Limite di potenza raggiunto” e il “Numero Totale dei
Pannelli” è maggiore del “Numero Massimo di Pannelli/Inverter”.
E’ importante evidenziare che la potenza nominale installata non genera condizioni di allarme, ma solo
l’indicazione di una possibile limitazione di potenza dell’inverter.
Di fatto l’inverter può lavorare in limitazione di potenza, ma non è conveniente perchè comporta una
riduzione della produzione energetica dell’impianto.
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E’ quindi necessario che questa operazione sia fatta a livello progettuale, facendo opportune
considerazioni sulla condizione del generatore FV.
Esempio di configurazione con Inverter PVI-220.0-TL in modalità MULTI-MASTER/SLAVE
In questa configurazione l’inverter si comporta come tanti inverter separati di potenza 110 kW e
il numero di MPPT è pari al numero di Framework (coppia di moduli da 55 kW).
Questa modalità è un buon compromesso tra l’indipendenza del generatore fotovoltaico collegato a
ciascun coppia di moduli e la copertura della produzione in caso di singolo guasto del modulo.
In modalità MULTI-MASTER/SLAVE, l’inverter considerato ha 2 MPPT indipendenti da configurare.
Con i dati di progetto, ipotizziamo la seguente configurazione:
Inverter PVI-220.0-TL , configurazione Framework da 110kW
1° Framework da 110kW => 21 pannelli per 23 stringhe (483 pannelli)
2° Framework da 110kW => 21 pannelli per 23 stringhe (483 pannelli)
Totale 966 moduli installati
Per la verifica della configurazione utilizziamo il configuratore online POWER-ONE STRING TOOL
(http://stringtool.power-one.com/)
POWER-ONE STRING TOOL: Utilizzo del configuratore online
Passo 1 – Ubicazione

Selezionare lingua e località di installazione
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Fig.8: Selezione ubicazione, temperature e pannelli FV con Power-One String Tool
Note su “Visualizza”
Standard: nelle matrici delle configurazioni ammesse per il generatore fotovoltaico non vengono fornite
indicazioni in merito alla bontà della configurazione
User Friendly: il configuratore, attraverso mappatura a colori, indica la bontà della configurazione nei
confronti delle caratteristiche dell’inverter.
Passo 2 – Temperature



Selezionare il tipo di montaggio
Impostare la minima temperatura ambiente (viene utilizzata anche come minima temperatura di
cella per calcolare le tensioni di stringa)
Impostare la massima temperatura ambiente (la massima temperatura di cella a cui vengono
valutate le tensioni di stringa viene calcolata considerando il tipo di montaggio selezionato)
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Passo 3 – Selezione pannelli FV

Selezionare la marca e modello di pannello scelto per la realizzazione dell’impianto
(Possibilità di modifica dei parametri del pannello qualora il pannello desiderato non sia presente
nel data base)
Passo 4 – Selezione inverter

Selezionare il modello di Inverter
Fig.9: Selezione Inverter con Power-One String Tool
Passo 5 – Risultati



Le tabelle proposte contengono tutte le possibili configurazioni accettabili per l’inverter
selezionato, entro un fattore di carico compreso tra il 40% ed il 130%.
Tutte le configurazioni proposte sono compatibili, scegliere la caselle con la configurazione
desiderata
Nel caso degli Inverter PVI-xxx.0, vengono proposte le tre configurazioni:
- Multi-Master
- Multi-Master/Slave
- Master/Slave
Nella visualizzazione “User Friendly” è presente la colorazione delle celle, mappata come segue:
Celle di colore arancio: la configurazione è ammessa ma può sussistere una (o più) delle seguenti
condizioni:


Potenza installata inferiore al 70% della Pdc,max dell’inverter
Potenza installata superiore alla Pdc,max dell’inverter
Celle di colore giallo: la configurazione è ammessa ed il punto di lavoro “tipico” del generatore
fotovoltaico (Vmp@Tamb,media) non rientra nell’intorno della tensione di ingresso nominale
dell’inverter (Vin,nom).
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Celle di colore verde: la configurazione è ammessa e il punto di lavoro “tipico” del generatore
fotovoltaico (Vmp@Tamb,media) rientra nell’intorno della tensione di ingresso nominale dell’inverter
(Vin,nom).
Nella tabella “Configurazione Multi-Master/Slave” selezioniamo quindi le configurazioni desiderate per i
due MPPT.
Fig.10: Selezione configurazione Multi-Master/Slave con Power-One String Tool
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Passo 6 - Report

Una volta individuata la configurazione adatta all’impianto, è possibile creare il report di
configurazione in cui sono riportati I risultati di dettaglio della configurazione selezionata.
Fig.11: Report di configurazione con Power-One String Tool
Una considerazione sul Fattore di utilizzo, in questa configurazione risultante pari a 94,2 %.
Un valore vicino al 100% è indice di un buon dimensionamento del sistema, ma è bene evidenziare che in
nessun caso la potenza nominale installata genera condizioni di allarme, danneggiamenti o problemi di
garanzia.
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Anzi, in certe situazioni può essere utile un leggero sovradimensionamento del sistema (anche
nell’ordine del 110-115%) proprio per tener conto delle perdite dovute al derating del sistema DC.
Di contro, un sistema troppo sovradimensionato non avrebbe conseguenze dannose per l’inverter ma lo
porterebbe a lavorare in limitazione di potenza, cioè a non trasferire in rete tutta la potenza disponibile
sui pannelli e quindi ad un cattivo utilizzo degli stessi.
Naturalmente, è possibile verificare un sistema Multi-Master/Slave anche utilizzando il configuratore
offline Aurora Designer.
Selezioniamo “PVI-220.0” come Inverter e “Indipendenti” come configurazione Canali MPPT.
Fig.12: Configurazione Inverter PVI-220.0 Multi-Master/Slave con Aurora Designer
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Esempio di configurazione con Inverter PVI-220.0-TL in modalità MASTER/SLAVE
La modalità MASTER/SLAVE si basa sul parallelo (lato DC) di tutti i moduli di conversione che
compongono l’inverter.
Questa configurazione garantisce una elevata immunità al singolo guasto grazie alla ridistribuzione della
potenza tra i moduli componenti l’inverter, è necessario però mantenere lo stesso numero di pannelli
per stringa e l’inserimento di un interruttore DC generale esterno per il sezionamento dell’intero campo.
In modalità MULTI-MASTER/SLAVE, l’inverter considerato ha un unico MPPT da configurare.
Con i dati di progetto, ipotizziamo la seguente configurazione:
Inverter PVI-220.0-TL , configurazione Master/Slave
=> 21 pannelli per 46 stringhe (966 pannelli)
Totale 966 moduli installati
Per la verifica della configurazione utilizziamo il configuratore online POWER-ONE STRING TOOL.
Ripetiamo i passi precedenti fino al Passo 5 – Risultati e nella tabella “Configurazione Master/Slave”
selezioniamo la configurazione desiderata per l’MPPT1.
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Fig.13: Selezione configurazione Multi-Master con Power-One String Tool
Per quanto riguarda la potenza, la modalità con singolo MPPT permette una ridistribuzione automatica
della stessa tra i moduli che compongono l’inverter.
Questo è il punto di forza di questa configurazione, che trova la sua collocazione migliore in presenza di
grandi generatori fotovoltaici installati in condizioni uniformi, dove è necessario una copertura totale sui
guasti.
Nota: Nel caso di generatori fotovoltaici “grounded” la configurazione DEVE essere Master/Slave; non
sono ammesse altre configurazioni.
La presenza della connessione a terra di tutti i generatori comporta la perdita del requisito per la
realizzazione delle configurazioni Multi-Master e Multi-Master/Slave, che richiedono l’indipendenza dei
generatori fotovoltaici.
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Naturalmente, è possibile verificare un sistema Master/Slave anche utilizzando il configuratore offline
Aurora Designer.
Selezioniamo “PVI-220.0” come Inverter e “Parallelo ” come configurazione Canali MPPT.
Fig.14: Configurazione Inverter PVI-220.0 Master/Slave con Aurora Designer
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