L’attività descritta nel presente rapporto si inquadra in quelle della Ricerca di Sistema riguardanti la “Generazione Distribuita” (GD) ed in particolare, la generazione da fonte di energia di tipo fotovoltaico. L’obiettivo del lavoro è l’analisi del comportamento di convertitori statici c.c./c.a. a commutazione forzata alimentati da generatori fotovoltaici in presenza di tipici disturbi di rete, quali le interruzioni dell’alimentazione ed i buchi di tensione. Disturbi entrambi causati da guasti nella rete di distribuzione. Nel caso di convertitori statici a commutazione forzata, funzionanti normalmente in parallelo alla rete pubblica, la possibilità di realizzare funzionamenti degli stessi in “isola” indesiderata (a seguito della perdita della rete di distribuzione) è superiore al caso in cui i convertitori siano a commutazione naturale da rete. Tale funzionamento anomalo, pur se poco probabile e di breve durata, si può instaurare qualora, in assenza della rete principale, vi sia un bilanciamento tra la potenza generata dai campi fotovoltaici e quella del carico, dando luogo ad evidenti problemi di sicurezza sia per le persone che per gli apparati elettrici presenti. Per superare tali problematiche, la normativa vigente (CEI 11-20) prescrive una serie di criteri e provvedimenti per l’allacciamento di impianti di autoproduzione alla rete del Distributore, che comportano l’adozione di specifici dispositivi di sezionamento, comando ed interruzione attivati da opportuni sistemi di protezione. Attualmente i sopraddetti dispositivi, ed in particolare i sistemi di protezione, sono costituiti da apparati elettrici installati esternamente ai sistemi di generazione. La necessità di ridurre le barriere che possono limitare la diffusione della GD, da un lato, e l’evoluzione dei sistemi/algoritmi di protezione direttamente installati sui convertitori per fotovoltaico, dall’altro, rendono interessante l’analisi di convertitori c.c./c.a. di ultima generazione dotati delle sopraddette protezioni per evitare l’instaurarsi dell’isola indesiderata. Per tale campagna di prova, eseguita presso il campo fotovoltaico sperimentale di Adrano (Catania), sono stati considerati più inverter e carichi collegati allo stesso feeder, con l’obiettivo di evidenziare possibili interazioni che possono favorire il fenomeno dell’isola indesiderata. Il presente lavoro riporta i risultati delle prove eseguite nel campo sperimentale. Il programma di prove ha previsto la realizzazione, mediante un apposito “simulatore di rete”, di: • interruzioni della rete del distributore per la verifica della possibile instaurarsi di un funzionamento di isola indesiderata; • buchi di tensione parziali/totali nella rete del distributore di diversa profondità e durata per analizzare il comportamento dei convertitori c.c./c.a. dei campi fotovoltaici a fronte di tali eventi di rete. Durante le prove sono state registrate alcune grandezze elettriche fondamentali allo scopo di verificare il comportamento di tali sistemi di generazione in condizioni di rete perturbata, valutando nel dettaglio l’efficacia dei sistemi di protezione (previsti dalla Norma) già installati a bordo dei convertitori stessi. Relativamente alle prove di interruzione della rete principale, l’analisi degli oscillogrammi ha messo in evidenza i seguenti risultati: • non si sono ottenuti fenomeni di isola indesiderata, sia per le configurazioni di prova di tipo monofase che trifase;

• lo spegnimento dei convertitori c.c./c.a. dei campi fotovoltaici a fronte dell’evento di rete avviene in tempi variabili, compresi nell’intervallo tra 20 millisecondi e 100 millisecondi, il che significa ampiamente in anticipo rispetto all’istante corrispondente al ritorno di tensione in rete a causa della richiusura rapida effettuata sulla linea affetta da guasto; • il comportamento durante il transitorio di rete di ogni singolo convertitore è legato sia alle modalità di controllo dello stesso che al comportamento degli altri convertitori presenti; • in seguito alla perdita della rete di distribuzione, la forma d’onda della tensione nell’impianto di generazione presenta forti deformazioni, che causano, da parte dei convertitori c.c./c.a., l’erogazione di “spikes” di corrente a fronte di elevati gradienti della tensione stessa; • durante i transitori conseguenti alla perdita della rete non si sono riscontrate sovratensioni eccessive. Per quanto riguarda le prove relative all’applicazione di disturbi quali i buchi di tensione ai convertitori c.c./c.a. dei campi fotovoltaici, la verifica degli oscillogrammi delle prove stesse ha messo in evidenza i seguenti risultati: • il comportamento dei diversi convertitori a fronte dei buchi di tensione non è uniforme, ma fortemente dipendente dalle metodologie di controllo e protezione adottate per ogni singolo convertitore c.c./c.a.; • complessivamente si è riscontrato che quasi tutti i convertitori monofase (ad esclusione dei moduli AC) hanno presentato tempi di spegnimento massimi di poco superiori al centinaio di millisecondi a fronte dell’evento di rete. Con buchi di tensione di profondità elevata, i tempi di spegnimenti sono risultati essere anche dell’ordine dei 60÷70 millisecondi. I moduli AC, al contrario, sono sempre rimasti in esercizio durante le prove realizzate. Infatti, anche in presenza di buchi molto profondi, tali dispositivi hanno cercato di erogare, per quanto possibile, potenza attiva, anche in quantità sensibilmente minore a quella trasferita verso la rete prima del disturbo, per ritornare ai regimi di potenza iniziali non appena si è verificato il ripristino delle condizioni “normali” di rete. Per gli altri convertitori, la ripresa del servizio dopo il blocco è risultata essere legata alle specifiche metodologie di controllo implementate dal singolo costruttore; • nel caso dei convertitori trifase, uno dei due convertitori ha presentato, a fronte di tutti i buchi di tensione, tempi di spegnimento superiori ai 300÷400 millisecondi, l’altro di poco superiori al centinaio di millisecondi. Infatti, per il primo convertitore trifase si è riscontrato il blocco e la conseguente messa fuori servizio dopo il transitorio legato al buco di tensione, anche nel caso in cui il buco stesso è di durata e profondità contenuta (cioè ∆V% pari al 30% di Vn e durata del buco di poco inferiore ai 200 millisecondi); a fronte del buco di tensione di profondità pari a quasi il 100% della tensione nominale di rete, si può rilevare, per alcuni convertitori, il passaggio ad un funzionamento in limitazione di corrente.