Me encuentro con un problema que no entiendo por qué ocurre. He encontrado cómo "arreglarlo", pero me interesan las ideas sobre cuál es el origen real del problema
La versión corta:
Tengo un generador Generac trifásico a gas LP que necesita sincronizarse con un sistema fotovoltaico híbrido DEYE (compuesto por 3 inversores monofásicos) diseñado para utilizar los generadores para cargar bancos de baterías como respaldo.
Cuando el generador se enciende y funciona en vacío, la lectura de frecuencia en el generador sin cables ni cargas, entre L1-L2 es de 180 Hz o más, la lectura de frecuencia entre L1-N, L2-N,L2-L3, L1-L3, L3-N es siempre de 60 Hz.
Por eso los inversores no se sincronizan y el generador no puede cargar las baterías.
Cuando añado una carga resistiva suficientemente grande (1500 W) al generador antes del inversor, la frecuencia se regula (midiendo 60 Hz en L1-L2). y el inversor se sincroniza. Así que la carga "arregla" el problema
Hicimos funcionar un analizador de energía Fluke 434 y no apareció nada que pudiera explicarlo, todo parecía "estar bien".
A pesar del arreglo de la resistencia, todavía quiero entender qué puede causar que dos multímetros diferentes, un DAWSON DMC220A y un FLUKE 117, y por supuesto un inversor, lean 180 Hz cuando deberían leer 60 Hz sólo en el sondeo L1-L2... ¿Alguna idea?
Versión (muy) larga:
Tengo un sistema residencial solar fotovoltaico híbrido trifásico con inversores de la marca "Deye" con un generador de energía LP de respaldo en México. Tres inversores monofásicos de 8 kW, modelo SUN-8K-SG01LP1- US/EU, están conectados en paralelo para formar una red trifásica independiente (220/127 WYE @ 60 Hz) Un inversor maestro controla los otros dos inversores a través del protocolo RS-485, según el diseño del fabricante. Estos inversores controlan la carga y la descarga de un banco de baterías Pylontech de 36 kWh que se carga en su mayor parte con una matriz solar fotovoltaica de 7,28 kWp en el tejado. El sistema está acoplado a la CC, por lo que las baterías se cargan con la energía solar fotovoltaica dentro del inversor a través de un controlador en el lado de la CC. Las cargas de la casa son impulsadas por los inversores con energía solar y almacenamiento. La carga trifásica se distribuye por igual en un bloque de distribución a los tres inversores monofásicos.
Estos inversores también tienen un puerto de entrada de red/generador para permitir que el sistema cargue las baterías e impulse las cargas a través de la red eléctrica o de un generador de energía de reserva. (aquí es donde se pone interesante...)
Dado que las cargas son accionadas por el banco de baterías y los inversores que funcionan sólo con energía solar, la señal de tensión de los inversores suele ser la principal. Cuando el estado de carga (SoC) del banco de baterías baja de un determinado porcentaje, el inversor envía una señal al generador de gas para que se encienda. El generador de energía se enciende y crea su propia señal de tensión, también de 220/127 WYE @ 60 Hz. Dentro del inversor hay dos señales de tensión: la creada por el inversor y las baterías y la del generador. Si el inversor determina que la señal de CA de reserva está dentro del rango de funcionamiento, cambia o se sincroniza, como un interruptor de transferencia o UPS, con el generador de reserva que impulsa las cargas con la CA del generador y luego carga el banco de baterías con el exceso de energía. Aquí radica el problema:
Parte a) Dado que el generador de energía sólo está ahí para ayudar a cargar el banco de baterías en caso de tormenta o de muchos días nublados, no tiene otras cargas, es conmutado y "gestionado" por el sistema del inversor. Cuando se enciende, funciona en modo de reposo, generando una señal de tensión hasta que el inversor conmuta las cargas al puerto del generador. Sólo entonces el generador tiene una carga aplicada
Parte b) Como ya se ha dicho, el sistema trifásico está compuesto por tres inversores monofásicos en paralelo. El generador es "verdaderamente" trifásico, por lo que tres cables salen de él + el neutro y el E.P. hasta el bloque de distribución. Los tres cables se dividen en tres conjuntos de dos cables. El inversor A recibe L1-L2, el inversor B recibe L2-L3 y el inversor C recibe los cables L3-L1 para "volver" a un sistema monofásico.
Al mirar el sistema, los inversores B y C tenían una lectura de voltaje y frecuencia adecuados desde la entrada del generador, así que 220 V línea a línea, 60 Hz línea a línea y 127 V línea a neutro. Cuando miré el inversor A, la lectura de la frecuencia en el inversor era de 0 Hz con un color amarillo para indicar el error. Esto me pareció bastante inusual. Así que saqué un multímetro digital Dawson DCM220A y comprobé la lectura de la frecuencia en la entrada:
Al sondear la línea 1 con la línea 2, la lectura de la frecuencia en el multímetro era de 180 Hz o más.
Básicamente, mi inversor principal estaba detectando una lectura de frecuencia incorrecta y, por lo tanto, determinó que la señal de voltaje no era apta, y nunca conmutó (sincronizó) la carga y la carga de la batería al puerto del generador.
Para que quede claro, la misma lectura, es decir, sondeando la línea 1 a la línea 3 y la línea 3 a la línea 2, las lecturas de frecuencia estaban en el rango de 60 Hz. La línea 1 a neutro, la línea 2 a neutro y la línea 3 a neutro, también tenían lecturas adecuadas de 60 Hz.
Antes de terminar la instalación del banco de baterías y del sistema fotovoltaico, la casa funcionaba con el generador eléctrico, lo que me permitió saber que la frecuencia real no era de 180 Hz, pues de lo contrario los aparatos se habrían estropeado o no se habrían encendido.
En ese momento pensé que había algunas señales electrónicas que estropeaban la línea o algo así. Así que salí y medí la frecuencia en la línea 1 a la línea 2 directamente en el generador sin ninguna carga, ningún cable, nada. Todos los cables estaban desconectados, incluso el cable P.E. El problema persiste. 180 Hz en la lectura de tensión de línea a línea entre L1 y L2, 60 Hz en todas las demás líneas. y referencias.
Como sabía que el generador podía alimentar la carga de la casa, supuse que algo tenía que ver con el modo de reposo. Tomé una carga resistiva, básicamente un calentador eléctrico de 220 V (línea a línea), y lo conecté directamente a la salida del generador antes del inversor (un L1 y un L2) para que el calentador funcionara con el propio generador, no con el sistema del inversor.
Cuando hice esto, me di cuenta de que la carga funcionaba correctamente sólo con el generador y después de un tiempo, como el inversor seguía conectado al generador, ¡las baterías se cargaban desde el generador! Así que tomé una lectura de la frecuencia L1-L2 y para mi alegría, la frecuencia era ahora de 60 Hz.
En resumen, una carga resistiva lo suficientemente grande (unos 1500 W) corrigió el problema de medición/frecuencia en L1-L2 y, por lo tanto, el inversor consideró que la señal era adecuada para sincronizarse con ella y cargar las baterías desde el generador.
Para volver a probar el problema, desenchufamos la carga resistiva y el problema persistió (el inversor no se sincronizó) cuando el generador no tenía carga. Volvimos a probar con una carga monofásica, es decir, 1500 W en la línea 1 a neutro, y esto TAMBIÉN "arregló" el problema.
El caso es que nos imaginamos que no podemos dejar un calentador eléctrico de la casa conectado directamente al generador con una toma de corriente improvisada, para que se encienda cada vez que el generador se encienda, sólo para "ajustar" la lectura de la frecuencia. Esta es una casa fuera de la red, por lo que es principalmente una casa de vacaciones. No es muy seguro tener un calentador que se enciende solo sin supervisión.
Procedí a llamar a Generac (el fabricante del generador). No me creyeron. Se trata de la filial mexicana, obviamente, y se mostraron reticentes a venir a verlo ellos mismos. Me costó convencerlos, pero finalmente accedieron:
La primera vez, vinieron, desenchufaron todo del generador e intentaron medir la frecuencia con un medidor FLUKE 373. Les costó mucho, pero finalmente "consiguieron" leer la frecuencia y obtuvieron una lectura de 60 Hz. Saqué mi propio multímetro (Dawson DCM220A) y les mostré que esto no era correcto. Mi medidor mostraba 180 Hz y les mostré que la carga resistiva solucionaba el problema de conexión y que sin ella el inversor tenía una lectura de frecuencia errónea y no se sincronizaba. Al final me creyeron que el problema persistía.
Así que volvieron con un analizador de potencia, un FLUKE 434. Esto fue hoy. Hicimos mediciones de armónicos y desplazamiento de fase y todo tipo de mediciones de calidad de la energía y no aparecía nada que pudiera indicar por qué con un multímetro sondeando L1 y L2 obtenemos una lectura de 180 Hz (y también el inversor tiene esa lectura). En otras palabras, para el analizador de potencia, "no pasaba nada". El THD% estaba en torno al 3%, los vectores de fase estaban bien, los ángulos de fase eran de 120º, etc. Todas las mediciones se hicieron con las tres fases "enchufadas" al analizador en todo momento. Probamos una medición WYE, y también quitamos la pinza N y medimos en "DELTA". Nada cambió. Me di cuenta más tarde, después de dejar el sitio, que tal vez la mejor lectura habría sido sólo en esa única fase con el problema. Mala suerte :-(
Además, hoy había un segundo ingeniero de Generac presente con un multímetro FLUKE 117, uno sin la pinza y este medidor SÍ mostraba la lectura de 180 Hz en L1-L2, como el mío. Así que ambos concluyeron que el problema no era mi multímetro, pero tampoco era "culpa del generador". Es un "problema de medición".
Como he dicho antes, el problema de sincronización entre los inversores y el generador de energía se puede "arreglar" con una carga de conductor, que consiste en una resistencia conectada directamente a la salida del generador. Generac accedió a proporcionar un precalentador del generador o algo similar, que se deja dentro de la carcasa del generador, para no tener un calentador de casa con una salida improvisada. Así que una mejor solución en general.
Podría ser eso, pero para mí, todavía existe el dilema de POR QUÉ en el mundo, esto está sucediendo. Qué podría estar causando que tres dispositivos diferentes muestren una lectura de 180 Hz sólo en una de las tres líneas. El problema es sólo en la lectura L1-L2, no L1-N o L2-N o L1-L3 o L2-L3.
Si alguien tiene alguna idea y ha leído hasta aquí su ayuda sería muy apreciada.
Saludos
