UNIDAD DE INVERSOR ELÉCTRICO SIN TRANSFORMADOR PARA PANELES SOLARES DE PELÍCULA FINA.

Instalación eléctrica (4), que comprende al menos una entrada con una conexión de entada positiva y con una conexión de entrada negativa (6),

y al menos un inversor eléctrico (12) con al menos una entrada positiva (25) y al menos una entrada negativa (26), en la que en la entrada positiva (25) del inversor eléctrico (12) se forma una tensión positiva frente a potencial de tierra y en la entrada negativa (26) del inversor eléctrico (12) se forma una tensión negativa frente a potencial de tierra en el funcionamiento, en la que entre la conexión de entrada positiva (5) y la entrada positiva (25) del inversor eléctrico (12) existe una conexión (7) esencialmente libre de pérdidas de tensión, caracterizada porque la instalación (4) comprende al menos un regulador elevador (8) y porque uno de los reguladores elevadores (8) está dispuesto entre la conexión de entrada negativa (6) y la entrada negativa (26) del inversor eléctrico (12)

La invención se refiere a una unidad de inversor eléctrico para células solares.

En las instalaciones de células solares convencionales, la corriente continua, que es cedida por las células solares, debe ser convertida en una corriente alterna con una tensión y frecuencia correspondientes a la red de suministro a alimentar. Esto se realiza típicamente en unidades de inversores electrónicos, llamados también inversores. Una instalación fotovoltaica de este tipo puede comprender una pluralidad de células solares y/o una pluralidad de inversores eléctricos. Las células solares individuales se conectan típicamente en serie para formar las llamadas hileras para elevar las tensiones de entrada en los inversores eléctricos, lo que contribuye a la reducción de las pérdidas eléctricas en los circuitos de inversores eléctricos. Las tensiones de salida de las hileras pueden tener, según el tipo de instalación, hasta más de 1000 V. Pero al mismo tiempo también debe asegurarse que las personas

o partes de las instalaciones no sean amenazadas por las altas tensiones. Por lo tanto, las instalaciones fotovoltaicas deben cumplir típicamente regulaciones de las autoridades, que establecen, entre otras cosas, límites superiores para diferencias de potencial eléctrico frente a potencial de tierra en las partes individuales de las instalaciones. Esto se aplica especialmente para partes, que son accesibles directa o indirectamente para personas, por ejemplo cuando se establecen conexiones conductoras de electricidad a través de contaminación o humedad. Las partes de las instalaciones, que pueden presentar diferencias altas de potencial a tierra, como por ejemplo las células solares, son aisladas, por lo tanto, típicamente eléctricamente del medio ambiente, agrupándolas en paneles solares e incorporándolas en carcasas, que son tanto aislantes de electricidad como también herméticas frente a la humedad. Además, se conoce conectar el polo positivo o polo negativo de la hilera de células solares con tierra, para que las diferencias de potencian no se incrementen adicionalmente, por ejemplo, a través de efectos capacitivos. Sin embargo, en general, esto solamente es necesario cuando la entada del inversor eléctrico está libre de potencial, como es el caso típicamente, por ejemplo, en inversores eléctricos, que están constituidos con transformadores que separan galvánicamente. Muchos otros tipos de inversores eléctricos, condicionados por su estructura y la conexión en la red de abastecimiento, tienen potenciales o límites de potencial en sus entradas.

Ahora se ha mostrado que en determinados tipos de paneles solares, en particular en paneles de película fina y en particular en paneles de película fina de la llamada configuración de supreestratos, se pueden formar daños de corrosión. En esta configuración, un cristal forma al mismo tiempo el lado delantero del panel y el soporte para las estructuras de semiconductores de las células fotovoltaicas. La razón hay que buscarla probablemente en migraciones de iones o electrones en el cristal, pero no se conocen todavía los motivos exactos para la formación de los daños de corrosión. No obstante, se ha mostrado que los daños se configuran más rápida y/o fuertemente cuando las células solares presentan potenciales eléctricos negativos a tierra o bien a partes metálicas de la carcasa. Los fabricantes de tales paneles recomiendan, por lo tanto, el empleo de inversores eléctricos con transformadores que separan galvánicamente así como la toma a tierra simultánea del polo negativo de las hileras de células solares. Sin embargo, tales inversores eléctricos son típicamente más pesados y de estructuras mayores que los inversores eléctricos sin transformador, con lo que, por una parte, incrementan los costes de fabricación y de instalación y, por otra parte, se incrementa la necesidad de espacio para los inversores eléctricos. Además, tienen una estructura más complicada y son menos eficientes.

En el documento US 2007/0034246 A1 se describe una unidad de generación de potencia, en la que una pluralidad de paneles solares está conectada a través de instalaciones de conexión en un inversor eléctrico. De acuerdo con la tensión de salida de los paneles solares individuales, se conectan los paneles solares entre sí con la ayuda de la instalación de conexión o bien en paralelo o en serie, de manera que se puede aplicar una tensión de salida casi constante en el inversor eléctrico. De esta manera, debe posibilitarse un circuito eléctrico muy sencillo, pudiendo prescindirse de un regulador elevador, con lo que el sistema se vuelve universal y flexible.

En el documento EP 1 271 742 A2 se publica un sistema para la conexión de una generación de corriente eléctrica y un procedimiento para el control de esta generación de corriente, en el que con la ayuda de paneles solares se genera una tensión eléctrica. Esta tensión se aplica una conexión de entrada positiva y una conexión de entrada negativa de una instalación eléctrica, que presenta un regulador elevador y un inversor eléctrico. No se puede reconocer si en entradas del inversor eléctrico se forma en el funcionamiento una tensión negativa y positiva frente a potencial de tierra.

El problema de la invención es crear un inversor eléctrico sin transformador, que se puede utilizar con paneles de película fina, y en particular con paneles de película fina de la configuración de superestratos, si provocar daños de corrosión multiplicados o intensificados. Esto se consigue en una unidad de inversor eléctrico sin transformador con un regulador elevador unilateral y un inversor eléctrico, en el que las entradas del inversor eléctrico llevan, en el funcionamiento, tensiones que están aproximadamente simétricas en torno al potencial de tierra porque la conexión positiva de células solares se conecta directamente con la entrada positiva del inversor eléctrico y el regulador elevador se conecta en la conexión entre la conexión negativa de las células solares y la entrada negativa del inversor eléctrico. Por lo tanto, puesto que la conexión positiva de las células solares tiene un potencial, que es positivo en comparación con el potencial de tierra, con tensiones bajas de las células solares, la conexión negativa de las células solares tendrá solamente poco potencial negativo o incluso potencial positivo. Puesto que la tensión de salida de una célula solar es relativamente baja durante un tiempo predominante, y la unidad de inversor eléctrico debe diseñarse al mismo tiempo de acuerdo con la tensión de salida máxima existente de la célula solar, se reducen fuertemente los periodos de tiempo, en los que las células solares tienen un potencial negativo. De esta manera, se reduce el fomento o la aceleración de la formación de daños por corrosión en paneles solares conectados, aunque éstos estén diseñados como paneles de película fina o paneles de película fina de superestratos.

De manera más preferida, el regulador elevador se controla de tal forma que la tensión en la conexión negativa de las células solares es positiva en comparación con una tensión predeterminada. De esta manera, se reduce el potencial negativo máximo existente en las células solares, y se reduce de una manera correspondiente el fomento o aceleración de la corrosión.

De manera más preferida, el regulador elevador se controla de tal forma que la tensión en la conexión negativa de células solares es negativa en comparación con el potencial de tierra. De esta manera, se reduce todavía más el riesgo de que aparezcan potenciales negativos en las células solares, y se reduce todavía más el fomento o aceleración de la corrosión.

Además, se prefiere proveer la unidad de inversor eléctrico con un circuito intermedio bipolar. De esta manera se reducen las tensiones onduladas, que aparecen en las conexiones de células solares, con lo que disminuyen las corrientes provocadas a través de acoplamiento capacitivo entre las células solares y tierra, por ejemplo a través de vidrio. De esta manera, se reduce adicionalmente la corrosión.

De manera más preferida, la unidad de inversor eléctrico cortocircuita las conexiones de células solares, cuando el potencial en la conexión negativa de las células solares no alcanza una tensión predeterminada. De este modo se reduce el potencial negativo máximo existente en las células solares, y se reduce de manera correspondiente el fomento o aceleración de la corrosión.

De manera más preferida, cuando la unidad de inversor eléctrico abastece a un consumidor, el regulador elevador se controla... [Seguir leyendo]

1. Instalación eléctrica (4), que comprende al menos una entrada con una conexión de entada positiva y con una conexión de entrada negativa (6), y al menos un inversor eléctrico (12) con al menos una entrada positiva (25) y al menos una entrada negativa (26), en la que en la entrada positiva (25) del inversor eléctrico (12) se forma una tensión positiva frente a potencial de tierra y en la entrada negativa (26) del inversor eléctrico (12) se forma una tensión negativa frente a potencial de tierra en el funcionamiento, en la que entre la conexión de entrada positiva (5) y la entrada positiva (25) del inversor eléctrico (12) existe una conexión (7) esencialmente libre de pérdidas de tensión, caracterizada porque la instalación (4) comprende al menos un regulador elevador (8) y porque uno de los reguladores elevadores (8) está dispuesto entre la conexión de entrada negativa (6) y la entrada negativa (26) del inversor eléctrico (12).

2. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el regulador elevador (8) regula a través de la carga de la entrada (5, 6) de la instalación eléctrica (4) la tensión en la conexión de entrada negativa (6), de tal manera que es positiva en comparación con una tensión predeterminada.

3. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque a través de la carga de su entrada (5, 6) se regula la tensión en la conexión de entrada negativa (6), de tal manera que no es negativa en comparación con el potencial de tierra.

4. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende un circuito intermedio bipolar (10).

5. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación eléctrica está configurada de tal forma que cortocircuita la conexión de entrada positiva (5) con la conexión de entrada negativa (6), cuando la tensión en la conexión de entrada negativa (6) se vuelve negativa en comparación con una tensión predeterminada.

6. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la salida del inversor eléctrico (12) está conectada con un consumidor (13), caracterizada porque estrangula la potencia tomada desde su entrada (5, 6), cuando el consumidor (13) requiere menos potencia de salida desde el inversor eléctrico (12).

7. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la instalación eléctrica está configurada de tal forma que cortocircuita la conexión de entrada positiva (5) con la conexión de entrada negativa (6), cuando se puede prever que la tensión en la conexión de entrada negativa (6), en virtud de un estrangulamiento de la potencia tomada desde la entrada (5, 6) de la instalación eléctrica (4), se vuelve negativa en comparación con una tensión predeterminada.

8. Instalación eléctrica (4) de acuerdo con la reivindicación 5 ó 7, caracterizada porque la instalación eléctrica está configurada de tal forma que solamente anula de nuevo el cortocircuito cuando la corriente a través del cortocircuito entre la conexión de entrada positiva (5) y la conexión de entrada negativa (6) no alcanza un valor predeterminado,