Encendido de un conjunto fotovoltaico con alta tensión de circuito abierto.

Un método para conectar un conjunto PV (2) a una red eléctrica de CA (4) por medio de un inversor

(3) que incluye un enlace de CC (7) en su lado de entrada, comprendiendo el método las etapas de:

- precargar el enlace de entrada de CC (7) del inversor (3) desde la red eléctrica de CA (4),

- ajustar una tensión de enlace del enlace de CC (7) a un valor predeterminado mediante el inversor (3) conectado a la red eléctrica de CA (4), siendo el valor predeterminado menor que una tensión de circuito abierto del conjunto PV (2), y

- conectar el conjunto PV (2) al enlace de CC (7), a la vez que se ejecuta de manera continua la etapa de ajuste; caracterizado por que, en la etapa de conexión, el conjunto PV (2) en su tensión de circuito abierto se conecta directamente al enlace de CC (7), a la vez que la tensión de enlace se ajusta de manera continua al valor predeterminado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068086.

Solicitante: SMA SOLAR TECHNOLOGY AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SONNENALLEE 1 34266 NIESTETAL ALEMANIA.

Inventor/es: LEHMANN, REINHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02N6/00
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA... > Detalles de aparatos para transformación > H02M1/36 (Medios para arrancar o parar convertidores)

PDF original: ES-2469825_T3.pdf

 

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Encendido de un conjunto fotovoltaico con alta tensión de circuito abierto.

Fragmento de la descripción:

Encendido de un conjunto fotovoltaico con alta tensiïn de circuito abierto

Campo de la invenciïn La presente invenciïn se refiere en general a un mïtodo para conectar un conjunto fotovoltaico (PV) a una red elïctrica de CA por medio de un inversor. Mïs en particular, la presente invenciïn se refiere a un mïtodo para conectar un conjunto PV a una red elïctrica de CA por medio de un inversor que incluye un enlace de CC en su lado de entrada, en el que el enlace de entrada de CC del inversor se precarga desde la red elïctrica de CA.

Ademïs, la presente invenciïn se refiere en general a un aparato para suministrar energïa elïctrica desde un conjunto PV a una red elïctrica de CA y, mïs en particular, a un aparato para suministrar energïa elïctrica desde un conjunto PV a una red elïctrica de CA, en el que el aparato comprende un inversor, un enlace de CC en el lado de entrada del inversor, una unidad de control de tensiïn para una tensiïn de enlace del enlace de CC, al menos un interruptor para conectar el conjunto PV al enlace de CC y al menos un interruptor de red para conectar el inversor a la red elïctrica de CA.

Antecedentes de la invenciïn Se necesita precauciïn cuando se conecta un conjunto fotovoltaico a una red elïctrica de CA por medio de un inversor para evitar la existencia de excesivas corrientes a travïs de los componentes usados del sistema de circuitos y para evitar la existencia de excesivas tensiones en los componentes usados del sistema de circuitos. El peligro de sobrecargar estos componentes puede eliminarse en principio mediante una clase de tensiïn mïs alta o clase de corriente mïs alta de los componentes. Sin embargo, normalmente este enfoque tiene como resultado enormes aumentos del coste y pïrdidas de potencia debido a la baja eficacia de los componentes de clase de tensiïn mïs alta. De esta manera, se prefieren mïtodos y aparatos que evitan las cargas altas en los componentes del sistema de circuitos al conectar el conjunto fotovoltaico a la red elïctrica de CA.

Esto se aplica en particular en contexto con un desarrollo hacia tensiones de salida mïs altas de conjuntos fotovoltaicos para poder transferir potencia elïctrica mïs alta sin la necesidad de incrementar la secciïn transversal de cable. Tales tensiones de salida mïs altas de los conjuntos fotovoltaicos aceptan, durante el funcionamiento normal, incluso tensiones mïs altas de circuito abierto de los conjuntos fotovoltaicos. Estas tensiones de circuito abierto pueden sobrepasar de inmediato la tensiïn aceptable a travïs del puente de inversor del inversor respectivo.

Se sabe que el documento DE 20 2006 001 063 U1 tiene un convertidor CC/CC, como, por ejemplo, un reductor, que precede al puente de inversor de un inversor, proporcionando el convertidor CC/CC una adaptaciïn de tensiïn entre el conjunto fotovoltaico y el inversor. Sin embargo, el reductor aumenta la complejidad del aparato. Tambiïn provoca pïrdidas de potencia adicionales. El documento DE 20 2006 001 063 U1 no se ocupa de conectar el conjunto fotovoltaico, en altas tensiones de circuito abierto, con el inversor. Serïa posible evitar cargar el puente de inversor con la tensiïn total de circuito abierto del conjunto fotovoltaico mediante el manejo especializado de un reductor que precede a un inversor; sin embargo, la pïrdida de potencia adicional provocada por el reductor durante el funcionamiento normal permanecerïa, a menos que se extendiera por la trayectoria de corriente mediante medios adicionales cuando la tensiïn de circuito abierto se reduce a la tensiïn de salida que ocurre durante el funcionamiento normal del conjunto fotovoltaico.

Se sabe que el documento JP 11312022 A protege el puente de inversor de un inversor contra altas tensiones de circuito abierto de un conjunto fotovoltaico conectado mediante un divisor de tensiïn realizado mediante un resistor dispuesto en una de las lïneas de conexiïn y un resistor conectado en paralelo al puente de inversor. Al acortar el resistor en la lïnea de conexiïn y apagar el resistor conectado en paralelo al puente de inversor, el divisor de tensiïn se desconecta en el funcionamiento normal, evitando asï pïrdidas continuas debido a los resistores. El divisor de tensiïn supone un esfuerzo adicional, particularmente para apagarlo en el funcionamiento normal.

Los inversores para suministrar energïa elïctrica desde conjuntos fotovoltaicos tienen normalmente una unidad de control de tensiïn para un enlace de CC para permitir la ejecuciïn de un seguimiento de Punto de Potencia Mïxima (MPP) . En el seguimiento MPP, la tensiïn de salida del conjunto fotovoltaico se ajusta por medio de la tensiïn del enlace de CC a un valor en el que el conjunto fotovoltaico produce una potencia elïctrica mïxima en vista de las condiciones de funcionamiento actuales.

El documento US 2009/0167097 A1 divulga una interfaz de inversor fotovoltaico entre un conjunto fotovoltaico y un inversor que comprende los rasgos del preïmbulo de la reivindicaciïn independiente 9. Durante un proceso de encendido de acuerdo con el preïmbulo de la reivindicaciïn independiente 1, se precarga un enlace de CC del inversor hasta la tensiïn operativa del inversor usando equipo de interruptor de arranque suave o el conjunto fotovoltaico. Despuïs, el inversor se enciende mientras que un interruptor contactor en una de las lïneas de conexiïn del conjunto fotovoltaico sigue abierto. Antes de que el conjunto fotovoltaico se conecte al enlace de CC del inversor al cerrar el interruptor contactor, este se cortocircuita deliberadamente mediante un interruptor derivado para reducir la tensiïn de salida desde la tensiïn de circuito abierto hasta la tensiïn de salida en condiciones de funcionamiento normales.

El documento CN 2891473 Y divulga un inversor fotovoltaico. Un enlace de CC en el lado de entrada del inversor 5 puede conectarse a un conjunto PV o a un acumulador. Una resistencia de potencia de arranque suave se conecta en paralelo a un contactor para conectar la salida de CA del inversor a una red elïctrica de CA.

El documento EP 1 463 188 A2 divulga un interruptor de potencia conectado entre el enlace de entrada de CC de un inversor fotovoltaico y un conjunto PV. Este interruptor de potencia estï abierto cuando la tensiïn de salida del conjunto PV sobrepasa un valor de umbral. Cuando la tensiïn de salida del conjunto PV estï por debajo de este valor de umbral o por debajo de un valor de umbral inferior, el interruptor de potencia se cierra. Ademïs, el interruptor de potencia puede funcionar mediante un impulso para reducir de manera eficaz la tensiïn del enlace de CC en comparaciïn con la tensiïn del conjunto PV.

El documento EP 1 914 857 A1 divulga un interruptor de cortocircuito conectado en paralelo a un conjunto PV. El interruptor de cortocircuito permite cortocircuitar el conjunto PV para reducir su tensiïn de circuito abierto.

Todavïa existe la necesidad de un mïtodo para conectar un conjunto fotovoltaico a una red elïctrica de CA por medio de un inversor y la necesidad de un aparato que suministra energïa elïctrica desde un conjunto fotovoltaico a una red elïctrica de CA, siendo capaces el mïtodo y el inversor de enfrentarse al problema de una alta tensiïn de circuito abierto del conjunto fotovoltaico a la vez que mantienen al mismo tiempo una baja complejidad tecnolïgica.

Sumario de la invenciïn En un aspecto, la presente invenciïn se refiere a un mïtodo para conectar un conjunto PV a una red elïctrica de CA por medio de un inversor que incluye un enlace de CC en su lado de entrada. Este mïtodo comprende las etapas de: precargar el enlace de entrada de CC del inversor desde la red elïctrica de CA, ajustar una tensiïn de enlace del enlace de CC hasta un valor predeterminado mediante... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un mïtodo para conectar un conjunto PV (2) a una red elïctrica de CA (4) por medio de un inversor (3) que incluye un enlace de CC (7) en su lado de entrada, comprendiendo el mïtodo las etapas de:

- precargar el enlace de entrada de CC (7) del inversor (3) desde la red elïctrica de CA (4) , -ajustar una tensiïn de enlace del enlace de CC (7) a un valor predeterminado mediante el inversor (3) conectado a la red elïctrica de CA (4) , siendo el valor predeterminado menor que una tensiïn de circuito abierto del conjunto PV (2) , y -conectar el conjunto PV (2) al enlace de CC (7) , a la vez que se ejecuta de manera continua la etapa de ajuste; caracterizado por que, en la etapa de conexiïn, el conjunto PV (2) en su tensiïn de circuito abierto se conecta directamente al enlace de CC (7) , a la vez que la tensiïn de enlace se ajusta de manera continua al valor predeterminado.

2. El mïtodo de la reivindicaciïn 1, en el que, en la etapa de ajuste, el valor predeterminado al que se ajusta la tensiïn de enlace es mayor que una tensiïn mïxima de la red elïctrica de CA (4) .

3. El mïtodo de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el conjunto PV (2) se divide en segmentos (5) y en el que, en la etapa de conexiïn, los segmentos (5) se conectan al enlace de CC (7) uno tras otro.

4. El mïtodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa de precarga, una corriente de carga que fluye desde la red elïctrica de CA (4) al enlace de CC (7) se rectifica mediante diodos de piïïn libre (13) de un puente de inversor (14) del inversor (3) .

5. El mïtodo de la reivindicaciïn 4, en el que, en la etapa de precarga, una bobina de choque (11) para limitar una corriente de carga se conecta entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) , en el que la bobina de choque (11) se conecta opcionalmente entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) solo durante una primera parte de la etapa de precarga.

6. El mïtodo de la reivindicaciïn 4 o 5, en el que, en la etapa de precarga, un resistor para limitar una corriente de carga se conecta entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) , en el que el resistor se conecta opcionalmente entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) solo durante una primera parte de la etapa de precarga.

7. El mïtodo de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que, en la etapa de precarga, un transformador para

transformar una corriente de carga antes de su rectificaciïn se conecta entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) , en el que el transformador se conecta opcionalmente entre la red elïctrica de CA (4) y el inversor (3) solo durante una parte de la etapa de precarga.

8. El mïtodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, despuïs de completar la etapa de conexiïn, la tensiïn de enlace del enlace de CC (7) se ajusta a un valor variable que se determina mediante un seguimiento MPP.

9. Un aparato (1) para suministrar energïa elïctrica desde un conjunto PV (2) a una red elïctrica de CA (4) , comprendiendo el aparato:

-un inversor (3) , -un enlace de CC (7) en el lado de entrada del inversor (3) , -una unidad de control de la tensiïn para una tensiïn de enlace del enlace de CC (7) , -al menos un interruptor (6) para conectar el conjunto PV (2) al enlace de CC (7) , -al menos un interruptor de red (8, 10) para conectar el inversor (3) a la red elïctrica de CA (4) , y -un controlador de conexiïn para conectar el conjunto PV (2) a la red elïctrica de CA (4) por medio del inversor (3) , en el que el controlador de conexiïn primero cierra el interruptor de red (8, 10) , despuïs activa la unidad de control de tensiïn para la tensiïn de enlace para ajustar la tensiïn de enlace a un valor predeterminado que es 55 menor que una tensiïn de circuito abierto del conjunto PV (2) y despuïs cierra el interruptor (6) para conectar el conjunto PV (2) , caracterizado por que el controlador de conexiïn cierra el interruptor (6) de manera que el conjunto PV (2) en su tensiïn de circuito abierto se conecta directamente al enlace de CC (7) , mientras que la unidad de control de tensiïn ajusta de manera continua la tensiïn de enlace al valor predeterminado.

10. El aparato (1) de la reivindicaciïn 9, en el que los interruptores (15) del inversor (3) estïn diseïados para una tensiïn aceptable mïs baja que la tensiïn de circuito abierto del conjunto PV (2) .

11. El aparato (1) de las reivindicaciones 9 o 10, en el que varios interruptores (6) y varios terminales de entrada de 65 segmentos PV se proporcionan para conectar el conjunto PV (2) al enlace de CC (7) segmento a segmento.

12. El aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 9 a 11, en el que el inversor (3) comprende un puente de inversor (14) con diodos de piïïn libre (13) que rectifican pasivamente una corriente de carga desde la red elïctrica de CA (4) al enlace de CC (7) .

13. El aparato (1) de la reivindicaciïn 12, en el que se proporciona una bobina de choque (11) para limitar una corriente de carga que es capaz de incorporarse temporalmente a una trayectoria de corriente entre el inversor (3) y la red elïctrica de CA (4) .

14. El aparato (1) de las reivindicaciones 12 o 13, en el que se proporciona un resistor para limitar una corriente de carga que es capaz de incorporarse temporalmente a una trayectoria de corriente entre el inversor (3) y la red elïctrica de CA (4) .

15. El aparato (1) de las reivindicaciones 12, 13 o 14, en el que se proporciona un transformador para transformar

una corriente de carga que capaz de incorporarse temporalmente a una trayectoria de corriente entre el inversor (3) 15 y la red elïctrica de CA (4) .