Método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga.

Un método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga

, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, una primera fuente de energía eléctrica genera una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable; se compara la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica con el umbral asociado de potencia con la carga; como resultado de dicha comparación, se determina si para suministrar potencia a la carga desde la primera fuente de energía y además se determina también si se ha de suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga desde una segunda fuente de energía eléctrica diferente; si se determina que debe utilizarse la segunda fuente de energía eléctrica para suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga, se controla una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energía eléctrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331603.

Solicitante: CONTROL TECHNIQUES IBERIA S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: TROY FERRARONS,Ramón.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/38 (Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores)
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Método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga.

Fragmento de la descripción:

Método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga Campo

La descripción está relacionada con un método y un sistema para alimentar una carga, preferiblemente una carga de CA, en la que la potencia puede proporcionarse a la carga mediante fuentes de tensión de CC y de CA. La carga de CA puede ser por ejemplo un motor de CA para una bomba de agua o un compresor.

Antecedentes

En muchas aplicaciones se utiliza una red de distribución de CA como la principal fuente de electricidad. Los costes asociados con la obtención de electricidad desde la red para las aplicaciones de potencia pueden ser significativos y el precio de la electricidad típicamente aumenta cada mes. Como resultado, muchos consumidores programan el uso de sus aplicaciones de modo que coincidan con las franjas horarias en las que el coste de obtener electricidad de la red es el mínimo. Las centrales eléctricas que suministran electricidad usualmente mantienen una producción constante, ya que no es deseable aumentar o reducir la producción de electricidad. La mayoría de aplicaciones de alta potencia, por ejemplo las fábricas, no se ponen a funcionar durante la noche por razones prácticas, y por lo tanto el precio que cargan las empresas de electricidad para el suministro de electricidad desde la red durante la noche es usualmente más bajo. Debido al alto coste resultante de la electricidad durante el día, muchas aplicaciones de alta potencia se ven forzadas a funcionar sólo durante un tiempo limitado durante el día (por ejemplo 8 horas o menos). Sin embargo, las aplicaciones de alta potencia que no necesitan funcionar durante el día, tal como las bombas de agricultura para las que el momento no es importante, a menudo se hacen funcionar durante la noche para ahorrar costes.

La electricidad de CC producida por las distribuciones fotovoltaicas (FV) asociadas con inversores se puede vender a las empresas de energía eléctrica al ser "inyectada" en la red de distribución de CA. Sin embargo, las empresas de energía eléctrica son a menudo reacias a comprar energía de otras fuentes o a permitir las inyecciones en la red de CA, y por lo tanto el uso de la energía fotovoltaica de esta manera tal vez no sea posible en la práctica. En vez de vender energía a las empresas de energía eléctrica, una posible solución teórica para los productores de electricidad de CC a partir de distribuciones de paneles fotovoltaicos es utilizar la red de CA sólo como un bus temporal, y luego tratar de

conseguir un neto de 0 V entre la corriente consumida y la corriente inyectada en la red de distribución de CA. Sin embargo las empresas de energía eléctricas a menudo no permiten este planteamiento.

Los sistemas conocidos simplemente utilizan la energía de la red de CA o utilizan fuentes de energía renovable, tal como distribuciones de paneles fotovoltaicos para "inyectar" energía a la red de CA, y luego cogen energía de la red de CA.

Existe el deseo de una manera más eficiente y rentable de gestionar la energía tanto de las fuentes renovables como de la red.

En las reivindicaciones se expone una invención.

Según un primer aspecto, se proporciona un método para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado. El método comprende: utilizar una primera fuente de energía eléctrica para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable; comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica con el umbral de potencia asociado con la carga; como resultado de dicha comparación, determinar si para suministrar potencia a la carga desde la primera fuente de energía y además determinar si se ha de suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga de una segunda fuente de energía eléctrica diferente; si se determina que la segunda fuente de energía eléctrica debe utilizar para suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga, controlar una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energía eléctrica cumple con el umbral de potencia asociado a la carga.

El método también puede comprender la etapa de controlar una salida de la primera fuente de energía eléctrica de modo que la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica sea máxima.

La primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica puede maximizarse utilizando un seguimiento del punto de potencia máxima (MPPT, Máximum Power Point Tracking).

El método puede incluir además la etapa de controlar, cuando la etapa de comparación indica que existe un déficit entre la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica para suministrar a la carga y el umbral de potencia asociado con

la carga, una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la segunda cantidad de potencia generada por la segunda fuente de energía eléctrica esté lo más cerca posible de dicho déficit.

La segunda fuente de energía eléctrica puede disponerse para suministrar potencia eléctrica con una tensión substancialmente constante y el método puede comprender además controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energía eléctrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energía eléctrica.

El umbral de potencia asociado con la carga puede comprender una cantidad de potencia requerida por la carga con el fin de conseguir un requisito operacional, y el requisito operacional puede comprender algo de lo siguiente: funcionar a una velocidad predeterminada, funcionar con un par predeterminado, funcionar para conseguir un volumen o altura predeterminados de fluido.

El umbral de potencia asociado con la carga puede representarse por un umbral de tensión de un bus o accionamiento.

El accionamiento puede comprender el bus conectado eléctricamente a un inversor.

El inversor o el accionamiento se pueden configurar para tener una baja tensión de salida de CA, por ejemplo 400 VCA.

El inversor o el accionamiento se pueden configurar para tener una tensión de salida de CA inferior al requerido por la carga.

La carga puede ser una carga de alta tensión, por ejemplo una carga con una tensión de funcionamiento de 1.000 VCA.

La segunda fuente de energía eléctrica se puede disponer para tener una salida a unos primeros medios de conversión de tensión antes de que la segunda fuente de energía eléctrica saque potencia para el bus o el accionamiento.

El inversor o el accionamiento se pueden disponer para tener salida a unos segundos medios de conversión de tensión antes de que el inversor o el accionamiento saquen potencia para la carga.

Se puede adaptar un ordenador, procesador o controlador con el fin de realizar el método para controlar el suministro de potencia eléctrica a una carga, y se puede proporcionar un

soporte legible por ordenador que tenga instrucciones ejecutables por ordenador adaptadas para hacer que un sistema informático realice el método.

Según un segundo aspecto, se proporciona un sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado. El sistema comprende: una primera fuente de energía eléctrica dispuesta para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable; unos medios para comparar...

 


Reivindicaciones:

1. Un método para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, el método comprende:

utilizar una primera fuente de energía eléctrica para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable;

comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica con el umbral de potencia asociado con la carga;

como resultado de dicha comparación, determinar si la cantidad de potencia suministrada por la primera fuente de energía eléctrica a la carga es suficiente y, en caso contrario, determinar una segunda cantidad de potencia a suministrar a la misma carga desde una segunda fuente de energía eléctrica diferente;

si se suministra la segunda cantidad de potencia a la carga desde la segunda fuente de energía eléctrica, controlar una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energía eléctrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la primera fuente de energía eléctrica comprende una o más células fotovoltaicas (FV).

3. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 que comprende además la etapa de controlar una salida de la primera fuente de energía eléctrica de modo que la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica sea máxima.

4. El método de acuerdo a la reivindicación 3, en donde la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica se maximiza utilizando seguimiento de punto de potencia máxima (MPPT).

5. El método de cualquier reivindicación precedente, que incluye además la etapa de controlar, cuando la etapa de comparación de la reivindicación 1 indica que existe un déficit entre la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica para suministrar a la carga y el umbral de potencia asociado con la carga, una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la segunda cantidad de potencia

generada por la segunda fuente de energía eléctrica esté lo más cerca posible de dicho déficit.

6. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde la segunda fuente de energía eléctrica se dispone para suministrar potencia eléctrica con una tensión substancialmente constante y en donde el método comprende controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energía eléctrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energía eléctrica.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la etapa de controlar el nivel de corriente de la segunda fuente de energía eléctrica se realiza mediante un rectificador contrlado.

8. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde el umbral de potencia asociado con la carga comprende una cantidad de potencia requerida por la carga con el fin de conseguir un requisito operacional.

9. El método de la reivindicación 8, en donde dicho requisito operacional comprende algo de lo que se indica a continuación: funcionar a una velocidad predeterminada, funcionar con un par predeterminado o funcionar para conseguir una determinada altura o volumen de fluido.

10. El método de la reivindicación 9, en donde funcionar a una velocidad predeterminada, par predeterminado o altura o volumen predeterminados de fluido comprende funcionar a una velocidad máxima, par máximo o altura o volumen máximos de fluido, respectivamente.

11. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde la segunda fuente de energía eléctrica es una red de corriente alterna (CA).

12. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde la primera fuente de energía eléctrica y la segunda fuente de energía eléctrica se disponen para proporcionar potencia para una entrada común en un bus o accionamiento.

13. El método de la reivindicación 12, en donde el umbral de potencia asociado con la carga se representa mediante un umbral de tensión del bus o del accionamiento.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, en donde el accionamiento está configurado para generar un bajo tensión de CA.

15. El método de la reivindicación 14, en donde el accionamiento está configurado para

proporcionar una tensión de CA inferior al requerido por la carga.

16. El método de cualquier reivindicación precedente, en donde la carga es una carga de alta tensión.

17. El método de la reivindicación 16, en donde la carga de alta tensión tiene una tensión de funcionamiento de 1.000 VCA.

18. El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en donde la segunda fuente de energía eléctrica se dispone para tener salida a unos primeros medios de conversión de tensión antes de que de la segunda fuente de energía eléctrica proporcione potencia para el bus o el accionamiento.

19. El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en donde se dispone un inversor conectado eléctricamente al bus para tener salida a unos segundos medios de conversión de tensión antes de que el inversor saque potencia para la carga, o en donde el accionamiento se dispone para tener salida a unos segundos medios de conversión de tensión antes de que el accionamiento saque potencia para la carga.

20. El método de la reivindicación 18, en donde los primeros medios de conversión de tensión comprenden un transformador.

21. El método de la reivindicación 19, en donde los segundos medios de conversión de tensión comprenden un transformador.

22. El método de cualquier reivindicación precedente, que comprende repetir periódicamente las etapas de la reivindicación 1.

23. Un método de funcionamiento de una carga que comprende controlar el suministro de potencia eléctrica a dicha carga tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.

24. Un ordenador, procesador o controlador adaptados para realizar el método de cualquier reivindicación precedente.

25. Un soporte legible por ordenador que tiene unas instrucciones ejecutables en ordenador adaptadas para hacer que un sistema informático realice el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.

26. Un sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, el sistema comprende:

una primera fuente de energía eléctrica dispuesta para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable;

unos medios para comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica con el umbral asociado de potencia con la carga;

unos medios para determinar, como resultado de dicha comparación, si la cantidad de potencia suministrada por la primera fuente de energía eléctrica a la carga es suficiente y, en caso contrario, unos medios para determinar además una segunda cantidad de potencia a suministrar a la misma carga desde una una segunda fuente de energía eléctrica diferente;

unos medios para controlar una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energía eléctrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga, en caso de suministrar la segunda cantidad de potencia a la carga desde la segunda fuente de energía eléctrica.

27. El sistema de la reivindicación 26, en donde la primera fuente de energía eléctrica comprende una o más células fotovoltaicas (FV).

28. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 o 27, en donde la segunda fuente de energía eléctrica comprende una red de corriente alterna (CA).

29. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en donde la segunda fuente de energía eléctrica se dispone para suministrar potencia eléctrica con una tensión substancialmente constante y en donde los medios para controlar una salida de la segunda fuente de energía eléctrica se disponen para controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energía eléctrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energía eléctrica.

30. El sistema de la reivindicación 29, en donde los medios para controlar una salida de la segunda fuente de energía eléctrica comprenden un rectificador controlado.

31. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, en donde la primera fuente de energía eléctrica y la segunda fuente de energía eléctrica se disponen para proporcionar potencia para una entrada común en un bus o accionamiento.

32. El sistema de la reivindicación 31, en donde el accionamiento está configurado para generar una baja tensión de CA.

33. El sistema de la reivindicación 32, en donde el accionamiento está configurado para proporcionar una tensión de CA inferior al requerido por la carga.

34. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 33, en donde la carga es una carga de alta tensión.

35. El sistema de la reivindicación 34, en donde la carga tiene una tensión de funcionamiento de 1.000 VCA.

36. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 31 a 35, que comprende además unos primeros medios de conversión de tensión, en donde la segunda fuente de energía eléctrica se dispone para tener salida a los primeros medios de conversión de tensión antes de que de la segunda fuente de energía eléctrica proporcione potencia para el bus o el accionamiento.

37. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 31 a 36, que comprende además unos segundos medios de conversión de tensión, en donde se dispone un inversor conectado eléctricamente al bus para tener salida a los segundos medios de conversión de tensión antes de que el inversor saque potencia para la carga, o en donde el accionamiento se dispone para tener salida a los segundos medios de conversión de tensión antes de que el accionamiento proporcione potencia para la carga.

38. El método de la reivindicación 36, en donde los primeros medios de conversión de tensión comprenden un transformador.

39. El método de la reivindicación 38, en donde los segundos medios de conversión de tensión comprenden un transformador.

40. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 39, que comprende además un primer filtro, en donde la primera fuente de energía eléctrica se dispone para tener salida al primer filtro.

41. El método de la reivindicación 37, que comprende además un segundo filtro, en donde el inversor se dispone para tener salida al segundo filtro antes de su salida a los segundos medios de conversión de tensión, o en donde el accionamiento se dispone para tener salida al segundo filtro antes de su salida a los segundos medios de conversión de tensión.

42. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 41, en donde la carga es un motor de CA o una bomba de CA.