Estructura de comunicaciones para convertidores solares.

Estructura de comunicaciones para al menos dos convertidores solares (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m), donde al menos un primer convertidor solar

(KM, así como KM1, KM2), se encuentra conectado a una red de comunicaciones (KN) a través de un primer medio de transmisión (a) adecuado para redes LAN mediante una interfaz LAN, caracterizada porque al menos otro convertidor solar (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) se encuentra conectado al primer convertidor solar (KM, así como KM1, KM2) mediante interfaces seriales con capacidad de bus y un segundo medio de transmisión correspondiente (b), y porque cada convertidor solar (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m) comprende un servidor web.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/068441.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: EKLUND,MATS, HACKL,FRANZ, REITHMAYER,FRANZ, STROBL,WALTER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Redes de datos de conmutación (interconexión o... > H04L12/40 (Redes de bus de línea)
  • 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)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > H02J13/00 (Circuitos para proveer de indicación a distancia de las condiciones de una red, p. ej. un registro instantáneo de las condiciones de apertura o de cierre de cada seccionador de red; Circuitos para proveer el mando a distancia de medios de conmutación en una red de distribución de energía, p. ej. conexión o desconexión de consumidores de corriente por utilización de señales de impulsos codificados transmitidos por la red)

PDF original: ES-2524609_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Estructura de comunicaciones para convertidores solares La presente invención hace referencia a una estructura de comunicaciones para al menos dos convertidores solares, donde al menos un primer convertidor solar se encuentra conectado a una red de comunicaciones a través de un primer medio de transmisión adecuado para redes LAN, mediante una interfaz LAN.

Los convertidores solares se utilizan para convertir una corriente continua suministrada por paneles solares en una corriente alterna para alimentar una red de electricidad pública o una red de electricidad autónoma. Por lo general, los convertidores solares disponen de circuitos de medición mediante los cuales el estado de funcionamiento puede ser detectado y registrado, así como disponen también de diversas posibilidades de ajuste. Una consulta de los datos de medición (por ejemplo el desarrollo de la tensión de entrada, la energía convertida, etc.) y las modificaciones de los ajustes (por ejemplo de los tiempos de espera) puede efectuarse a través de una conexión directa de un convertidor solar con un dispositivo de entrada/lectura, o mediante un enlace a una red de comunicaciones. En el último caso, el dispositivo de entrada/lectura forma un nodo de comunicaciones y la transmisión de los datos tiene lugar mediante su estructura física. Como red de comunicaciones se utiliza por ejemplo la red informática mundial (World Wide Web) , donde sin embargo puede emplearse también una Intranet o una Extranet.

De acuerdo con el estado del arte, un sistema fotovoltaico dispone de una central de comunicaciones a la que se encuentran conectados todos los convertidores solares del sistema o cada convertidor solar comprende una unidad de comunicaciones propia que permite un enlace directo a una red de comunicaciones.

De este modo, en la solicitud DE 198 59 732 A1 se describe un sistema fotovoltaico con una pluralidad de módulos solares y una central, donde un convertidor se encuentra asociado a cada módulo solar y cada convertidor se encuentra conectado a la central mediante una línea de alimentación de corriente alterna. Mediante la red de alimentación son transmitidos tanto datos como también la energía generada por los módulos solares en la multiplexación por división de tiempos. Con ello, los convertidores individuales sólo pueden conectarse a una red de electricidad pública mediante la central; el sistema completo funciona de este modo sólo en el caso de un servicio normal de la central. La transmisión de datos sólo sirve para diagnosticar el estado de funcionamiento de los módulos solares con los respectivos convertidores. Las instrucciones de mando (por ejemplo una conexión/desconexión) son posibles sólo para todo el sistema a través de la modificación de los ajustes en la central; no se prevé que los convertidores solares puedan ser controlados por separado.

En la solicitud US 2004/0027004 A1 se revela una estructura general de comunicaciones para unidades descentralizadas de producción de energía eléctrica. Cada unidad de producción de energía eléctrica o varios grupos de unidades de producción de energía eléctrica disponen respectivamente de un controlador, donde todos los controladores están conectados a una red de comunicaciones. Para la conexión con la red de comunicaciones, cada controlador dispone de una unidad de comunicaciones (por ejemplo un módem) , mediante la cual son tratados los procesos de comunicaciones. Una estructura de comunicaciones de este tipo presupone que cada controlador se encuentra conectado a la red de comunicaciones al menos mediante una línea telefónica o un cable de red. Generalmente esas líneas son muy delgadas y de muchos hilos, por lo cual el tendido de las mismas debe realizarse de forma extremadamente cuidadosa para evitar que se produzcan daños en los cables. Un cableado de esta clase, de convertidores para módulos solares, los cuales deben colocarse dispersos en terrenos y en edificios, a los que con frecuencia no puede accederse libremente, se asocia por consiguiente a la inversión de costes. Además, en el caso de un enlace Ethernet, la longitud de la línea se encuentra limitada si no se presenta un repetidor correspondiente.

En la solicitud WO 2005/117245 A1 se revela una estructura de comunicaciones para varios convertidores solares. En este caso, cada convertidor solar presenta un circuito de conexión del bus, el cual por ejemplo está diseñado para las comunicaciones con una LAN.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención proporcionar una estructura de comunicaciones para convertidores solares que represente una mejora con respecto al estado del arte.

De acuerdo con la invención, este objeto se alcanzará a través de una estructura de comunicaciones de la clase mencionada en la introducción, donde al menos otro convertidor solar se encuentra conectado al primer convertidor solar mediante interfaces seriales con capacidad de bus y un medio de transmisión correspondiente, y donde cada convertidor solar comprende un servidor web.

Una ventaja de esta solución reside en el hecho de que dentro de un sistema fotovoltaico, mediante la primera parte de los convertidores solares, tiene lugar un enlace eficiente a una red de comunicaciones, como por ejemplo a la red informática mundial (World Wide Web) , mediante interfaces LAN. Además, la otra parte, mediante la primera parte, a

través de interfaces seriales, se encuentra conectada a un medio de transmisión simple (por ejemplo un circuito de dos hilos) , el cual puede ser instalado de forma más robusta que una línea telefónica o de red, y a lo largo de tramos más extensos. Se prevén por tanto dos tipos de redes diferentes, donde la primera es adecuada para tecnologías IT estándar con transmisión rápida de datos en distancias cortas y la segunda es adecuada para una transmisión de datos no sensible a errores en distancias largas.

En una variante ventajosa de la invención se prevé que los convertidores solares conectados a la red de comunicaciones estén diseñados respectivamente como maestros de comunicaciones y que los otros convertidores solares estén diseñados como esclavos de comunicaciones. El primer tipo de red se encuentra optimizado por tanto para las comunicaciones entre maestro de comunicaciones y red de comunicaciones, y el segundo tipo de red para las comunicaciones entre maestro de comunicaciones y esclavo de comunicaciones. De este modo, puede accederse a todos los convertidores solares mediante dispositivos de comunicaciones que se encuentran diseñados como nodos de la red de comunicaciones. Por consiguiente, en primer lugar, pueden recuperarse datos de medición y de estado de cada convertidor solar y, en segundo lugar, son posibles modificaciones en cuanto al ajuste en cada convertidor solar, a través de la transmisión de datos de control. Para la primera parte de los convertidores solares el acceso tiene lugar de forma directa, para los otros convertidores solares, según el principio de maestro-esclavo, mediante los convertidores solares diseñados como maestros de comunicaciones. De este modo, sólo los maestros de comunicaciones están diseñados como servidores web o también los esclavos de comunicaciones están diseñados como servidores web y los maestros de comunicaciones asumen la función de enrutamiento.

Asimismo, se considera ventajoso que la interfaz LAN esté diseñada como interfaz Ethernet y que la interfaz serial esté diseñada como interfaz EIA-485. Ambas interfaces son muy corrientes y fiables, donde la interfaz Ethernet se considera particularmente adecuada para comunicaciones eficientes con una red de comunicaciones y la interfaz EIA-485 se considera apropiada para una conexión robusta en el caso de conexiones más extensas a campo abierto.

Se considera ventajoso además... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Estructura de comunicaciones para al menos dos convertidores solares (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m) , donde al menos un primer convertidor solar (KM, así como KM1, KM2) , se encuentra conectado a una red de comunicaciones (KN) a través de un primer medio de transmisión (a) adecuado para redes LAN mediante una interfaz LAN, caracterizada porque al menos otro convertidor solar (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) se encuentra conectado al primer convertidor solar (KM, así como KM1, KM2) mediante interfaces seriales con capacidad de bus y un segundo medio de transmisión correspondiente (b) , y porque cada convertidor solar (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m) comprende un servidor web.

2. Estructura de comunicaciones según la reivindicación 1, caracterizada porque los convertidores solares que se encuentran conectados a la red de comunicaciones (KN) están diseñados respectivamente como maestros de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) , y porque los otros convertidores solares están diseñados como esclavos de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) .

3. Estructura de comunicaciones según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la interfaz LAN está diseñada como interfaz Ethernet y porque la interfaz serial está diseñada como interfaz EIA-485.

4. Estructura de comunicaciones según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque para cada maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) se proporciona al menos un maestro de comunicaciones sustituto (KS1, así como KS11, KS21) que en el funcionamiento normal opera como esclavo de comunicaciones y en caso de una avería asume la función del maestro de comunicaciones.

5. Estructura de comunicaciones según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque entre la red de comunicaciones (KN) y el maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) se encuentra conectado un enrutador.

6. Estructura de comunicaciones según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque todos los convertidores solares (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m) son idénticos en cuanto a su construcción.

7. Método para operar una estructura de comunicaciones según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque sólo se encuentran activos los servidores web del convertidor solar diseñado como maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) y todos los datos transmitidos desde la red de comunicaciones (KN) a los convertidores solares diseñados como maestros de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) mediante las interfaces LAN, son recogidos por estas unidades, porque esos datos, conforme a una asociación de dirección, son enviados al convertidor solar diseñado como esclavo de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) y porque los datos de un convertidor solar diseñado como esclavo de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) son recuperados desde el convertidor solar diseñado como maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) y son enviados a un nodo en la red de comunicaciones (KN) mediante la interfaz LAN.

8. Método para operar una estructura de comunicaciones según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los servidores web de todos los convertidores solares (KM, KS1...KSn, así como KM1, KM2, KS11...KS1n, KS21...KS2m) se encuentran activos y todos los datos desde la red de comunicaciones (KN) , mediante el convertidor solar diseñado como maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) , conforme a una asociación de dirección, son retransmitidos al convertidor solar diseñado como esclavo de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) y porque los datos enviados desde un convertidor solar diseñado como esclavo de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) , mediante el convertidor solar asociado, diseñado como maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) , son retransmitidos a un nodo en la red de comunicaciones (KN) .

9. Método según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque, en el funcionamiento normal, todos los datos del esclavo de comunicaciones (KS1...KSn, así como KS11...KS1n, KS21...KS2m) asociado respectivamente a un maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) son tratados mediante ese maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) y porque en el caso de una avería de ese maestro de comunicaciones (KM, así como KM1, KM2) todos los datos son tratados mediante un maestro de comunicaciones sustituto (KS1, así como KS11, KS21) .