alimentación de CA unidireccional

¿Existe un dispositivo que solo permita que la alimentación de CA "fluya" en un solo sentido?

Escenario: Tengo un circuito en el que me gustaría obtener alimentación de CA de dos fuentes: una fuente es una buena fuente de alimentación de pared (red) y la otra fuente es un inversor de enlace. El problema es que si el inversor de conexión alguna vez supera las necesidades de energía del circuito, el exceso de energía se "fugará" y estará disponible en toda mi casa. Necesito prevenir esto.

No puedo simplemente lanzar un par de relés entre mi circuito y la pared y solo encenderlos cuando el consumo del circuito exceda la capacidad del inversor de enlace porque el inversor de enlace no se agachará por sí mismo, puede solo se alimenta a un sistema de CA existente.

¿Es algo como un DIAC lo que necesito? Leí un poco al respecto, pero estaba confundido en cuanto a cómo se ajustaría realmente a mis necesidades. ¿Existe un dispositivo que evite que la alimentación de CA escape de un circuito, pero que permita que entre? ¿Qué pasa si tomo la energía de la red de un UPS, eso evitaría el "reflujo"? Si no, ¿qué debo crear para que sea funcionalmente equivalente?

editar: Motivación:

La razón por la que quiero algo como esto es porque después de hablar con la compañía eléctrica, es muy costoso realizar una interconexión con la red y no tendría sentido en un apartamento. Si desea proporcionar energía localmente (solar, eólica, etc.), debe interconectarse para que la red no explote con un exceso de energía (raro). Ahora, por supuesto, esto no es un gran problema si solo fuera yo ocasionalmente arrojando energía adicional, pero entiendo cuán grave se vuelve el problema si mucha gente lo hizo (sin interconexión), así que quiero jugar por el normas.

Me informaron que incluso con un pequeño inversor de enlace (estamos hablando de ~30 vatios), mi compañía eléctrica eventualmente me descubriría y me vería obligado a detenerme o pagar por una instalación de interconexión. Todavía no estoy del todo seguro de cómo se enterarían, ya que nuestro refrigerador, por ejemplo, está enchufado todo el tiempo y consume más de 30 vatios, pero dijeron que eventualmente se perderá la energía y lo verán.

Por lo tanto, mi juego final es una tira de energía única que se basa en mi propia energía generada (otorgada en una cantidad muy pequeña) complementada por la red de una manera segura que nunca se filtrará en el oscuro caso de que mi carga sea menor que mi energía producida localmente. .

No demuestras conocimientos de electricidad y propones modificar un sistema de red. Retírese ahora y contrate a un electricista calificado antes de que alguien se lastime.
@RoyC: Eliminé su segundo comentario porque era peligroso y engañoso. Claramente no comprende cómo funciona un inversor conectado a la red. Simplemente convierte la energía de entrada disponible en energía de la red; no puede distinguir una carga de la red de otra.
@Dave Tweed Entiendo muy bien cómo funciona un inversor Grid Tie, aunque planteo las cosas de una manera deliberadamente simplista. ¿Cómo fue exactamente mi declaración engañosa? El inversor creará una forma de onda de voltaje igual o ligeramente más alta que la entrada de línea. Si la carga local no es suficiente para absorber esa energía, se retroalimenta a la red, no se filtra a la casa de los OP o, en pocas palabras, el inversor se ocupa con el exceso de poder.
@RoyC: Como dije, el inversor no puede distinguir las cargas dentro de la casa de las cargas fuera de la casa (el resto de la "red"). Todavía estás simplificando demasiado.
@RoyC, los electrones no conocen la definición legal de las paradas de "red" y comienza el "cableado de las instalaciones".
James Large @David Tweed, ambos tienen razón. No entendí bien el comentario de "fuga" de los OP.
¿Un inversor conectado a la red de exportación cero resolvería sus problemas de alguna manera?
"... incluso con un inversor de enlace [30W], mi compañía de energía eventualmente me encontraría [...] No estoy seguro de cómo se enterarían ya que nuestro refrigerador, por ejemplo, está enchufado todo el tiempo. tiempo y consume mucho más de 30 vatios..." - Bueno, los frigoríficos generalmente alternan entre consumir mucha energía (compresor en funcionamiento) y prácticamente ninguna (compresor apagado). Dicho esto, realmente dudo que detecten un inversor de 30 W en un hogar normal, pero eso no te ayuda mucho. Un poco más sobre el tema: ¿qué tan poderoso es su inversor? Además, ¿su conexión a la red eléctrica tiene uno de esos medidores inteligentes?
"Me informaron que incluso con un minúsculo inversor conectado (estamos hablando de ~30 vatios), mi compañía eléctrica eventualmente me descubriría y me vería obligado a detenerme o pagar por una instalación de interconexión". --> ¿Alguien aquí con una idea de cómo debería funcionar eso? A mí eso me suena a Miedo, incertidumbre y duda...
Una de las razones por las que la conexión a la red aprobada por seguridad no se analiza en su pregunta es que debe evitar la retroalimentación durante un corte de energía. Si no lo hace, corre el riesgo de electrocutar a un liniero en reparación. Incluso si solo tiene una fuente de baja potencia, la descarga podría causar indirectamente una muerte si, por ejemplo, se cayera de una escalera como resultado.

Respuestas (7)

Aquí hay algunos pensamientos.

Como dijo Pieter en su respuesta, esto sería fácil para DC: usaría un diodo para evitar que la corriente fluya de regreso a la red.

Pero para AC, puedes diseñar algo que se comporte como el diodo en DC:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Conectaría su inversor y su equipo doméstico al lado de "SALIDA".

Pero no recomendaría esto de todos modos, ya que no sabes cómo se comportará tu inversor si el equipo no drena toda la energía que el inversor intenta empujar…

Incluso se podrían tener problemas con este circuito si hay cargas reactivas en la red.
@Vovanium Buen punto, una razón más para no recomendarlo.
@Vovanium: el problema con un circuito de este tipo cuando se usan cargas reactivas es que funcionaría demasiado bien: la mayoría de los reactivos esperan extraer energía durante parte de cada ciclo, devolver una gran cantidad durante otra parte y luego repetir el proceso. Este circuito evitaría la parte de "enviar energía de regreso" de esa secuencia.

Descargo de responsabilidad: solo soy un aficionado, obtenga asesoramiento profesional.

Si tiene dos fuentes de CC, sería fácil, solo agregue un solo sentido (diodo) y la potencia/corriente solo puede fluir en una dirección.

Es posible que pueda simular esto alimentando la red al UPS ( conversión doble AC->DC->AC) y luego conectando su inversor conectado a la red a la salida del UPS.

Por lo tanto, si extrae poca energía de la salida del UPS, el inversor conectado a la red elevará ligeramente el voltaje, pero nada fluirá de regreso a través del UPS AC -> DC.

También podría proporcionar el beneficio adicional de extender el tiempo de ejecución de los ups y permitir que el inversor conectado a la red funcione cuando falla la red eléctrica.

Al conectar el inversor conectado a la red a la salida de un UPS de doble conversión, lo ha eliminado efectivamente de la red y ha creado su propia red aislada.

Tienes el tipo equivocado de inversor. Un inversor conectado a la red nunca se usa para una carga específica; lo usa para convertir la energía disponible en energía de la red para complementar cualquier cosa que pueda estar conectada a la red.

Si desea suministrar energía solo a una carga específica, necesita el otro tipo de inversor, que simplemente convierte CC en CA sin conexión a la red.

Bueno, la cuestión es que el 90 % de las veces el inversor no cumplirá con los requisitos de carga del circuito y me gustaría complementarlo con la red. ¿Qué pasa si tomo energía de la red de un UPS? ¿Eso evitaría la fuga hacia el resto de una casa/red?d
Entonces, ¿por qué es importante que cuando la salida del inversor exceda los requisitos de carga, no permita que la energía fluya al resto de la casa? No puedes tenerlo de las dos maneras.
Hola Dave, gracias por los comentarios. He actualizado la pregunta para reflejar por qué quiero esto. ¡Gracias!
Me resulta difícil creer que incluso un apartamento pequeño use menos de 30 W, por lo que lo único que notaría la compañía eléctrica es que su consumo de energía neto promedio cae en 30 W, lo que para todos los propósitos prácticos es indetectable . En realidad, nunca entregarías energía a la red. Si hay un corte de energía, su inversor conectado a la red también se apagará.

Va a ser casi imposible sin un conocimiento profundo de cómo ese inversor en particular detecta el suministro de red entrante. Bloquee la red eléctrica y el inversor se apagará, como está diseñado para hacerlo. Deje la red eléctrica conectada y comenzará a exportar, como está diseñado para hacerlo.

No está claro por qué querrías hacer esto de todos modos.

Hola Simón, gracias por la respuesta. Actualicé mi pregunta para incluir por qué querría hacer algo como esto. ¡Gracias!

Aquí está mi idea. Utilice una topología de doble conversión. Es el mismo enfoque utilizado por los sistemas UPS premium para aislar la carga de las líneas, excepto con múltiples entradas.

Para cada entrada de línea, necesitaría un convertidor AC/DC. Debe ser programable para que pueda limitar la corriente de entrada al máximo que admite la línea. En el lado de CC, deberá decidir sobre un voltaje de bus de CC. Esta decisión se basaría en su presupuesto/capacidad. Recomendaría un mínimo de 48 V, ya que hay muchas opciones de equipo que funcionan a ese voltaje de manera económica. Un voltaje de bus de CC más alto permitirá una mayor capacidad y eficiencia con conductores más pequeños, pero por encima de 100 V, el equipo puede ser costoso.

Para el bus de CC, puede agregar opcionalmente un banco de baterías. Esto proporcionará almacenamiento en búfer durante cargas transitorias y cierta capacidad de respaldo según su presupuesto. Si no está funcionando sin conexión a la red, el plomo ácido debería estar bien, ya que los convertidores de CA/CC más baratos se pueden programar para manejar el perfil de carga de esas baterías. Un banco de iones de litio tendría un mejor rendimiento, pero luego tiene el gasto adicional de un equipo de administración de batería (o su casa se arruina).

Ahora agrega un solo inversor de CC/CA para transportar sus cargas. Incluso puede agregar más inversores para redundancia/capacidad y sincronizarlos.

Este diseño es escalable para manejar tantas entradas de CA como desee, solo agregue un convertidor de CA/CC para cada una. Incluso puede agregar una entrada de CC de energía solar/eólica, etc. con un controlador para esas fuentes sintonizadas con su voltaje de bus de CC.

Esto podría ser excesivo, pero creo que la mayoría de este equipo se puede obtener a bajo precio y la flexibilidad vale la pena.

Lo siento por no dibujar un diagrama, pero apesto en eso. Tal vez alguien más aquí pueda ilustrar este enfoque o intervenir.

Tipo de inversor incorrecto. Desaste de eso.

Eche un vistazo de cerca a sus paneles solares. YA SON DC . Así que solo usa diodos reales.

 Solar panel --------- Diode ----\
                                  > ---- Inverter ---- Load
 DC power supply ----- Diode ----/

Eso fue fácil

El inversor es un inversor "independiente" como el que usaría en su furgoneta para alimentar una nevera. NO es un inversor conectado a la red. El inversor conectado a la red que tiene ahora es una distracción y una pérdida de tiempo, vaya a Craiglist.

Supongo que todas las cosas comunes de grado de consumo que se encuentran en las paradas de camiones: paneles solares de "12 V", fuentes de alimentación comunes de 12 V CC y un inversor de entrada de 12 V de grado de consumo como el que vende Best Buy, que tendrá un par de 120 V enchufes en él. Los diodos pueden ser un pedido especial. Puede sustituir 24 V si tiene que viajar cierta distancia y desea reducir la caída de voltaje.

Para puntos de bonificación...

Reemplace el "Panel solar" por "Panel solar + controlador de carga de CC calibrado para cargar una batería de plomo-ácido". Puede usar MPPT si tiene ganas de pagarlo. Además, utilice una fuente de alimentación común de 12 V CC (o 24 V si su sistema solar es de 24 V nominal). Esto significará que el suministro de energía solar tiene algo de "ventaja" en la energía de CC procedente de la red pública, y alentará el uso máximo de la energía solar antes de combinarla con la CC de la red pública.

Los conceptos importantes aquí.

En primer lugar, no debe conectar una fuente de CA a la red. Como habrás notado , hacer que AC sea unidireccional es difícil . Eso significa que si su inversor está funcionando mientras la red eléctrica no funciona, RETROALIMENTARÁ la red y energizará las líneas eléctricas que alimentan su casa, incluso retroalimentando a través de transformadores para crear voltajes de 2400 V o 12 000 V en las líneas de distribución. Puede que no creas que un mísero solar de 30 vatios puede hacer eso, pero sí. Puede. Si un liniero es atrapado por eso, liniero muerto. ¿Cómo lo hacen las instalaciones solares conectadas a la red? Siguen un estándar para sincronizar y seguir la red llamado UL 1741, lo que hace que se desconecten cuando la red falla. Esto no es algo en lo que quieras meterte.

Su inversor existente es UL 1741, por lo tanto, no es apto.

En segundo lugar, no se debe jugar con la alimentación de red de CA. No debe hacer nada con él de una manera que no cumpla con los Códigos Eléctricos y el Libro Blanco de UL. Que tiene que ver con métodos de construcción y cerramientos. La configuración que describo aquí coloca todo el sistema en la zona de bajo voltaje, que es un lugar mucho más seguro para hacer ese tipo de cosas.

Todavía no estoy del todo seguro de cómo se enterarían, ya que nuestro refrigerador, por ejemplo, está enchufado todo el tiempo y consume más de 30 vatios.

Los frigoríficos consumen entre 100 y 150 vatios cuando están en funcionamiento y unos 42 vatios en promedio . Un ciclo de trabajo del 33% implica muy cerca de 0 vatios cuando no está funcionando.

¿Existe un dispositivo que evite que la alimentación de CA escape de un circuito, pero que permita que entre?

No, no lo hay. Si los hubiera, los "interruptores de transferencia del generador" serían mucho más simples de lo que son . Así que hay alrededor de mil millones de dólares de demanda de mercado buscando eso, y no lo han encontrado. no existe Dado que es fácil para usted trabajar en el régimen de DC (y mucho más seguro), trabaje allí.

El flujo bidireccional de CA es tan ubicuo que cuando conecta un generador, simplemente coloca un interruptor en el panel y lo retroalimenta, con un enclavamiento mecánico que crea efectivamente un interruptor DPDT para que tanto el generador como la red no puedan estar encendidos al mismo tiempo. una vez. Los paneles solares también solo retroalimentan un interruptor, confiando en UL 1741 para no matar a los linieros.

Aunque quiero usar ese inversor

Tratar de hacer que un inversor UL 1741 haga lo que usted quiere es similar a modificar un automóvil para que conduzca sobre el agua. Dog es una idea simple, pero tan encrespadamente difícil de implementar que no es un comienzo.

Con respecto a la idea de Paul Roger, parece haber dos preocupaciones clave que vale la pena explorar:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dado que el SAI de doble conversión se alimentará con cualquier exceso de corriente generada por el inversor fotovoltaico,

a) El inversor SAI debe tener una capacidad de manejo de corriente igual o superior a la del inversor fotovoltaico, de lo contrario, puede dispararse, sobrecalentarse o incluso freírse según los circuitos. Por ejemplo, mi matriz fotovoltaica y el inversor pueden generar 7 KVA, pero mi UPS solo tiene 3 KVA.

b) el SAI debe poder gestionar esta retroalimentación en su inversor. La Sección 29 de UL 1778 se ocupa de la retroalimentación durante el funcionamiento con batería solo al romper la línea y el neutro; esto significa que la corriente fluirá de regreso también al Generador si el Generador está encendido.

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