Princípio de funcionamento dos inversores fotovoltaicos
Os inversores fotovoltaicos são o coração dos sistemas de energia solar, servindo como a ponte crítica entre os painéis solares e os dispositivos elétricos de uso final ou a rede elétrica. Ao contrário dos equipamentos tradicionais de conversão de energia, sua principal missão é transformar a corrente contínua (CC) de baixa tensão e não regulada produzida pelos módulos solares fotovoltaicos em corrente alternada (CA) estável e compatível com a rede. Essa conversão é inegociável, pois quase todos os eletrodomésticos, máquinas industriais e redes elétricas públicas dependem de energia CA para operar com eficiência.
A estrutura interna de um inversor fotovoltaico é uma integração sofisticada de hardware e software. No nível de hardware, ele consiste em circuitos de entrada CC, módulos de conversão CC-CA, circuitos de filtragem e unidades de controle de conexão à rede. O circuito de entrada CC estabiliza inicialmente a energia CC flutuante dos painéis solares, evitando que picos de tensão danifiquem os componentes subsequentes. O módulo de conversão CC-CA, composto por interruptores eletrônicos de potência, como transistores bipolares de porta isolada (IGBTs), liga e desliga rapidamente a energia CC para gerar uma forma de onda CA bruta. Essa forma de onda é então suavizada em uma onda senoidal pura através do circuito de filtragem, atendendo aos rigorosos requisitos da rede elétrica e dos equipamentos elétricos.
Em termos de software, a tecnologia de Rastreamento de Ponto de Máxima Potência (MPPT) é a chave para maximizar a eficiência energética. Os algoritmos de MPPT rastreiam continuamente a tensão e a corrente de saída dos painéis solares, calculando a combinação que produz a maior potência. Como a saída do painel solar é altamente sensível à intensidade da luz solar, temperatura e sombreamento — por exemplo, um aumento de 10 °C na temperatura do painel pode reduzir a eficiência em 5% — o sistema MPPT ajusta o ponto de trabalho a cada poucos milissegundos. Em aplicações práticas, um inversor MPPT de alta qualidade pode aumentar a captação anual de energia de um sistema solar residencial em 15% a 25% em comparação com inversores com funções básicas de rastreamento. Para sistemas conectados à rede, um módulo adicional de malha de bloqueio de fase (PLL) garante que a energia CA gerada esteja perfeitamente sincronizada com a tensão (tipicamente 220 V ou 380 V), frequência (50 Hz ou 60 Hz) e fase da rede, evitando flutuações de energia que poderiam prejudicar a estabilidade da rede.
[Insira aqui uma imagem mostrando o circuito interno de um inversor fotovoltaico com etiquetas indicando os principais componentes, como o circuito de entrada CC, o módulo de conversão baseado em IGBT, o circuito de filtragem, o controlador MPPT e a unidade PLL. A imagem deve ser nítida e de alta resolução, com fundo branco para melhor visibilidade.]
