APARATO DE TRANSFORMACION DE ENERGIA PARA PARQUES FOTOVOLTAICOS.
Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos.
Se conecta entre la red eléctrica (11) y unos módulos fotovoltaicos (12), comprende un módulo de alta tensión (1), un módulo contador de energía (2), un transformador de tensión de potencia (3) de elevación de la tensión generada por los módulos fotovoltaicos (12) al nivel de la red eléctrica (11), un módulo de baja tensión (4) de conexión del transformador (3) a unos inversores (5), que convierten la tensión continua generada en los módulos fotovoltaicos (12) a una tensión alterna, un sensor de irradiancia (10) y un módulo de accionamiento (8) del módulo de alta tensión (1), para realizar su desconexión cuando la irradiancia no alcanza un valor mínimo establecido.Alternativamente comprende además un módulo de control (7) que realiza la desconexión a partir de la potencia medida, de alarmas producidas por relés, de alarmas o comandos recibidos remotamente o de las señales proporcionadas por un reloj astronómico paraevitar el consumo en vacío durante horas improductivas
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200703270.
Solicitante: INSTITUTO DE TECNOLOGIA ELECTRICA, ITE.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: VALENCIA.
Inventor/es: RIPOLLES VEREA, MIGUEL ANGEL, QUIJANO LOPEZ,ALFREDO, VIDAL REY,ENRIQUE, GARCIA PELLICER,MARTA, GONZALEZ GUTIERREZ,JUAN PABLO.
Fecha de Solicitud: 11 de Diciembre de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 4 de Enero de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G05F1/67 FISICA. › G05 CONTROL; REGULACION. › G05F SISTEMAS DE REGULACION DE VARIABLES ELECTRICAS O MAGNETICAS (regulación de la distribución en el tiempo o de la periodicidad de impulsos en los sistemas de radar o de radionavegación G01S; regulación de la corriente o de la tensión, especialmente adaptada para su uso en relojes electrónicos G04G 19/02; sistemas que funcionan en bucle cerrado para regular variables no eléctricas por medios eléctricos G05D; control de la alimentación de energía eléctrica a los computadores digitales G06F 1/26; para obtener las características de funcionamiento deseadas de electroimanes con armadura H01F 7/18; regulación de redes de distribución de energía eléctrica H02J; regulación de la carga de baterías H02J 7/00; regulación del valor de salida de convertidores estáticos, p. ej. reguladores de conmutación, H02M; regulación del valor de salida de generadores eléctricos H02N, H02P 9/00; control de transformadores, reactancias o bobinas de choque H02P 13/00; regulación de la respuesta de frecuencia, ganancia, potencia de salida máxima, amplitud o ancho de banda de amplificadores H03G; regulación de la sintonización de circuitos resonantes H03J; control de generadores de oscilaciones o de impulsos electrónicos H03L; regulación de las características de líneas de transmisión H04B; control de fuentes eléctricas de luz H05B 39/04, H05B 41/36, H05B 45/10, H05B 45/20, H05B 47/10; control eléctrico de aparatos de rayos X H05G 1/30). › G05F 1/00 Sistemas automáticos en los que las desviaciones de una magnitud eléctrica en relación a uno o a varios valores predeterminados son detectadas a la salida y reintroducidas en un dispositivo interior al sistema para llevar el valor detectado a su valor o a sus valores predeterminados, es decir, sistemas retroactivos. › de la potencia máxima que puede suministrar un generador, p. ej. una célula solar.
- H01L31/042 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicas (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00).
- H02J3/38 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA. › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores.
- H02M7/42 H02 […] › H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformadores H01F; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P). › H02M 7/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente alterna en una potencia de salida en corriente continua; Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente alterna. › Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente alterna sin posibilidad de reversibilidad.
Clasificación PCT:
- H01L31/042 H01L 31/00 […] › Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicas (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00).
Fragmento de la descripción:
Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos.
Objeto de la invención
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos que se conecta entre la red eléctrica y las placas o módulos fotovoltaicos para transformar la tensión continua generada por dichos módulos en una tensión alterna que se inyecta en la red eléctrica.
Es un objeto de la invención introducir mejoras para efectuar la desconexión del aparato cuando los módulos fotovoltaicos no producen suficiente energía, o cuando se produce algún mal funcionamiento o alarma.
También es objeto de la invención el permitir conectar el aparato con un equipo remoto para obtener los diferentes datos del aparato y los dispositivos a él conectados en dicho equipo remoto, y para poder recibir datos desde el equipo remoto como alarmas, comandos o cualquier otro parámetro a partir de los cuales se permita efectuar la desconexión/conexión del aparato.
Antecedentes de la invención
En el estado de la técnica son conocidos aparatos que permiten efectuar la transformación de la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos para su consumo a través de la red eléctrica, para lo que se conectan entre los módulos fotovoltaicos y dicha red eléctrica. Estos aparatos no realizan la desconexión del aparato durante las horas en las que la radiación solar no es suficiente para la producción de energía eléctrica en el momento óptimo, ni tampoco la posterior reconexión cuando la radiación aumenta y vuelve a ser suficiente.
Además no prevén la posibilidad de enviar los datos de funcionamiento de la instalación a un sistema remoto, ni recibir comandos desde el sistema remoto que permitan realizar las maniobras de conexión/desconexión.
Descripción de la invención
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriores, la invención está prevista para permitir efectuar la transformación de la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos para su consumo a través de la red eléctrica, para lo que se conecta entre al menos un inversor de conversión de la tensión continua generada en unos módulos fotovoltaicos y dicha red eléctrica; y se caracteriza porque comprende un módulo de alta tensión mediante el cual se efectúa la conexión del aparato a la red eléctrica, y que está constituido por uno o más módulos de conexión a la red eléctrica, un módulo de protección, un transformador de tensión de potencia de elevación de la tensión generada por el inversor al nivel de la red eléctrica, un módulo de baja tensión de conexión del transformador de tensión de potencia al inversor y un módulo de accionamiento del módulo de alta tensión, para su desconexión de la red eléctrica cuando los módulos fotovoltaicos no producen energía.
El módulo de protección comprende un dispositivo de conexión/desconexión con una capacidad de vida de al menos de 30.000 maniobras. Dicho dispositivo es gobernado por el módulo de accionamiento. El hecho de que tenga capacidad para un número tan elevado de maniobras permite la conexión y desconexión diaria de los módulos fotovoltaicos respecto de la red eléctrica, de forma que se evitan pérdidas por trabajo en vacío del transformador de tensión de potencia durante la noche.
El módulo de alta tensión también puede incluir un módulo de transformadores de medida, que está conectado a un dispositivo medidor de potencia (como por ejemplo el integrado en un contador de energía) para realizar la medida de al menos la potencia generada o consumida en la instalación.
El transformador de tensión de potencia está conectado al módulo de baja tensión mediante el cual se conectan al transformador de tensión uno o más inversores que efectúan la conversión de la tensión continua generada en los módulos fotovoltaicos a una tensión alterna a la frecuencia de la red eléctrica, por lo que los inversores constituyen el medio de conexión del aparato a los módulos fotovoltaicos.
Para realizar la conexión/desconexión en el momento óptimo, en la realización más básica de la invención el módulo de accionamiento recibe la señal proporcionada por un relé de mínima irradiancia, provocando la desconexión cuando esta no alcanza un valor mínimo establecido. Alternativamente pueden emplearse otros dispositivos conectados al módulo de accionamiento, como un reloj astronómico, para realizar la desconexión del módulo de alta tensión según el horario establecido en dicho reloj, o relés de potencia inversa que provoquen la desconexión del módulo de alta tensión cuando el sentido de flujo de potencia se invierta. Cabe señalar que el módulo de accionamiento puede ser también actuable manualmente.
La invención prevé la posibilidad de incorporar un módulo de control que gobierna a través del módulo de accionamiento la conexión/desconexión del módulo de alta tensión. En este caso se pueden conectar al módulo de control uno o varios relés o sensores de irradiancia. Cabe la posibilidad que dichos sensores estén incluidos en una estación meteorológica que se conecta al módulo de control de forma que éste además conoce distintos parámetros meteorológicos como puede ser temperatura, presión, etc.
Además el módulo de control puede estar conectado a los inversores para medir su potencia y también se prevé que el módulo de control pueda estar conectado al módulo contador de energía, de forma, que el módulo de control realiza la desconexión del módulo de alta tensión cuando la potencia medida por el contador o cuando la potencia en los inversores, está por debajo de un mínimo establecido, con lo que se asegura la desconexión del aparato durante las horas improductivas.
Por otro lado, el módulo de control puede incluir medios de conexión a un relé de alarma para producir la desconexión del módulo de alta tensión al detectar una sobrecarga, un cortocircuito, sobrecalentamiento del transformador, robo o manipulación indebida, etc.
En el módulo de control se incluyen medios para mostrar información de los diferentes módulos y elementos a los que está conectado y además prevé la posibilidad de incluir medios de comunicación remota para la transmisión de dicha información, pudiendo enviar alarmas detectadas, y viceversa, es decir recibir alarmas y comandos producidas en un sistema remoto, a partir de las cuales realiza la desconexión del módulo de alta tensión.
La invención prevé que el inversor pueda estar integrado en el aparato y no ser externo a él.
Por último señalar que el aparato de la invención está dotado de una fuente de alimentación autónoma de forma que se garantiza el correcto funcionamiento del aparato durante las horas nocturnas en las que no hay generación fotovoltaica, sin necesidad de alimentarse de la red eléctrica.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
Breve enunciado de las figuras
Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques funcional de un posible ejemplo de realización de la invención.
Figura 2.- Muestra un diagrama de bloques funcional de una segunda realización de la invención en la que se incluye un módulo de control para gobernar el funcionamiento del módulo de accionamiento a través del cual se efectúa el corte del módulo de alta tensión.
Descripción de la forma de realización preferida
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
El aparato de la invención comprende un módulo de alta tensión 1 que está dotado de uno o varios módulos de conexión la a la red eléctrica 11, y además incluye un módulo de protección 1b o incluso un módulo de transformadores de medida le mediante el cual se efectúa la conexión del módulo de alta tensión 1 a un transformador de tensión de potencia 3.
El módulo de protección 1b incluye un dispositivo de conexión/desconexión con una capacidad para un numero muy elevado de maniobras (al menos 30.000).
Esta configuración permite la conexión y desconexión diaria del aparato de la red eléctrica 11 evitando las pérdidas...
Reivindicaciones:
1. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, que se conecta a la red eléctrica (11) ya al menos un inversor (5) de conversión de la tensión continua generada en unos módulos fotovoltaicos (12) a una tensión alterna a la frecuencia de la red eléctrica, caracterizado porque comprende un módulo de alta tensión (1) que incluye al menos un módulo de conexión (1a) a la red eléctrica (11) y un módulo de protección (1b) que comprende a su vez un dispositivo de conexión/desconexión de la red eléctrica con una capacidad de al menos 30.000 maniobras de vida; comprendiendo además el aparato un transformador de tensión de potencia (3) de elevación de la tensión generada por el inversor (5) al nivel de la red eléctrica (11), un módulo de baja tensión (4) de conexión del transformador de tensión de potencia (3) al inversor (5) y un módulo de accionamiento (8) del módulo de alta tensión (1), para su desconexión de la red eléctrica (11) cuando los módulos fotovoltaicos (12) no producen energía.
2. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un relé de mínima irradiancia (10) de actuación sobre el módulo de accionamiento (8) del módulo de alta tensión (1), para su desconexión de la red eléctrica (11) cuando la irradiancia baja de un valor mínimo predeterminado.
3. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un reloj astronómico de actuación sobre el módulo de accionamiento (8) del módulo de alta tensión (1), para su desconexión de la red eléctrica (11) según el horario en él establecido.
4. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un relé de potencia inversa de actuación sobre el módulo de accionamiento (8) del módulo de alta tensión (1), para su desconexión de la red eléctrica (11) cuando el flujo de potencia neto se produce en el sentido de la red a la instalación fotovoltaica.
5. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un módulo de control (7) que gobierna al módulo de accionamiento (8) para conectar y desconectar el módulo de alta tensión (1) utilizando la información recibida de al menos uno de los siguientes dispositivos: estación meteorológica (9), sensor de irradiancia, reloj astronómico, y un dispositivo medidor de potencia.
6. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo medidor de potencia está integrado en al menos un contador de energía (2).
7. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo medidor de potencia se encuentra integrado en al menos un inversor (5).
8. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicaciones 5, 6 ó 7, caracterizado porque el módulo de control (7) comprende medios para producir la desconexión del módulo de alta tensión (1) al detectar una alarma debida a un problema en la instalación, seleccionado entre una sobrecarga, un cortocircuito, sobrecalentamiento del transformador, robo y manipulación indebida.
9. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicaciones 5, 6, 7 u 8, caracterizado porque el módulo de control (7) comprende medios para mostrar información de los diferentes módulos y elementos a los que está conectado y selectivamente comprende medios de comunicación remota para la transmisión de dicha información de los diferentes módulos y elementos a los que está conectado así como para la recepción selectiva de instrucciones, alarmas remotas y combinación de las mismas.
10. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ó 9 caracterizado porque el módulo de accionamiento (8) es accionable manualmente.
11. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10, caracterizado porque comprende una fuente de alimentación (6) con baterías recargables a partir de la potencia proporcionada por el módulo fotovoltaico (12) para alimentación de los diferentes módulos y elementos.
12. Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos, según reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 u 11 caracterizado porque comprende al menos un inversor (5) de conversión de la tensión continua generada en los módulos fotovoltaicos (12) a una tensión alterna a la frecuencia de la red eléctrica.
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