Lifetime evaluation of photovoltaic inverters with capability of reactive power support

Abstract

Devido às características intermitentes da irradiância solar, os inversores fotovoltaicos (FV) normalmente operam abaixo das condições nominais de potência. Neste cenário, inversores FV podem ser usados para realizar serviços ancilares, tais como compensação de potência reativa. Entretanto, isso afeta a confiabilidade do inversor. A relação entre a compensação de potência reativa e consumo de vida útil sob diferentes condições de fator de carregamento do inversor (FCI) ainda não foram abordadas na literatura. Portanto, esta tese de doutorado investiga a vida útil de inversores multifuncionais trifásicos de dois estágios com capacidade de suporte de potência reativa sob diferentes FCI. Os fundamentos de confiabilidade baseados em modelos empíricos de vida útil e análises estatísticas das simulações de Monte Carlo são fornecidos. A metodologia é aplicada a três perfis de missão, com diferentes condições meteorológicas. Quando o inversor FV multifuncional ´e usado para compensar um perfil de potência reativa, a sua vida útil é reduzida. Além disso, uma análise baseada no Custo Nivelado de Energia mostrou que o suporte de potência reativa aumenta os custos do sistema FV. Portanto, a compensação parcial pode ser uma estratégia interessante para melhorar a confiabilidade do inversor multifuncional. Finalmente, o inversor FV multifuncional é utilizado para regular o fator de potência (FP) de uma carga industrial. Para baixas condições de carga, o inversor consegue regular o FP sem sofrer relevantes reduções na sua vida ´util. Entretanto, a medida que o tamanho da carga aumenta, mais potência reativa é requerida para regular o FP e, consequentemente, mais significativa é a redução de vida útil do inversor FV multifuncional.